INHOUDSOPGAVE
- ALGEMENE COEFFFICINT VAN WARMTEOVERDRACHT TABEL
- GEMIDDELDE TOTALE WARMTEOVERDRACHTCOFFICINT
- ALGEMENE WARMTEOVERDRACHTCOFFICINT OP BASIS VAN BINNENGEBIED
- VERSCHIL TUSSEN INDIVIDUELE EN ALGEMENE WARMTEOVERDRACHTCOFFICINT
- ALGEMENE PROBLEMEN MET WARMTEOVERDRACHTCO COFFICINT
- VEELGESTELDE INTERVIEW VRAGEN EN ANTWOORDEN
WAT IS DE TOTALE WARMTEOVERDRACHTCOFFICINT?
In de industrie worden problemen met warmteoverdracht meestal opgelost voor composietmaterialen of systemen met verschillende lagen die verschillende vormen van warmteoverdracht met zich meebrengen, zoals geleiding, convectie en straling. De thermische weerstand die wordt geboden door de verschillende lagen in een systeem wordt de Totale Warmteoverdrachtscoëfficiënt genoemd. Het wordt ook wel de U-factor genoemd.
De U-factor die wordt gebruikt bij het berekenen van de totale warmteoverdracht is analoog aan de convectiewarmteoverdrachtscoëfficiënt die wordt gebruikt in de koelwet van Newton. De totale warmteoverdrachtscoëfficiënt is afhankelijk van de geometrie van het object of oppervlak. In een muur kunnen we bijvoorbeeld verschillende wijzen van warmteoverdracht waarnemen, het buitenoppervlak van de muur ervaart convectiewarmteoverdracht terwijl de ruimte tussen de wanden een geleidingswijze van warmteoverdracht ondergaat.
De totale warmteoverdrachtscoëfficiënt van de wand wordt genomen als de som van de convectieve warmteoverdrachtscoëfficiënt en de geleidende warmteoverdrachtscoëfficiënt. Kortom, de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt is de som van de individuele warmteoverdrachtscoëfficiënt. Verdere uitleg over het afleiden van de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt en het gebruik ervan voor samengestelde warmteoverdrachtsproblemen wordt hieronder uitgelegd.
BETEKENIS VAN DE TOTALE WARMTEOVERDRACHTCOFFICINT
In industriële toepassingen is het essentieel om de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt te kennen, vooral in gevallen waar de warmteoverdrachtssnelheid moet worden geoptimaliseerd voor betere prestaties van een systeem. Om de warmteoverdrachtssnelheid Q(dot) te berekenen voor elk systeem met verschillende vloeistoffen of verschillende lagen, is het essentieel om de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt te kennen.
Uit de waarde van de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt en de snelheid van warmteoverdracht, is het mogelijk om de individuele warmteoverdrachtscoëfficiënt te berekenen. Dit zou helpen bij het aanpassen van een bepaald deel van het thermische systeem voor betere prestaties volgens de vereisten.
Onder stationaire omstandigheden wordt de snelheid van warmteoverdracht van een vloeistof bij bulktemperatuur T1 naar een vaste stof bij bulktemperatuur T2 over een incrementeel gebied dA gegeven door de snelheid van warmteoverdracht dQ(dot) dwz
dQ(punt) = U*(T2 - T1)*EEN
Hier wordt de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt weergegeven door de letter U.
FORMULE VOOR TOTALE WARMTEOVERDRACHTCOFFICINT | HOE DE ALGEMENE WARMTEOVERDRACHTCO TRANSFFICINT TE VINDEN | FORMULE TOTALE WARMTEOVERDRACHT COFFICINT | HOE DE TOTALE WARMTEOVERDRACHTCO COFFICINT TE BEREKENEN | ALGEMENE WARMTEOVERDRACHT COFFICINTE AFLEIDING
De formule voor de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt wordt gegeven door
Qpunt = U*(T1 + T2)*EEN
Afleiding voor de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt voor wand hieronder:
Beschouw een composietwand die is blootgesteld aan de externe omgeving bij temperatuur T1, en de geleidingscoëfficiënt wordt genoteerd als H1. De omgevingstemperatuur in de kamer is T2 en de convectiecoëfficiënt is H2. Hier maakt de warmteoverdracht gebruik van geleiding en convectie. Elke zijde van de muur ervaart warmteoverdracht met behulp van convectie van verschillende groottes.
De temperatuur in de muur varieert en is een waarde tussen T1 en T2 als er geen warmtebron is vanuit de muur. De geleidingscoëfficiënt van de wand wordt in dit geval als K aangenomen, tenzij de wand uit verschillende lagen bestaat, wat gebruikelijk is. In het echte leven bestaat de muur uit verschillende lagen, zoals pleisterwerk, bakstenen, cement, enz. In dergelijke gevallen is het essentieel om rekening te houden met de thermische weerstand die door elke laag van de muur wordt geboden.
De totale warmteoverdrachtscoëfficiënt voor het bovenstaande systeem is als volgt:
En de snelheid van warmteoverdracht Q(punt) = UAΔT
Het is duidelijk dat U geen thermofysische eigenschap is en afhangt van de stroom, snelheid en ook van het materiaal waardoor de warmteoverdracht plaatsvindt.
ALGEMENE WARMTEOVERDRACHTCOFFICINT MET VERVUILING
Vervuiling is een veel voorkomend probleem bij warmtewisselaars. Het is een extra laag die wordt gevormd op het binnenoppervlak van de warmtewisselaar. Verschillende factoren dragen bij aan de vervuiling van de oppervlakken van warmtewisselaars. De snelheid van warmteoverdracht wordt verminderd vanwege vervuiling, wat op zijn beurt de efficiëntie van de warmteoverdracht beïnvloedt.
Met de afname van het warmteoverdrachtsrendement wordt in berekeningen rekening gehouden met de vervuilingsfactor. Het wordt vaak de vuilfactor genoemd. De vervuilingsfactor is afhankelijk van de vloeistof aan weerszijden van de warmtewisselaar.
De totale warmteoverdrachtscoëfficiënt met vervuiling wordt gegeven door
In de bovenstaande vergelijking,
U staat voor de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt
h0 is de warmteoverdrachtscoëfficiënt aan de schaalzijde
hi is de warmteoverdrachtscoëfficiënt aan de buiszijde
Rdo is de vervuilingsfactor aan de schaalzijde
Rdi is de vervuilingsfactor aan de buiszijde
OD is de buitendiameter van de buis
ID is de binnendiameter van de buis
A0 is het buitenste gebied van de buis
Ai is het binnengebied van de buis
Kw is de waarde van de weerstand die wordt geboden door de buiswand
Uit de vergelijking blijkt duidelijk dat de waarde van de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt afneemt met een toename van een of beide waarden van de vervuilingsfactor (dwz buiszijde of schaalzijde). Deze afname van de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt zal op zijn beurt de snelheid van warmteoverdracht verminderen.
ALGEMENE WARMTEOVERDRACHT COFFICINTE EENHEDEN | ALGEMENE WARMTEOVERDRACHT COEFFICICINTE EENHEID CONVERSIE | ALGEMENE WARMTEOVERDRACHTCOFFICINTE CONVERSIE
De SI-eenheid van de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt is W/m2 K. Een andere eenheid die wordt gebruikt om de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt weer te geven, is Btu/(hr.ft2 0F).
De eenheidsconversie van SI-eenheid naar Engelse eenheden is als volgt:
1 W / m2 K = = 0.1761 Btu/(uur.ft2 0F).)
EFFECT VAN DE DEBIET OP DE TOTALE WARMTEOVERDRACHTCOFFICINT | ALGEMENE WARMTEOVERDRACHTCOFFICINT VERSUS DEBIET
Het debiet heeft invloed op de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt. Opgemerkt wordt dat er een afname van 10% in warmteoverdrachtscoëfficiënt is wanneer de massastroomsnelheid driemaal toeneemt. Deze schatting van de warmteoverdrachtscoëfficiënt is gebaseerd op de Dittus-Boelter-correlatie.
Terwijl het oppervlak constant wordt gehouden, wordt waargenomen dat de warmteoverdrachtscoëfficiënt toeneemt door de massastroomsnelheid te vergroten. Een stijging van 90% in de warmteoverdrachtscoëfficiënt wordt verwacht door een verdubbeling van de massadebiet. Met deze stijging is er een verwachte stijging van druk daling die evenredig is met de massastroomsnelheid.
Voor gevallen waarin de snelheid constant is, neemt de drukval af en is omgekeerd evenredig met de massastroom. De positieve aspecten die worden behaald met een hogere warmteoverdrachtscoëfficiënt gaan verloren door de verhoogde drukval wanneer het oppervlak constant wordt gehouden.
ALGEMENE COEFFFICINT VAN WARMTEOVERDRACHT TABEL
De onderstaande tabel geeft de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt weer voor enkele apparatuur die zeer vaak in de industrie wordt gebruikt. Het bereik wordt geboden omdat de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt afhankelijk is van de vloeistof die in de apparatuur wordt gebruikt. Voor gassen is de waarde van de warmteoverdrachtscoëfficiënt erg laag en die van vloeistoffen veel hoger.
| Apparatuur | U (W/m2) |
| Warmtewisselaar | 5-1500 |
| Koelers | 5-1200 |
| Verwarmingselement(en) | 20-4000 |
| Condensors | 200-1500 |
| Luchtgekoelde warmtewisselaars | 50-600 |
GEMIDDELDE TOTALE WARMTEOVERDRACHTCOFFICINT
Bij warmteoverdrachtsproblemen die bestaan uit twee verschillende vloeistoffen die water en alcohol kunnen zijn bij twee verschillende temperaturen, wordt in dergelijke gevallen het gemiddelde van de temperaturen van de twee vloeistoffen gebruikt voor het oplossen van het warmteoverdrachtsprobleem dat de gemiddelde totale warmteoverdracht wordt genoemd. coëfficiënt.
Laten we Q nemen als de warmte die door het oppervlak stroomt bij een gemiddelde temperatuur ΔTavg, en het gebied waarover de warmteoverdracht plaatsvindt, wordt geacht A te zijn. De gemiddelde totale warmteoverdrachtscoëfficiënt voor deze warmtestroom is zoals hieronder weergegeven
ALGEMENE WARMTEOVERDRACHTCOFFICINT OP BASIS VAN BINNENGEBIED
Voor warmtewisselaars, de algehele warmteoverdracht coëfficiënt kan worden gebaseerd op het binnengebied of op het buitengebied
Wanneer de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt wordt berekend op basis van het binnenoppervlak, wordt de convectiecoëfficiënt aan de binnenkant genomen op 1/hi, terwijl de geleidingscoëfficiënt op het grensvlak wordt genomen als 1/ln(r0/ri)/2πkL en de convectiecoëfficiënt op het buitenoppervlak van de warmtewisselaar wordt geacht 1/h te zijn0.
Daarom wordt de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt op basis van het binnengebied gegeven als:
Wanneer de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt wordt berekend op basis van het buitenoppervlak, wordt de convectiecoëfficiënt aan de binnenkant genomen op 1/hi, terwijl de geleidingscoëfficiënt op het grensvlak wordt genomen als 1/ln(r0/ri)/2πkL en de convectiecoëfficiënt op het buitenoppervlak van de warmtewisselaar wordt geacht 1/h te zijn0.
Daarom wordt de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt op basis van het binnengebied gegeven als:
Het significante verschil tussen de twee vergelijkingen zit in het gebied, wanneer de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt is gebaseerd op het binnengebied, wordt het binnengebied van de warmtewisselaar in de vergelijking gebruikt. Terwijl wanneer de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt is gebaseerd op het buitengebied, wordt het buitengebied in de vergelijking genomen.
VERSCHIL TUSSEN INDIVIDUELE EN ALGEMENE WARMTEOVERDRACHTCOFFICINT
Wanneer warmte door een composietmateriaal stroomt, wordt de thermische weerstand die wordt geboden door verschillende lagen van het materiaal, die te wijten kan zijn aan warmtegeleiding of convectie, de algehele warmteoverdrachtscoëfficiënt genoemd. De totale warmteoverdrachtscoëfficiënt is de som van de individuele warmteoverdrachtscoëfficiënt. De thermische weerstand is analoog aan de elektrische weerstand in een circuit. Hier is de warmteoverdrachtscoëfficiënt afhankelijk van het materiaal in serie of parallelle opstelling.
Het is van groot belang om de individuele warmteoverdrachtscoëfficiënt te bepalen uit de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt. Voor een warmtewisselaar kan bijvoorbeeld de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt experimenteel worden gemeten, uit deze totale coëfficiënt is het op te lossen probleem om de thermische weerstand te extraheren die wordt geboden door de warme en koude vloeistof afzonderlijk.
ALGEMENE PROBLEMEN MET WARMTEOVERDRACHTCO COFFICINT
Overweeg dat een muur met een dikte van 5 cm is gemaakt van bakstenen met een warmtegeleidingsvermogen van K=20 W/m K. Het binnenoppervlak van de muur wordt blootgesteld aan een kamertemperatuur van 250C terwijl het buitenoppervlak wordt blootgesteld aan de hete atmosferische temperatuur van 400C. Wat is de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt, gegeven de convectiecoëfficiënt van lucht 25 W / m2K?
Uit het bovenstaande probleem kunnen we concluderen dat het systeem wordt blootgesteld aan convectie aan weerszijden van de muur en geleidingswarmteoverdracht binnen de muur. De thermische geleidbaarheid van de muur is 20 W/mK, terwijl de convectiecoëfficiënt van lucht 25 W/m is2K.
= 12.12 W / m2K
VEELGESTELDE INTERVIEW VRAGEN EN ANTWOORDEN
1. algemene warmteoverdrachtscoëfficiënt vergelijking warmtewisselaar
2. totale warmteoverdrachtscoëfficiënt dubbele pijp | dubbele pijp warmtewisselaar totale warmteoverdrachtscoëfficiënt
1/U = Do/hi.Di + Do.ln(Do/Di)/2kt + 1/uo+ Ri.Do/Di + Ro
3. algemene formule voor warmteoverdrachtscoëfficiënt voor cilinder:
De totale warmteoverdrachtscoëfficiënt voor een cilinder wordt gegeven door de onderstaande formule die zowel de geleidings- als de convectiemodus van warmteoverdracht ervaart
4. algemene warmteoverdrachtscoëfficiënt voor verdamper:
| Type | U (W/m2K) |
| Natuurlijke circulatie - stoom stroomt naar buiten en zeer viskeuze vloeistof stroomt naar binnen | 300-900 |
| Natuurlijke circulatie – stoom die naar buiten stroomt en vloeistof met een lage viscositeit naar binnen | 600-1700 |
| Geforceerde circulatie - stoom stroomt naar buiten en vloeistof stroomt naar binnen | 900-3000 |
5. Totale warmteoverdrachtscoëfficiënt shell en tube | totale warmteoverdrachtscoëfficiënt voor shell-and-tube warmtewisselaar | hoe de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt voor warmtewisselaar te berekenen | Hoe bereken je de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt van een verdamper?
De totale warmteoverdrachtscoëfficiënt voor elke warmtewisselaar kan worden berekend met behulp van de onderstaande vergelijking, de gebruikte methode kan variëren. Men kan ook de LMTD-methode kiezen method
6. Grafiet warmtewisselaar totale warmteoverdrachtscoëfficiënt
De totale warmteoverdrachtscoëfficiënt voor warmtewisselaars die van grafiet tot grafiet zijn gegoten, is ongeveer 1000 W/m2K terwijl de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt voor grafiet naar lucht 12 W/m . is2K
7. Algehele warmteoverdrachtscoëfficiënt van aluminium
De totale warmteoverdrachtscoëfficiënt voor aluminium is 200W/m2K
8. Algemene warmteoverdrachtscoëfficiënt van lucht-naar-lucht warmtewisselaar exchange
De totale warmteoverdrachtscoëfficiënt van de lucht-naar-lucht warmteoverdrachtscoëfficiënt ligt tussen 350 en 500 W/m2K.
9. Gebied van de warmtewisselaar van de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt
Het oppervlak van een warmtewisselaar kan worden berekend uit de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt met behulp van de volgende formule:
10. In welk warmtewisselingsproces zal de waarde van de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt het hoogst zijn?
De totale warmteoverdrachtscoëfficiënt is het hoogst voor buisvormige warmtewisselaars die worden gebruikt voor verdamping met stoom die buiten de buizen stroomt en vloeistof die naar binnen stroomt. Ze hebben een algemene warmteoverdrachtscoëfficiënt tussen 900 en 3000 W/m2K.
11. Kan de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt negatief zijn?
In gevallen waarin de referentietemperatuur wordt genomen als de adiabatische wandtemperatuur, zal de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt negatief zijn, wat aangeeft dat de warmtestroom in de tegenovergestelde richting is met een duidelijke temperatuurgradiënt.
12. Verandert de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt met de temperatuur?
De totale warmteoverdrachtscoëfficiënt is afhankelijk van de temperatuurgradiënt; daarom kunnen temperatuurveranderingen leiden tot veranderingen in een temperatuurgradiënt. Dus ja, de algehele warmteoverdrachtscoëfficiënt verandert met de temperatuur.
13. Wat is de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt en de toepassing ervan?
De thermische weerstand die wordt geboden door de verschillende lagen in een systeem wordt de Totale Warmteoverdrachtscoëfficiënt genoemd. Het wordt ook wel de U-factor genoemd. Het wordt gebruikt bij het extraheren van de individuele warmteoverdrachtscoëfficiënt van de verschillende lagen van een systeem.
De totale warmteoverdrachtscoëfficiënt van een systeem kan worden gemeten, maar de individuele warmteoverdrachtscoëfficiënt van een systeem is moeilijk te verkrijgen. In dergelijke situaties zal de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt samen met de snelheid van warmteoverdracht helpen bij het bepalen van de individuele warmteoverdrachtscoëfficiënt
14. Wat zijn de factoren die de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt beïnvloeden?
De factoren die de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt beïnvloeden, zijn thermofysische eigenschappen zoals de dichtheid, viscositeit en thermische geleidbaarheid van de vloeistof. Verder wordt het beïnvloed door de geometrie en het gebied waarover de warmteoverdracht plaatsvindt. De snelheid van vloeistoffen heeft een grote invloed op de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt. Bij warmtewisselingen heeft het type stroming ook een significante invloed op de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt.
15. Wat is de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt in ronde buizen? | totale warmteoverdrachtscoëfficiënt pijp
Een fluïdum dat door een ronde buis stroomt, ondervindt convectieve warmteoverdracht tussen het fluïdum dat aan de buitenkant en het buitenoppervlak van de buis stroomt, en ook tussen het fluïdum dat in de binnenkant en het binnenoppervlak van de buis stroomt. Er is geleidingswarmteoverdracht tussen het buitenoppervlak en het binnenoppervlak van de buis. Vandaar dat de totale warmteoverdrachtscoëfficiënt als volgt wordt gegeven:
(1/UA) algemeen = (L/kA) binnen + (1/hA) + (L/kA) buiten
Waar k is de thermische geleidbaarheid van de buis en h is de convectieve warmteoverdrachtscoëfficiënt
Klik Here, voor de laatste informatie over thermostatische expansieklep.
Voor meer berichten over mechanisch, alstublieft volg ons.
Ik ben Veena Parthan, heb mijn master Thermal Engineering afgerond. Ik werk als Solar Operation and Maintenance Engineer voor de Britse zonnesector. Ik heb ruim 5 jaar ervaring op het gebied van Energie en Utilities. Ik heb een diepgaande interesse in hernieuwbare energie en de optimalisatie ervan. Ik heb een artikel gepubliceerd in de AIP-conferentieverslagen dat is gebaseerd op Cummins Genset en de stroomoptimalisatie ervan.
Tijdens mijn vrije uren houd ik me bezig met freelance technisch schrijven en zou ik graag mijn expertise aanbieden op het LambdaGeeks-platform. Daarnaast breng ik mijn vrije uren door met lezen, sporten en proberen te evolueren naar een beter mens.
Ik kijk ernaar uit om u te verbinden via LinkedIn –
Hallo medelezer,
We zijn een klein team bij Techiescience, dat hard werkt tussen de grote spelers. Als je het leuk vindt wat je ziet, deel dan onze inhoud op sociale media. Uw steun maakt een groot verschil. Bedankt!