이봐! 저는 Heat Exchanger 사업의 공급 업체이며 오늘 NTU (전송 장치 수) 방법을 사용하여 열교환기를 설계하는 방법에 대해 이야기하고 싶습니다. 이 방법은 매우 유용하고 업계에서 널리 적용되므로 바로 다이빙해 봅시다!
NTU 방법은 무엇입니까?
먼저 NTU 방법이 무엇인지에 대한 기본적인 이해를 얻으십시오. NTU 방법은 핫 및 차가운 유체의 유입 온도가 알려져있을 때 열 교환기를 분석하고 설계하는 방법입니다. 그러나 출구 온도는 그렇지 않습니다. 전송 장치 수 (NTU)의 개념과 열 용량 속도 비율 (C_R)의 개념을 기반으로합니다.
NTU는 전체 열 전달 계수 (U)의 비율이 두 유체의 최소 열 용량 속도 (C_MIN)에 대한 전체 열 전달 계수 (U)의 비율로 정의됩니다. 수학적으로, 그것은 ntu = ua / c_min으로 작성되었습니다. 열 용량 속도 비율 C_R은 두 유체의 최소 최대 열 용량 속도 (예 : C_R = C_MIN / C_MAX의 비율입니다.
NTU 방법을 사용하는 이유는 무엇입니까?
NTU 방법은 열교환 기 설계 프로세스를 단순화하기 때문에 훌륭합니다. 출구 온도에 대한 복잡한 방정식을 해결하는 대신 NTU 및 C_R을 기반으로 미리 계산 된 차트 또는 방정식을 사용하여 열교환 기의 효과 (ε)를 찾을 수 있습니다. 효과는 실제 열 전달 속도 (Q) 대 최대 열 전달 속도 (Q_MAX)의 비율입니다. 따라서 ε = q / q_max.
열교환 기 설계에 NTU 방법을 사용하는 단계
1 단계 : 필요한 데이터를 수집하십시오
시작하기 전에 중요한 정보를 수집해야합니다. 우리는 뜨거운 및 차가운 액체의 유량 (M_DOT) 및 비열 용량 (C_P)을 알아야합니다. 이것으로부터, 우리는 각 유체에 대한 열 용량 c = m_dot * c_p를 계산할 수 있습니다. 그런 다음 C_MIN 및 C_MAX를 결정할 수 있습니다.
예를 들어, 질량 유량 M_DOT_H = 2 kg/s의 뜨거운 유체가 있고 비열 용량 C_P_H = 2000 J/(kg · K), M_DOT_C = 3 kg/s 및 C_P_C = 1500 J/(KG · K)의 차가운 유체가있는 경우. 뜨거운 유체 C_H = M_DOT_H * C_P_H = 2 * 2000 = 4000 W/K, 냉간 유체의 열 용량 C_C = M_DOT_C * C_P_C = 3 * 1500 = 4500 W/K. 따라서 C_MIN = C_H = 4000 W/K 및 C_MAX = C_C = 4500 W/K입니다.
2 단계 : 열 용량 속도 비율 결정 (C_R)
방금 찾은 C_MIN 및 C_MAX의 값을 사용하여 C_R을 계산합니다. 이 예에서, C_R = C_MIN / C_MAX = 4000 / 4500 ≈ 0.89.
3 단계 : 필요한 열전달을 결정하십시오
우리는 얼마나 많은 열전달을 달성하고자하는지 알아 내야합니다. 이는 프로세스 요구 사항을 기반으로 할 수 있습니다. 예를 들어, 특정 온도에서 다른 온도에서 다른 온도로 뜨거운 액체를 냉각 해야하는 경우, 공식 Q = M_DOT_H * C_P_H * (T_H_IN -T_H_OUT)를 사용하여 열 전달 속도를 계산할 수 있습니다.
4 단계 : 효율성 계산 (ε)
효과 ε는 공식 ε = q / (c_min * (t_h_in -t_c_in))을 사용하여 계산할 수 있으며, 여기서 t_h_in은 뜨거운 유체의 입구 온도이고 t_c_in은 차가운 유체의 입구 온도입니다.
5 단계 : NTU 값을 찾으십시오
일단 효과 ε와 열 용량 속도 비율 C_R을 갖으면 설계중인 열교환 기의 유형에 적합한 NTU -ε 관계를 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 카운터 - 흐름 열 교환기의 경우 NTU -ε 관계는 다음과 같이 제공됩니다.
ε = (1- exp (-ntu * (1 -c_r))) / (1 -c_r * exp (-ntu * (1 -c_r)))
C_R = 1 인 경우 ε = NTU / (1+NTU)
NTU에 대한이 방정식을 분석적으로 (일부 간단한 경우) 또는 수치 적으로 (Matlab 또는 Excel과 같은 소프트웨어를 사용하여) 해결할 수 있습니다.
6 단계 : 열 전달 영역 계산 (a)
NTU 값을 찾은 후, 우리는 공식 a = ntu * c_min / u를 사용하여 열 전달 영역 A를 계산할 수 있습니다. 여기서 u는 전체 열전달 계수입니다. 전체 열 전달 계수는 열교환 기의 유형, 관련된 유체 및 유량 조건에 따라 다릅니다.
다른 유형의 열교환 기 및 NTU
평행 - 흐름, 카운터 - 흐름 및 크로스 흐름 열 교환기와 같은 다양한 유형의 열교환 기가 있습니다. 각 유형에는 고유 한 NTU -ε 관계가 있습니다.
- 평행 - 흐름 열교환 기: 효과는 ε = (1- exp (-ntu * (1 + c_r))) / (1 + c_r)에 의해 주어집니다.
- 카운터 - 흐름 열 교환기: 앞에서 언급했듯이 C_R ≠ 1 일 때 관계가 더 복잡하고 C_R = 1 일 때 더 단순합니다.
- 크로스 - 흐름 열교환 기: NTU -ε 관계는 더 복잡하며 종종 차트 또는 경험적 상관 관계를 사용해야합니다.
우리의 열교환 기 제품
히트 교환기 공급 업체로서 우리는 다양한 고품질 열교환기를 제공합니다. 예를 들어, 우리는 있습니다티타 넘 개스킷 플레이트 열교환 기. 이 유형의 열교환 기는 우수한 열 전달 효율과 내구성으로 유명합니다. 티타늄 개스킷은 우연을 제공하며 높은 압력과 온도를 견딜 수 있습니다.
우리는 또한 있습니다열 펌프의 동축 열교환 기. 동축 열 교환기는 소형 설계에서 효율적인 열 전달을 제공 할 수 있으므로 열 펌프 응용 분야에 적합합니다.
그리고 우리를 잊지 마십시오탄탈륨 열교환 기. Tantalum은 매우 부식 - 저항성 물질로,이 열교환 기는 가혹한 화학 환경에서 사용하기에 적합합니다.
결론
NTU 방법은 열 교환기 설계를위한 강력한 도구입니다. 위에서 설명한 단계를 따르면 특정 요구 사항을 충족하는 열교환기를 설계 할 수 있습니다. 화학 산업, HVAC 또는 열 전달이 필요한 다른 분야에 관계없이 NTU 방법을 사용하면 작업을 완료하는 데 도움이 될 수 있습니다.
열교환 기 제품에 관심이 있거나 NTU 방법을 사용하여 열교환 기 설계에 대한 자세한 정보가 필요하다면 주저하지 마십시오. 우리는 당신의 열전달 요구를 도와주기 위해 여기에 있으며 프로젝트에 가장 적합한 솔루션을 제공 할 수 있습니다.
참조
- Acropera, FP, & Dewitt, DP (2002). 열과 질량 전달의 기본. John Wiley & Sons.
- Shah, RK, & Sekulic, DP (2003). 열교환 기 설계의 기초. John Wiley & Sons.