傳熱經濟學

在中央空調維修傳熱系統的設計中，建立該系統的資金成本必須與持續的運行和維護成本相權衡。一般來說，較高的資本成本(更多的交換表面、不同尋常的冶金、更有效的填料塔等。)導致較低的運行和維護成本，而較低的投資成本可能導致較高的運行成本(泵和風扇馬力、所需維護等)。).)。必須考慮的一個重要運行成本是防止工藝或水邊腐蝕、沉積物和水垢以及微生物污染所需的化學處理。這些問題將對熱傳遞產生不利影響，并可能導致設備故障。

以下總結了熱交換器設計中涉及的復雜考慮因素，許多文本可用于提供更多細節。在傳熱系統中，當兩種非等溫流體接近平衡時，熱量交換，較高的溫差導致更快的傳熱。

然而，溫度只是動態系統中熱交換器設計的眾多因素之一。其他考慮因素包括發生熱傳遞的區域、所涉及的流體特性、流體速度和交換器的冶金特性。

中央空調維修過程的熱負荷、過程溫度和可用冷卻水供應溫度通常在設計初期就已規定。換熱器的尺寸是根據工藝和水流速度、殼體類型、管道布置、擋板、冶金和流體結垢趨勢等重要參數計算的。

熱交換器設計中的因素與熱傳導方程有關:

Q=UADTm，其中q =傳熱速率(Btu/hr)

U=傳熱系數(Btu/hr/ft2F)

A=傳熱表面積(平方英尺)

DTm=對數平均溫差

流體之間的熱傳遞速率q(華氏度)由以下公式確定:

Q=WCDT+WDH，其中W=流體流量(磅/小時)

C=流體比熱(btu/lb/f)

DT=流體的溫度變化(華氏度)

DH=汽化潛熱(Btu/lb)

如果流體不改變狀態，則方程變為Q=WCDT。

傳熱系數u代表換熱器的傳熱。u值越高，熱量越容易從一種流體傳遞到另一種流體。熱傳導是電阻r對熱流的倒數。

熱流的總阻力是幾個獨立阻力的總和。數學表達如下:

Rt=r1+r2+r3+r4+r5，其中rt =總熱流阻r1=處理側薄膜的熱流阻

R2=工藝側污垢的熱流阻力(如果有)

R3=交換器管壁的熱流阻力

R4=水側污垢的熱流阻力(如果有)

R5=水側膜的熱流阻

處理側膜和冷卻水膜的熱流阻取決于設備幾何形狀、流速、粘度、比熱和導熱系數。中央空調維修過程中，速度對管內水傳熱的影響取決于污垢層、流體和產生污垢層的流體中污染物的特性。污垢引起的熱流阻力變化很大，換熱器設計通常容納少量污垢。然而，如果結垢不能保持在最小，傳熱阻力將增加，U系數將降低到換熱器不能完全控制過程溫度的程度。即使沒有做到這一點，轉移過程也是低效的，可能會造成浪費。

管道的傳熱阻力只取決于結構材料，不隨時間變化。管壁的腐蝕或腐蝕減薄可能阻力較小，但這不是主要變化。

對數平均溫差(DTm)是一個數學表達式，它求解換熱器各點兩種流體之間的溫差。對于真正的逆流或順流:

當流體狀態不變時，逆流換熱器比平行流換熱器傳熱更有效。因此，大多數冷卻器以逆流或改變逆流速率的方式運行。對于不是真正逆流的交換器配置，可以修正計算的DTm公式。

監視

傳熱方程可用于監控傳熱設備的狀態或處理程序的效率。中央空調維修管阻力恒定；系統幾何不變。如果過程側和冷卻水側的流速保持恒定，膜阻力也將保持不變。U系數測量值的變化可用于估算結垢量。如果u系數不變，則在極限側不會發生縮放。當交換器違反規則時，u系數降低。因此，在手術過程中比較u值可以提供關于清潔需求的有用信息，并可用于監測治療方案的有效性。

清潔因子或污垢因子的使用也有助于將熱交換器的狀態與使用期間的設計條件進行比較。清潔系數(Cf)通過以下百分比獲得:

標度或標度因子(Rf)引起的阻力是使用過程中初始總傳熱系數(Ui)與總傳熱系數(Uf)之間的關系，表示如下:

根據工藝流體和冷卻水的預期條件，換熱器通常采用0.001至0.002的比例系數進行設計。

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