¿Cómo calcular la carga térmica del almacenamiento en frío?
El cálculo de intercambiadores de calor de placas es un proceso relativamente complejo. Los métodos más populares actualmente son el método de diferencia de temperatura media logarítmica y el método NTU. Cuando las computadoras no se popularizaron, la mayoría de los fabricantes utilizaban estimaciones aproximadas de los parámetros de cálculo y métodos de estimación de la curva de velocidad del flujo-coeficiente de transferencia de calor total. En la actualidad, cada vez más fabricantes utilizan cálculos por computadora, de modo que el cálculo del proceso de los intercambiadores de calor de placas se vuelve rápido, conveniente y preciso. A continuación se explica brevemente el método de cálculo general de los intercambiadores de calor de placas sin cambio de fase. Este método es un método de cálculo de diseño basado en la correlación entre los criterios de transferencia de calor y caída de presión. Los siguientes cinco parámetros son necesarios en la selección y cálculo de intercambiadores de calor de placas: Transferencia de calor total (unidad: kW).
Las temperaturas de entrada y salida de los lados primario y secundario
Caída de presión permitida en el lado primario y secundario
Temperatura máxima de funcionamiento
Presión máxima de funcionamiento Si el caudal del medio de transferencia de calor, la capacidad calorífica específica y la diferencia de temperatura entre los Se conocen la entrada y la salida, se puede calcular el calor total del medio de transferencia de calor. Temperatura T1 = Temperatura de entrada lado caliente
T2 = Temperatura de salida lado caliente
t1 = Temperatura de entrada lado frío
t2= Temperatura de salida lado frío
La ecuación de equilibrio de flujo de calor y carga de calor refleja la relación entre los cambios de temperatura de los dos fluidos durante el proceso de intercambio de calor. Cuando el intercambiador de calor está bien aislado y no hay pérdida de calor, la ecuación de equilibrio de flujo de calor es estable. El proceso de transferencia de calor en estado es:
(Flujo de calor liberado por el fluido caliente) = (Flujo de calor absorbido por el fluido frío)
Al realizar cálculos de balance de calor, la transferencia de calor El proceso con y sin cambio de fase es Las expresiones son diferentes.
(1) Proceso de transferencia de calor sin cambio de fase
Donde
Q----absorción de fluido frío o liberación de fluido caliente flujo de calor, W;
mh, mc-----Flujo másico de fluidos fríos y calientes, kg/s;
Cph, Cpc------ Constante específica Capacidad calorífica a presión de fluidos fríos y calientes, kJ/(kg·K);
T1, t1 ------Temperatura de entrada de fluidos fríos y calientes, K;
T2, t2------La temperatura de salida del fluido frío y caliente, K. (2) Proceso de transferencia de calor con cambio de fase
Durante el proceso de intercambio de calor entre las dos corrientes, si un lado de la corriente sufre un cambio de fase, como condensación de vapor o ebullición de líquido, la fórmula de equilibrio del flujo de calor es:
Hay un cambio de fase en un lado
Hay un cambio de fase en las corrientes en ambos lados, como el proceso de transferencia de calor de condensación en un lado y ebullición en el otro
Donde
r, r1, r2--------Cambio de fase de calor de la logística , J/kg;
D, D1, D2-- ------Flujo de material de cambio de fase, kg/s.
Para el balance del flujo de calor cuando el cambio de fase se produce en corrientes sobreenfriadas o sobrecalentadas, el cálculo sumatorio debe realizarse por secciones según el método anterior. Diferencia de temperatura media logarítmica (LMTD) La diferencia de temperatura media logarítmica es la fuerza impulsora para la transferencia de calor en el intercambiador de calor. En algunos casos especiales, el tamaño de la diferencia de temperatura media logarítmica está directamente relacionado con la dificultad de la transferencia de calor. , la diferencia de temperatura media logarítmica no se puede calcular; en este momento, se utiliza la diferencia de temperatura media aritmética en lugar de la diferencia de temperatura media logarítmica. El método de cálculo de la diferencia de temperatura media logarítmica es diferente entre las condiciones de flujo en contracorriente y en paralelo. medio. En algunos casos especiales, se utiliza la diferencia de temperatura media aritmética en lugar de la diferencia de temperatura media logarítmica. Contraflujo:
Flujo paralelo:
Longitud térmica (F) La longitud térmica está relacionada con la diferencia de temperatura en un lado y la diferencia de temperatura promedio logarítmica. F = dt/LMTD Las propiedades físicas de los siguientes cuatro medios afectan la transferencia de calor: densidad, viscosidad, capacidad calorífica específica, coeficiente de conductividad térmica, coeficiente de transferencia de calor total y coeficiente de transferencia de calor total. El coeficiente de transferencia de calor total es un parámetro utilizado para. Mida la resistencia a la transferencia de calor del intercambiador de calor. La resistencia a la transferencia de calor se compone principalmente de factores como el material y espesor de la placa de transferencia de calor, la suciedad y el propio fluido. Unidad: W/m2 ℃ o kcal/h, m2 ℃. Caída de presión La caída de presión afecta directamente el tamaño del intercambiador de calor de placas. Si hay una caída de presión permitida mayor, se puede reducir el costo del intercambiador de calor, pero la bomba. se perderá energía y aumentará los costos de operación.
En circunstancias normales, en el caso del intercambio de calor agua-agua, la caída de presión permitida es generalmente de 20 a 100 kPa, lo cual es aceptable. En comparación con los intercambiadores de calor de carcasa y tubos, el coeficiente de incrustación del agua en los intercambiadores de calor de placas se encuentra en un estado altamente turbulento. El coeficiente de incrustación del mismo medio es mucho menor que el de los intercambiadores de calor de placas. En los casos en que no pueda determinarse el coeficiente de incrustación del agua, se podrá mantener un margen de 10 en el cálculo. Método de cálculo La carga térmica se puede expresar mediante la siguiente fórmula: Q = m · cp · dtQ = k · A · LMTDQ = carga térmica (kW)
m = caudal másico (kg/s)
cp = Calor específico (kJ/kg ℃)
dt = Diferencia de temperatura entre la entrada y salida del medio (℃)
k = Transferencia de calor total coeficiente (W/m2 ℃)
A = Área de transferencia de calor (m2)
LMTD = Diferencia de temperatura media logarítmica
El coeficiente total de transferencia de calor se calcula mediante la siguiente fórmula:
Donde:
k=Coeficiente de transferencia de calor total (W/m2 ℃)
α1 = Coeficiente de transferencia de calor medido una vez (W/m2 ℃)
α2 = Coeficiente de transferencia de calor medido una vez (W/m2 ℃)
δ=Espesor de la placa de transferencia de calor (m)
λ=Térmico coeficiente de conductividad de la placa (W/m ℃)
R1 y R2 son los coeficientes de incrustación (m2 ℃/W) en ambos lados α1 y α2 se pueden obtener utilizando el criterio de Nusselt.
Cálculo de la carga térmica del almacenamiento en frío: Dimensiones básicas: largo del almacenamiento en frío 3,3 m, temperatura ambiente T1 30 ℃
ancho del almacenamiento en frío 3,3 m, temperatura interna T2 -18 ℃
frío altura de almacenamiento 2,5 m Diferencia de temperatura △T 48 ℃
Volumen de almacenamiento en frío 23 m3 Iluminación de almacenamiento 240 W
Área externa 18,2 m2 Motor de almacenamiento 210 W
Material de aislamiento tipo poliestireno Número de personas que trabajan en el tablero: 2 personas/día
Espesor 0,15 m Tiempo de trabajo 3 H
Coeficiente de transferencia de calor 0,025 Kcal/mh℃ (consultar tabla)
Artículos de almacenamiento Nombre Volumen de almacenamiento diario 750 kg
Calor específico antes de la congelación 0,77 C (consultar tabla) Temperatura de almacenamiento 30 ℃
Calor latente 10 C (consultar tabla) Tiempo de enfriamiento 8 h
Calor específico después de la congelación 10 C (consultar tabla) Temperatura requerida -18 ℃
Calor de intrusión (placa lateral) Espesor del material aislante Conductividad térmica diferencia de temperatura △T Área externa A Qa =λ/L ×△T×A
Qa 150 mm 0.166666667 48 33 264 Kcal/h
Calor de intrusión (placa base) Espesor del material aislante Conductividad térmica diferencia de temperatura △T Área externa A Qb=λ /L×△T×A
Qb 150 mm 0.166666667 33 10.89 60 Kcal/h
Calor de intrusión (techo) Espesor del material aislante Conductividad térmica diferencia de temperatura △T Externo área A Qc =λ/L×△T×A
Qc 150 mm 0.166666667 53 10.89 96 Kcal/h
Cálculo Q1 Q1=Qa Qb Qc 420 Kcal/h
Calor de carga (antes de congelar) Cantidad entrante diferencia de temperatura de calor específico △T Tiempo de enfriamiento Qd=W×C×△T×1/T
Qd 750 kg 0,77 48 8 3465 Kcal/h
Calor de carga (calor latente) Cantidad entrante calor específico diferencia de temperatura △T Tiempo de enfriamiento Qe=W×C×△T×1/T
Qe 750 kg 10 8 0 Kcal/h
Calor de carga (después de la congelación) Cantidad entrante diferencia de temperatura de calor específico △T Tiempo de enfriamiento Qf=W×C×△T×1/T
Qf 750 kg 10 8 0 Kcal/ h
Cálculo de Q2 Q2=Qd Qe Qf 3465,00 Kcal/h
Volumen del contenido de calor del intercambio de aire Número de aberturas de puertas Calor del intercambio de aire—Q3=V×n×E×1/24
Q3 23 16 24,6 — 382 Kcal/h
Potencia térmica total de la lámpara Tiempo de insolación — — Q4=W×0,86×H×1/24
Q4 cálculo 240 3 — — 26 Kcal/h
Potencia térmica total del motor tiempo de funcionamiento diario — — Q5=W×0.86×H×1/24
Cálculo Q5 210 24 — — 181 Kcal/h
Calor de funcionamiento número de personas, poder calorífico durante el tiempo de trabajo - Q6=N×H×C×1/24
Cálculo de Q6 2 3 240 — 60 Kcal/h
Calor de desescarche Potencia total Tiempo de desescarche H Número de desescarches - Q4=W×0.8
6×H×n×1/24
Cálculo Q7 3938 0,5 4 — 282 Kcal/h
Índice de seguridad de carga térmica total Sf 1,1 Índice de operación RT 0,8
QT QT=(Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7)×Sf/RT 6622.17 Kcal/h
El modelo del compresor es: 8P