ትይዩ ፍሰት ሙቀት መለዋወጫ፡ 23 ጠቃሚ እውነታዎች

ይዘት

ትይዩ ፍሰት ሙቀት መለዋወጫ ምንድን ነው?

ሁለቱም ትኩስ ፈሳሽ እና ቀዝቃዛ ፈሳሽ በአንድ አቅጣጫ የሚፈሱበት የሙቀት መለዋወጫ አይነት ከአካባቢው ምንም አይነት ሃይል ሳይተላለፉ በመካከላቸው የሙቀት ሃይልን መለዋወጥ። 

ትይዩ ፍሰት ሙቀት መለዋወጫ ንድፈ ሐሳብ

የሙቀት መለዋወጫ እንደ ቋሚ ፍሰት ይገለጻል adiabatic ክፍት ስርዓት. የሁለቱም ፈሳሾች ፍሰት (ሙቅ ፈሳሽ እና ቀዝቃዛ ፈሳሽ) ሙቀትን ለመለዋወጥ በአንድ አቅጣጫ ናቸው። ፈሳሾች በመካከላቸው ምንም ዓይነት አካላዊ ንክኪ የሌላቸው እንደ ቀጥታ ማስተላለፊያ ዓይነት የሙቀት መለዋወጫ ተከፋፍሏል. የሁለቱም ሙቅ እና ቀዝቃዛ ፈሳሽ ግፊት ቋሚ ነው.

የሙቅ ፈሳሽ ኤንታልፒ መጥፋት በቀዝቃዛ ፈሳሽ ከኤንታልፒ ጥቅም ጋር እኩል ነው። በሙቅ ፈሳሽ እና በቀዝቃዛ ፈሳሽ መካከል ያለው የሙቀት ልዩነት ወደ ፍሰቱ አቅጣጫ ሁልጊዜ ይቀንሳል.

የት,

T_h፣inየመግቢያ ሙቅ ፈሳሽ ሙቀት

T_{ሸ ፣ ወጣ}: የውጪ የቀዘቀዘ ፈሳሽ ሙቀት 

T_{ሐ, ውስጥ}የመግቢያ ቀዝቃዛ ፈሳሽ ሙቀት

T_{ሐ, ውጣ}: የውጪ ሙቅ ፈሳሽ ሙቀት

ትይዩ ፍሰት ሙቀት መለዋወጫ ጥቅሞች

የግፊት ማጣት በጣም ዝቅተኛ ነው

በግንባታ ላይ ቀላል እና ርካሽ ነው.

ትይዩ ፍሰት ሳህን ሙቀት መለዋወጫ

በመካከላቸው የሙቀት ኃይልን የሚለዋወጡበት የፈሳሽ ፍሰት ተከታታይ ቻናሎች እንዲፈጠሩ የፕላስ ክላስተር ስልታዊ በሆነ መንገድ አንዱ ከሌላው በላይ ይቀመጣል። በጠፍጣፋዎቹ ላይ ያለው የወለል ስፋት መጨመር በሁለቱ ፈሳሾች መካከል የበለጠ ሙቀትን ማስተላለፍ ያስችላል.

ትይዩ ፍሰት ሙቀት መለዋወጫ እና የቆጣሪ ፍሰት ሙቀት መለዋወጫ

በሙቅ ፈሳሽ እና በቀዝቃዛ ፈሳሽ መካከል ያለው የሙቀት ልዩነት ፍሰት አቅጣጫን በተመለከተ በትይዩ ፍሰት ሙቀት መለዋወጫ ውስጥ የበለጠ ጎልቶ ይታያል። የትይዩ ፍሰት አይነት የሙቀት መለዋወጫ ኢንትሮፒ ከቆጣሪ ዓይነት ሙቀት መለዋወጫ ጋር ሲነፃፀር ከፍ ያለ ነው። የቆጣሪ ፍሰት ሙቀት መለዋወጫ ከትይዩ ፍሰት ሙቀት መለዋወጫ የበለጠ ቀልጣፋ ነው። ስለዚህ በሁለቱም ሁኔታዎች ለሚፈለገው ተመሳሳይ የሙቀት ማስተላለፊያ መጠን፣ የቆጣሪ ፍሰት ሙቀት መለዋወጫ ከትይዩ ፍሰት ሙቀት መለዋወጫ ያነሰ የሙቀት ማስተላለፊያ ቦታ ወይም የበለጠ የታመቀ ይይዛል።

የትይዩ ፍሰት ሙቀት መለዋወጫ ውጤታማነት ምንድነው?

'የሙቀት መለዋወጫ ውጤታማነት (ϵ) የሚገለጸው ትክክለኛው የሙቀት ማስተላለፊያ ሬሾ እና ከፍተኛው የሙቀት ማስተላለፊያ መጠን ነው።'

ትክክለኛው የሙቀት ማስተላለፊያ (Q) = m_h*C_ph* (ቲ_h1 - ቲ_h2) 

= ሜ_c*C_pc(ቲ_c2 - ቲ_c1)

የሚፈቀደው ከፍተኛ የሙቀት ማስተላለፊያ (Q_ከፍተኛ) = ሐ_h(T_h1 - ቲ_c1)

ትይዩ ፍሰት እና የቆጣሪ ፍሰት የሙቀት መለዋወጫ ሙከራ

ዓላማው: የሙቀት መለዋወጫውን በትይዩ ፍሰት እና በተቃራኒ ፍሰት ውስጥ ያለውን ውጤታማነት ለመወሰን.

የሙከራ ማቀናበሪያው የሚከተሉትን ክፍሎች ያካትታል:

• ማሞቂያ
• መንፊያ
• የሙቅ ውሃ መግቢያ እና መውጫ
• ቀዝቃዛ ውሃ መግቢያ እና መውጫ
• የሙቀት ዳሳሽ
• ፍሰት መቆጣጠሪያ

ሂደት:

በመጀመሪያ ፣ የሙከራ መሳሪያውን ማብራት አለብን ፣ ከዚያ ማሞቂያውን ያብሩ እና የውሃ ማሞቂያውን የሙቀት መጠን ያዘጋጁ። የውሀው ሙቀት በተዘጋጀው ቦታ ላይ እስኪነሳ ድረስ መጠበቅ አለብን. ለሁለቱም ሙቅ እና ቀዝቃዛ ውሃ ፓምፑን ያብሩ. የፍሰት መቆጣጠሪያ መቆጣጠሪያን በመጠቀም የሁለቱም ሙቅ እና ቀዝቃዛ ውሃ የጅምላ ፍሰት መጠን ያዘጋጁ። ሁሉም በመግቢያ እና መውጫ ላይ ያለው የሙቀት መጠን ይመዘገባል. በመጀመሪያ የሙቀት መለዋወጫውን በትይዩ ውቅር ያዘጋጁ እና ንባቦቹን ያስተውሉ.

የሙቅ ፈሳሽ ልዩ አቅም፡ _________

የቀዝቃዛ ፈሳሽ ልዩ አቅም: _________

1. የተስተካከለ ሙቅ ፈሳሽ የጅምላ ፍሰት መጠን (ሜ_h) ተመዝግበዋል።
2. የተስተካከለ ቀዝቃዛ ፈሳሽ የጅምላ ፍሰት መጠን (ሜ_c) ተመዝግበዋል።
3. የመግቢያ ሙቀት ያዘጋጁ። ትኩስ ፈሳሽ ተመዝግቧል (ቲ_h1)
4. የውጤት ሙቀት. ትኩስ ፈሳሽ ተመዝግቧል (ቲ_h2)
5. የመግቢያ ሙቀት. ቀዝቃዛ ፈሳሽ ተመዝግቧል (ቲ_c1)
6. የውጤት ሙቀት. ቀዝቃዛ ፈሳሽ ተመዝግቧል (ቲ_c2)

የትይዩ ፍሰት ሙቀት መለዋወጫ ትግበራ

ትኩስ ቀዝቃዛ አየር እና እቶን እዳሪ ጭስ ጋዞች መካከል ሙቀት ልውውጥ ይህም እቶን አየር preheat, ጥቅም ላይ ይውላል.

በመርከቡ ላይ ያለው የሼል እና የቱቦ አይነት የሙቀት መለዋወጫ ትይዩ ፍሰት ሙቀት መለዋወጫ ተጠቅሟል።

ቀጭን ግድግዳ ድርብ ቧንቧ ትይዩ ፍሰት ሙቀት መለዋወጫ

አንድ ፈሳሽ በቧንቧ ውስጥ የሚፈስበት ዝግጅት እና ሌላኛው ፈሳሽ የሚፈሰው የመጀመሪያው ቱቦ ውጫዊ ገጽታ እና የመጀመሪያውን ዙሪያ ባለው ሌላ የቧንቧ ውስጠኛ ክፍል መካከል ነው. እነዚህ ቧንቧዎች በተፈጥሯቸው ያተኮሩ ናቸው. 

ቆጣሪ እና ትይዩ ፍሰት ሙቀት መለዋወጫ

ሁለቱም ቆጣሪ እና ትይዩ ፍሰት ሙቀት መለዋወጫ ቀጥተኛ ማስተላለፊያ ዓይነት የሙቀት መለዋወጫ ናቸው።

የሙቅ እና የክሎድ ፈሳሹ ፍሰት አቅጣጫ በቆጣሪ ታይለር ሙቀት መለዋወጫ እርስ በእርሱ ተቃራኒ ሲሆን ትይዩ ከሆነ የሙቅ እና የቀዝቃዛ ፈሳሾች አቅጣጫ አንድ ነው።

የLog Mean Temperature Difference (LMTD) የቆጣሪ ፍሰት ከሆነ ከትይዩ ፍሰት ሙቀት መለዋወጫ ጋር ሲነፃፀር ከፍ ያለ ነው እና ስለዚህ የቆጣሪ ፍሰት ሙቀት መለዋወጫ በተመሳሳይ የኃይል ማስተላለፊያ መጠን አነስተኛ ነው።

ትይዩ ፍሰት የሙቀት መለዋወጫ ስሌቶች

ሁለቱም ሙቅ እና ቀዝቃዛ ፈሳሾች በአንድ በኩል ወደ ሙቀት መለዋወጫ ውስጥ ሲገቡ, ወደ ትይዩ አቅጣጫ ፍሰት እና ከአንድ ጎን መውጣት ትይዩ ፍሰት ሙቀት መለዋወጫ በመባል ይታወቃል.

ዓላማው በሙቀት እና በቀዝቃዛ ፈሳሾች መካከል ያለውን አጠቃላይ የሙቀት ማስተላለፊያ መጠን (Q) በትይዩ ፍሰት ሙቀት መለዋወጫ ውስጥ ማስላት ነው።

የት,

T_hi የሙቅ ፈሳሽ መግቢያ ሙቀት ነው።

T_he የሙቅ ፈሳሽ ውጣ ሙቀት ነው

T_ci ቀዝቃዛ ፈሳሽ የመግቢያ ሙቀት ነው

T_ce ከቀዝቃዛ ፈሳሽ የሙቀት መጠን ውጣ 

.ቲ_i = የመግቢያ ሙቀት ልዩነት

     = ቲ - ቲሲ

.ቲ_e = የሙቀት ልዩነትን ውጣ

     = The - Tce

ጥ = U x A x ΔT_m

የት,

U = አጠቃላይ የሙቀት ማስተላለፊያ ቅንጅት

A = የሙቀት መለዋወጫ አጠቃላይ የሙቀት ማስተላለፊያ ቦታ

.ቲ_m= የምዝግብ ማስታወሻ አማካይ የሙቀት ልዩነት

ድርብ ቧንቧ ትይዩ ፍሰት ሙቀት መለዋወጫ

አንድ ቧንቧ ወደ ሌላኛው በማተኮር የገባበት ቀላል ግንባታ አለው. ትኩስ ፈሳሽ እና ቀዝቃዛ ፈሳሽ ከአንድ ጎን ወደ ሙቀት መለዋወጫ ውስጥ ይገባሉ እና በተመሳሳይ አቅጣጫ ይፈስሳሉ እና በመካከላቸው ስሜታዊነት ይለዋወጣሉ።

በትይዩ ፍሰት ሙቀት መለዋወጫ ውስጥ ከፍተኛው ውጤታማነት ምን ዋጋ አለው.

"የሙቀት መለዋወጫ ውጤታማነት የሚገለፀው በሙቅ እና በቀዝቃዛ ፈሳሽ መካከል ባለው ትክክለኛ የሙቀት ማስተላለፊያ መጠን እና በመካከላቸው በሚፈቀደው ከፍተኛ የሙቀት ማስተላለፊያ መጠን መካከል ያለው ጥምርታ ነው."

በትይዩ ፍሰት ውስጥ ያለው ከፍተኛ ውጤታማነት ዋጋ 50% ሊሆን ይችላል.

ትይዩ ፍሰት የሙቀት መለዋወጫ አመጣጥ

ለትይዩ ፍሰት ሙቀት መለዋወጫ አማካይ የሙቀት ልዩነት (ኤምቲዲ) እና አጠቃላይ የሙቀት ማስተላለፊያ መጠን (Q) እኩልታ ለማግኘት።

በሙቅ እና በቀዝቃዛ ፈሳሾች መካከል ያለው ልዩነት የሙቀት ማስተላለፊያ መጠን dq የሆነበትን የሙቀት መለዋወጫ ርዝመት ΔA ልዩ የሙቀት ማስተላለፊያ ቦታን አስቡ።

ከዚያም dq = U x ΔT x dA

የት dA = B * dx, እና ΔT = T_h - ቲ_c = ረ(x)

የድንበር ሁኔታዎች,

በ x = 0 (ማለትም ማስገቢያ) ΔT = ΔTi = Thi - Tci

በ x = L (ማለትም መውጫ) ΔT = ΔTe = The - Tce

በተጨማሪም,

dq = -ኤም_h*c_ph* ዲ.ቲ

   = +ኤም_c*c_pc* ዲ.ቲ

ΔT = ቲ_h - ቲ_c

d (ΔT) = dT_h - ዲ.ቲ_c

d (ΔT) = -dq [(1/ሜ_h*c_ph) + (1/ሜ_c*c_pc)]

dq = U*(dA)*ΔT 

    = U*ΔT*(BdX)

dq = -U*(dA)*ΔT*[(1/ሜ_h*c_ph) + (1/ሜ_c*c_pc)]

ተለዋዋጭ በመለየት ሁለቱንም ጎን ማዋሃድ

ትይዩ ፍሰት የሙቀት መለዋወጫ ንድፍ

ትይዩ ፍሰት የሙቀት መለዋወጫ እኩልታዎች

የጠቅላላ ሙቀት ልውውጥ እኩልታ

የት,

U = አጠቃላይ የሙቀት ማስተላለፊያ ቅንጅት

A = የሙቀት መለዋወጫ አጠቃላይ የሙቀት ማስተላለፊያ ቦታ

봗m = የምዝግብ ማስታወሻ አማካይ የሙቀት ልዩነት

የሎግ አማካይ የሙቀት ልዩነት እኩልነት።

የት,

ይህ የሙቅ ፈሳሽ የሙቀት መጠን ነው።

የሙቅ ፈሳሽ የሙቀት መጠን መውጣት ነው።

Tci ቀዝቃዛ ፈሳሽ የመግቢያ ሙቀት ነው

Tce ከቀዝቃዛ ፈሳሽ የሙቀት መጠን ውጣ 

ΔTi = የመግቢያ ሙቀት ልዩነት

     = ቲ - ቲሲ

ΔTe = የሙቀት ልዩነት ውጣ

     = The - Tce

ትይዩ ፍሰት ሙቀት መለዋወጫ ምሳሌ

ሼል እና ቱቦ

ድርብ ቧንቧ

የሰሌዳ አይነት

ትይዩ ፍሰት የሙቀት መለዋወጫ ግራፍ

 

የትይዩ ፍሰት ሙቀት መለዋወጫ ጥቅሞች እና ጉዳቶች

ጥቅም:

በግንባታ ላይ ቀላል እና ርካሽ ነው.

ፈጣን ማሰሻዎች

ዝቅተኛ ግፊት ማጣት

ደካማ ጎን:

ያነሰ ውጤታማነት

ለተመሳሳይ ሙቀት ማስተላለፊያ መጠን ትልቅ ነው

ትይዩ ፍሰት የሙቀት መለዋወጫዎችን ባህሪያት መለየት.

ትይዩ ፍሰት ሙቀት መለዋወጫ በቀጥታ ፍሰት አይነት የሙቀት መለዋወጫ ተለይቶ የሚታወቅ ሲሆን ይህም የፍሰት አቅጣጫ ለሁለቱም ሙቅ እና ቀዝቃዛ ፈሳሽ በሃይል ማስተላለፊያ ጊዜ ተመሳሳይ ነው.

ለትይዩ ፍሰት ሙቀት መለዋወጫ የ LMTD እኩልታ

የሙቀት መለዋወጫውን ከመግቢያው እስከ መውጫው ድረስ ያለውን የሙቀት መጠን በአማካይ በማውጣት የ ΔT ልዩነት (የሙቀት መጠን ልዩነት እና የሙቀት መለዋወጫ መውጫ ጎን) የሙቅ ፈሳሽ ፍሰት አቅጣጫን ከግምት ውስጥ የሚያስገባ መለኪያ ነው።

Log Mean Temperature Difference (LMTD) የመግቢያ ሙቀት ልዩነት እና የመውጫ ሙቀት ልዩነት ሬሾ እና የመግቢያ ሙቀት ልዩነት ሬሾ ነው።

የት,

ይህ የሙቅ ፈሳሽ የሙቀት መጠን ነው።

የሙቅ ፈሳሽ የሙቀት መጠን መውጣት ነው።

Tci ቀዝቃዛ ፈሳሽ የመግቢያ ሙቀት ነው

Tce ከቀዝቃዛ ፈሳሽ የሙቀት መጠን ውጣ 

ΔTi = የመግቢያ ሙቀት ልዩነት

    = ቲ - ቲሲ

ΔTe = የሙቀት ልዩነት ውጣ

    = The - Tce

ትይዩ ፍሰት ሙቀት መለዋወጫ ማመቻቸት

የሼል እና የቱቦ አይነት ትይዩ ፍሰት ሙቀት መለዋወጫ በአዲስ የጸረ-ንዝረት መቆንጠጫ ባፍል ሊስተካከል ይችላል። እንደ ባፍል ርቀት እና ባፍል ስፋት ያለው የጂኦሜትሪክ መለኪያ እንዲሁ በአፈፃፀሙ ላይ ተጽዕኖ ያሳድራል። የፍሰት አይነት የሙቀት መለዋወጫውን ለማመቻቸት ግምት ውስጥ የሚገባ አስፈላጊ መለኪያ ነው.

የትይዩ ፍሰት ሙቀት ልውውጥ በሚከሰትበት ጊዜ የሙቀት ቅልጥፍናን ይግለጹ

በሙቀት መለዋወጫ መግቢያ እና መውጫ ጎን መካከል ባለው የሙቀት ልዩነት መካከል ያለው የሙቀት ልዩነት የሙቀት ቅልጥፍና በመባል ይታወቃል። በትይዩ ፍሰት ሙቀት መለዋወጫ ውስጥ, ተመሳሳይነት የሌለው እና ቀስ በቀስ ወደ ፍሰት አቅጣጫ ይቀንሳል.

የትይዩ ፍሰት ሙቀት መለዋወጫ በምን አይነት ሁኔታ መጠቀም አለብን?

የቀዝቃዛ ፈሳሽ መውጫ የሙቀት ወሰን በትይዩ ፍሰት ሙቀት መለዋወጫ ውስጥ የሙቅ ፈሳሽ የሙቀት መጠን ነው። ስለዚህ, በዋነኝነት ጥቅም ላይ የሚውለው የሙቀት ማስተላለፍን መገደብ በሚመከርበት ነው.

የቁጥር ጥያቄ፡-

Que: ሙቅ ውሃ በ 46 ℃ ወደ ሙቀት መለዋወጫ ውስጥ ይገባል በ 10 ℃ የሚገባውን የውሃ ስሜት ለመጨመር እና ከሙቀት መለዋወጫ በ 38 ℃ ይወጣል ። የሙቅ ፈሳሽ የጅምላ ፍሰት መጠን 25 ሊትር / ሰ ነው, እና ቀዝቃዛ ፈሳሽ የጅምላ ፍሰት መጠን 19 l / ሰ ነው. በሙቀት ማስተላለፊያ ጊዜ ምንም የሙቀት ኪሳራ ካልተከሰተ, በመውጫው ላይ ያለው የሙቅ ፈሳሽ ሙቀት ምን ያህል ነው?

ሶል፡ የሙቅ ፈሳሽ መግቢያ የሙቀት መጠን (T1) = 46℃

     የተሰጠው ቀዝቃዛ ፈሳሽ የሙቀት መጠን (T3) = 10 ℃ 

     የተሰጠው የሙቀት መጠን ቀዝቃዛ ፈሳሽ (T4) = 38 ℃

     ትኩስ ፈሳሽ የሚወጣውን የሙቀት መጠን (T2) = X

     የውሃ ጥግግት () = 1000 ኪ.ግ / m3

     ቅዳሴ የአፈላለስ ሁኔታ የሙቅ ፈሳሽ (mh) = 25 ሊት / ሰ

     የጅምላ ፍሰት መጠን ቀዝቃዛ ፈሳሽ (mc) = 19 l / s

     የውሃ ሙቀት መጠን (c) = 4186 J / kg-K

በሞቀ ውሃ የጠፋው ሙቀት በቀዝቃዛው ፈሳሽ ከሚገኘው ሙቀት ጋር ተመሳሳይ ነው.

mh*c*(T1-T2) = mc*c*(T3 – T4)

25 (46 – T2) = 19 (38 – 10)

T2 = 24.72 ℃

የሙቅ ውሃ መውጫ ሙቀት 24.72 ℃ ነው።

የሚጠየቁ ጥያቄዎች/አጭር ማስታወሻዎች

የትይዩ ፍሰት ሙቀት መለዋወጫ ጥቅም ላይ ይውላል

የትይዩ ፍሰት ሙቀት መለዋወጫ በዋነኝነት ጥቅም ላይ የሚውለው ውሱን የሙቀት ልውውጥ በሚመከርበት ቦታ ነው ።የቀዝቃዛ ፈሳሽ መውጫ የሙቀት ወሰን ትይዩ ፍሰት የሙቀት መለዋወጫ ከሆነ የሙቅ ፈሳሽ የሙቀት መጠን ነው።

Crossflow vs ትይዩ ፍሰት ሙቀት መለዋወጫ

በሁለቱም ሁኔታዎች ለሚፈለገው ተመሳሳይ የሙቀት ማስተላለፊያ መጠን፣ የቆጣሪ ፍሰት ሙቀት መለዋወጫ ከትይዩ ፍሰት ሙቀት መለዋወጫ ያነሰ የሙቀት ማስተላለፊያ ቦታ ወይም የበለጠ የታመቀ ይይዛል።

 

ውሃ ሲሞቅ እና ዘይት በሙቀት መለዋወጫ ውስጥ ሲቀዘቅዝ. በተቃራኒ ፍሰት መንገድ ወይም ትይዩ ፍሰት መንገድ ይከተላል?

ሁለቱም የሙቀት መለዋወጫ አይነት መጠቀም ይቻላል።

ስለ ሜካኒካል እና የሙቀት ምህንድስና ተጨማሪ መጣጥፎች እባክዎ የእኛን ይከተሉ የምህንድስና ገጽ