Massavloeitempo en hitte-oordrag: effek, verwantskap, probleemvoorbeelde


Die massavloeitempo en hitte-oordraganalise wat in baie hitte-oordragprobleme gebruik word.

Die massavloeitempo of volumevloeitempo wissel die hitte-oordrag met direkte verband. In konveksie hitte-oordrag speel die massavloeitempo 'n belangrike rol.

Die verbetering van konvektiewe hitte-oordrag is gerieflik deur die massavloeitempo of volumevloeitempo van die stelsel te verhoog. Die massavloeitempo is funksie van die digtheid, snelheid en deursnee-area wat die vloeistof deurlaat.

m° = ρ A v

waar,

massavloeitempo en hitte-oordrag
Massa vloeitempo
Beeldkrediet Wikipedia
  • ρ = Digtheid van die vloeistof in kg/m3
  • A = deursnee-oppervlakte in m2
  • v = Snelheid van die vloeistof in m/s

Die verhouding van massa vloeitempo en die hitte-oordragtempo word uitgedruk soos hieronder,

ΔQ = m° Cp ΔT

waar,

  • ΔQ = Tempo van hitte-oordrag (kW)
  • m° = Massavloeitempo (kg/s of LPM)
  • ΔT = Temperatuurverskil in Kelvin

Hoe beïnvloed massavloeitempo hitte-oordrag?

Die hitte-oordrag hang af van baie faktore soos temperatuurverskil, snelheid, ens.

Die hitte-oordrag tempo ΔQ is eweredig aan die massavloeitempo m° in direkte verhouding. Dit beteken hitte-oordrag neem toe met 'n verhoging van die massavloeitempo

Die massavloeitempo m° of volumevloeitempo V° is die werklike massa (m) of volume (v) wat per tydseenheid deur die sisteem sirkuleer. Dit word gegee in Kg/s of LPM (liter per min).

Die vergelyking van hitte-oordrag in verhouding met massavloeitempo is,

ΔQ = m° Cp ΔT

waar,

  • ΔQ = Tempo van hitte-oordrag (kW)
  • m° = Massavloeitempo (kg/s of LPM)
  • ΔT = Temperatuurverskil in Kelvin
  • Cp = Spesifieke hitte by konstante druk (kJ/kg K)

Hierdie vergelyking is elementêr in termodinamika om hitte-oordrag te bereken.

Die hitte-oordrag kan verbeter word deur die massavloeitempo van die stelsel te verhoog.

Byvoorbeeld :

Gestel koelmiddel sirkuleer deur verdamper en kondensor teen spesifieke massavloeitempo X.

Nou word die vereiste vir verkoeling verhoog. As ons die yskas op maksimum plaas, sal die massavloeitempo van die koelmiddel toeneem. Die verandering in massavloeitempo m° kan die hitte-oordragprestasie van die stelsel verbeter.

In enige hitteruiler, kan die hitte-oordrag verbeter word deur die massavloeitempo van die koelmiddel of werkvloeistof te verhoog.

Hoe om massavloei uit die hitte te bereken?

Die massavloeitempo word uit die hitte-oordragvergelyking bereken

Die massavloeitempo kan bereken word deur hitte-oordragvergelyking ΔQ = m° Cp ΔT. Dit word ook gemeet deur 'n vloeimeetinstrument te gebruik.

As ons waardes van die hitte-oordragtempo (kW), spesifieke hitte by konstante druk (kJ/kg K) en die temperatuurverskil in K het.

Die massavloeitempo word gewoonlik gemeet eerder as 'n berekening vanaf hitte. Dit word gemeet met vloei meetinstrumente soos rotameter, Coriolis meter, opening meter, venturimeter ens.

Die massa vloeitempo het lineêre verband met snelheid. As ons die snelheid van die werkende vloeistof verander, sal die massavloeitempo verandering kry.

Die variasie van massa vloeitempo is nodig wanneer ons nie die ander parameter soos temperatuurverskil of spesifieke hitte kan verander nie. Water word as die standaard werk gebruik vloeistof in die meeste hitte-oordragstelsels.

m° = ΔQ /Cp ΔT

Die massavloeitempo van die stelsel word gemeet of bereken soos die stelsel begin werk met bestendige vloei.

Massavloeitempo en hitte-oordragkoëffisiënt

Die hitte-oordragkoëffisiënt (h) is funksie van die konvektiewe hitte.

Die hitte-oordragkoëffisiënt word verhoog met die toenemende snelheid van die werksvloeistof. Die massavloeitempo het direkte verband met snelheid.

Volgens Newton se wet van verkoeling, Die konvektiewe hitte-oordrag ΔQ is eweredig aan die hitte-oordragkoëffisiënt in direkte verband.

ΔQ = h A ΔT

waar,

  • h = hitte-oordragkoëffisiënt in W/m2 K
  • A = deursnee-oppervlakte in m2
  • ΔT = Temperatuurverskil tussen die warm kant en koue kant in K (Kelvin)
  • ΔQ = Tempo van konvektiewe hitte-oordrag in kW

Die Nusselt-getal word uitgedruk as die hitte-oordrag met konveksie deel deur hitte-oordrag met geleiding

Nu = hl/k

Waar

Die konvektiewe hitte-oordrag word gewoonlik met die Nusselt-nommer gegee. Die Nusselt-getal word ook gelykgestel in funksie van Reynolds nommer Re en die Prandtl-nommer Pr.

Die Reynold-getal is die funksie van snelheid. Die massa vloeitempo van sisteem is funksie van die snelheid van vloeistof.

Dus, daar is 'n lineêre variasie m° en die hitte-oordragkoëffisiënt (h).

Algehele hitte-oordragkoëffisiënt en massavloeitempo

Die verskillende lae van die hitte-oordragstelsel beskik oor termiese weerstand.

Die algehele hitte-oordrag is afhanklik van die geometrie van die stelsel en die verskillende termiese weerstand.

Die algehele hitte-oordragkoëffisiënt se notasie is U-faktor. Die hitte-oordragtempo ΔQ is eweredig aan die algehele hitte-oordragkoëffisiënt in direkte verband.

ΔQ = UA ΔT

Dit is onstabiele-toestand hitte-oordrag. Die algehele hitte-oordragkoëffisiënt kan verwoord word as hoe beter hitte deur die termiese weerstand uitgeruil word. Daar is drie (3) modusse soos hieronder.

  • geleiding
  • konveksie
  • Straling
massavloeitempo en hitte-oordrag
Modusse van hitte-oordrag
Beeldkrediet Wikipedia

Die hitte-oordrag deur die muur is geleiding. Die hitte-uitruiling tussen die oppervlak van voorwerp en die lug wat in die omgewing sirkuleer, is konveksie tipe hitte-oordrag. Die hitte-oordrag van die muuroppervlak na die atmosfeer of ander liggaam deur elektromagnetiese golwe is stralingshitte-oordrag.

Die algehele hitte-oordragtempo word hoofsaaklik beskou om verskillende geometrie vir hitte-oordrag te bestudeer. Dit is byvoeging van die geleiding hitte-oordragkoëffisiënt en konveksie hitte-oordragkoëffisiënt (h). Dit is die totale som van individuele hitte-oordragtempo.

Dit is nuttig om die probleem van individuele hitte-oordrag te identifiseer en die stelsel te verander. As die vloeitempo hoog is, genereer die snelheid hoër werwels in die stelsel. Die hoër werwels is verantwoordelik vir die verbetering in die hitte-oordrag.

Neem hitte-oordrag toe met vloeitempo?

Hierdie drie maniere van hitte-oordrag deur die liggaam

Die tempo hitte-oordrag ΔQ wissel lineêr met die vloeitempo. Die vloeitempo kan óf massavloeitempo (m°) óf volumevloeitempo (m°) wees. Die hitte-oordrag neem altyd toe met die toename in vloeitempo.

Hitte-oordrag het 'n direkte verband met vloeitempo. Dit is dus verhoogde of verminderde ooreenstemmende verandering in die vloeitempo.

Deepakkumar Jani

Ek is Deepak Kumar Jani, besig met PhD in meganiese-hernubare energie. Ek het vyf jaar onderrig en twee jaar navorsingservaring. My vakgebied van belangstelling is termiese ingenieurswese, motoringenieurswese, Meganiese meting, Ingenieurstekeninge, Vloeistofmeganika, ens. Ek het 'n patent ingedien op "Verbastering van groen energie vir kragproduksie". Ek het 17 navorsingsartikels en twee boeke gepubliseer. Ek is bly om deel te wees van Lambdageeks en wil graag van my kundigheid op 'n simplistiese wyse aan die lesers voorhou. Behalwe vir akademie en navorsing hou ek daarvan om in die natuur rond te dwaal, die natuur vas te vang en bewusmaking oor die natuur by mense te skep. Kom ons koppel deur LinkedIn - https://www.linkedin.com/in/jani-deepak-b0558748/. Verwys ook my YouTube-kanaal oor “Uitnodiging van die natuur”

Onlangse plasings