Pekala, millet! Sahada yılların tecrübesi olan bir ısı eşanjörü tedarikçisi olarak, jeotermal bir sistem için bir ısı eşanjörünü boyutlandırarak size yol göstermeye çalışıyorum. Jeotermal kurulumunuzun verimliliğini sağlayabilen veya kırabilen önemli bir adımdır, bu yüzden hemen dalalım.
Neden doğru boyutlandırma önemlidir?
Öncelikle, neden bir ısı eşanjörünü boyutlandırmak doğru bir şekilde bu kadar büyük bir şey? Eğer ısı eşanjörünüz çok küçükse, jeotermal sıvı ile sistemin çalışma sıvısı arasında yeterli ısı aktaramaz. Bu, jeotermal sisteminizin olması gerektiği kadar iyi çalışmayacağı anlamına gelir ve daha yüksek enerji faturaları ve alanınızda daha az konfor ile sonuçlanır. Flip tarafında, çok büyükse, gerçekte ihtiyacınız olandan daha büyük bir ünitede para harcıyorsunuz ve verimli bir şekilde çalışmayabilir. Bu nedenle, boyutu doğru hale getirmek, performansı en üst düzeye çıkarmanın ve uzun vadede size bazı paralar tasarruf etmenin anahtarıdır.
Temel bilgileri topla
Yapmanız gereken ilk şey, jeotermal sisteminiz hakkında temel bilgiler toplamaktır. Isıtmaya veya soğumaya çalıştığınız binanın veya sürecin ısı yükünü bilmeniz gerekir. Bu, kışın ne kadar ısı kaybolduğunu veya yazın kazanıldığını hesaplamayı içerir. Binanın yalıtımı, pencere sayısı ve yerel iklim gibi faktörler bu ısı yükünün belirlenmesinde rol oynar.
Ayrıca, ilgili sıvıların akış hızlarını ve sıcaklık farklılıklarını da bilmeniz gerekir. Genellikle yeraltı borularında dolaşan jeotermal sıvı için, akış hızını ve ısı eşanjörüne girdiği ve çıktığı sıcaklığı bulmanız gerekir. Aynı şey ısı eşanjörünün diğer tarafındaki çalışma sıvısı için, ısıtma veya soğutma sisteminizdeki su veya soğutucu akışkan gibi.
Isı eşanjör türleri
Nitty - Boyutlandırma cesuruna girmeden önce, jeotermal sistemlerde yaygın olarak kullanılan ısı eşanjörleri türleri hakkında biraz konuşalım.
- Sprey Isı Eşanjörü: ASprey Isı Eşanjörübazı durumlarda mükemmel bir seçenektir. Sıvılardan birini bir yüzey üzerine püskürterek çalışırken, diğer sıvı ısıyı aktarmak için geçer. İyi ısı transfer verimliliği sunabilir ve tasarımda nispeten basittir.
- Plaka ısı eşanjörü:Plaka ısı eşanjörüsüper popüler. Aralarında sıvı kanalları olan bir dizi plakadan oluşur. Bu tasarım, kompakt bir alanda ısı transferi için geniş bir yüzey alanı sağlar, bu da birçok jeotermal uygulama için çok verimli ve uygun hale getirir.
- Çift tüp plakası ısı eşanjörü: Sıvı karıştırmaya karşı ekstra bir koruma katmanına ihtiyaç duyduğunuz daha zorlu uygulamalar içinÇift tüp plakası ısı eşanjörüsağlam bir seçimdir. İki sıvıyı daha güvenli bir şekilde ayıran çift tüp plakaları vardır.
Boyutlandırma Hesaplamaları
Şimdi, boyutlandırma hesaplamalarına girelim. Isı transferi için temel denklem:
$ Q = u * a * \ delta t_ {lm} $
Nerede:
- $ Q $ ısı transfer hızıdır (bu, daha önce bahsettiğimiz ısı yüküdür, genellikle saat başına watt veya İngiliz termal birimleri - BTU/saat).
- $ U $ genel ısı transfer katsayısıdır. Bu değer, ısı eşanjörünün türüne, ilgili sıvılara ve akış modellerine bağlıdır. Genellikle mühendislik el kitaplarında bulunabilir veya test yoluyla belirlenebilir.
- $ A $, anlamaya çalıştığımız ısı transfer yüzey alanıdır.
- $ \ Delta t_ {lm} $ günlük - ortalama sıcaklık farkıdır. Isı eşanjörünün giriş ve çıkışındaki iki sıvı arasındaki sıcaklık farklılıklarını dikkate alır.
$ A $ alanını bulmak için denklemi şu adrese yeniden düzenleyebiliriz:
$ A = \ frac {q} {u * \ delta t_ {lm}} $
$ \ Delta t_ {lm} $ 'ı nasıl hesaplayacağınızı bozalım. Sıcak sıvının giriş ve çıkış sıcaklıklarını ($ t_ {h1} $ ve $ t_ {h2} $) ve soğuk sıvı ($ t_ {c1} $ ve $ t_ {c2} $) biliyorsanız, $ \ delta t_ {lm} $ için formül:
$ \ Delta t_ {lm} = \ frac {\ delta t_1- \ delta t_2} {\ ln (\ frac {\ delta t_1} {\ delta t_2})} $
Burada $ \ delta t_1 = t_ {h1} -t_ {c2} $ ve $ \ delta t_2 = t_ {h2} -t_ {c1} $
Diğer düşünceler
Bir jeotermal sistem için bir ısı eşanjörünü boyutlandırırken akılda tutulması gereken birkaç şey daha var.
- Kirlenme faktörü: Zamanla, kir, ölçek ve diğer yataklar ısı transfer yüzeylerinde birikebilir ve ısı eşanjörünün verimliliğini azaltır. Hesaplamalarınıza bir kirlenme faktörü ekleyerek bunu hesaba katmanız gerekir. Kirlenme faktörü, ısı transferine ek bir dirençtir ve sıvının tipine ve çalışma koşullarına bağlı olarak farklı olabilir.
- Basınç düşüşü: Ayrıca ısı eşanjörü üzerindeki basınç düşüşünün kabul edilebilir bir aralıkta olduğundan emin olmak istersiniz. Basınç düşüşü çok yüksekse, sıvıları dolaşan pompaların enerji tüketimini artırabilir. Bu nedenle, basınç düşüşünü kontrol altında tutmak için ısı eşanjörünün tasarımını veya boyutunu ayarlamanız gerekebilir.
Tasarımı Sonlandırma
Gerekli ısı transfer alanını hesapladıktan ve diğer tüm faktörleri değerlendirdikten sonra, doğru modeli seçmek için bir ısı eşanjörü üreticisi ile çalışabilirsiniz. Şirketimizde, özel gereksinimlerinizi karşılamak için özelleştirilebilecek çok çeşitli ısı eşanjörleri var.
Boyutlandırma işleminden hala emin değilseniz veya jeotermal sisteminiz için hangi tür ısı eşanjörünün en iyi olduğu hakkında herhangi bir sorunuz varsa, ulaşmaktan çekinmeyin. Uzman ekibimiz yolun her adımında size yardımcı olmak için burada. İster büyük ölçekli bir jeotermal proje üzerinde çalışan bir yüklenici veya evinize jeotermal bir ısıtma ve soğutma sistemi kurmak isteyen bir ev sahibi olun, sizi destekleyecek bilgi ve ürünlere sahibiz. Jeotermal kurulumunuz için mükemmel ısı eşanjörünü satın alma konusundaki konuşmaya başlamak için bizimle iletişime geçin.
Referanslar
- Incopera, Frank P., vd. "Isı ve kütle transferinin temelleri." Wiley, 2019.
- Perry, Robert H. ve Don W. Green. "Perry'nin Kimya Mühendisleri El Kitabı." McGraw - Hill Education, 2007.
