さて、皆さん！現場で長年の経験を持つ熱交換器のサプライヤーとして、地熱システムの熱交換器のサイズを紹介することに興奮しています。これは、地熱セットアップの効率を上げたり壊したりできる重要なステップなので、すぐに飛び込みましょう。
なぜ正しいサイジングが重要なのか
まず第一に、なぜ熱交換器のサイジングは正しく大したことですか？まあ、熱交換器が小さすぎると、地熱液とシステムの作動液の間に十分な熱を伝えることができません。つまり、地熱システムは必要なほどうまく機能しないことを意味し、最終的にはより高いエネルギー請求書と空間の快適さが少なくなります。反対に、それが大きすぎる場合、あなたは実際に必要とするよりも大きなユニットでお金を無駄にしており、効率的にも動作しないかもしれません。したがって、サイズを適切にすることは、パフォーマンスを最大化し、長期的に1ドルを節約するための鍵です。
基本を集めます
最初にやらなければならないことは、地熱システムに関する基本的な情報を集めることです。建物の熱荷重または加熱または冷却しようとしているプロセスを知る必要があります。これには、冬にどれだけの熱が失われるか、夏に獲得されるかを計算することが含まれます。建物の断熱材、窓の数、地元の気候などの要因はすべて、この熱負荷を決定するのに役割を果たします。
また、関係する流体の流量と温度差を知る必要があります。通常、地下のパイプを循環する地熱液の場合、その流量と熱交換器に入って出る温度を見つける必要があります。加熱システムや冷却システムの水や冷媒など、熱交換器の反対側の作業液についても同じことが言えます。
熱交換器の種類
私たちがNITTYに入る前に、サイジングのザラザラしたものであるため、地熱システムで一般的に使用される熱交換器の種類について少し話しましょう。
- スプレー熱交換器：aスプレー熱交換器場合によっては素晴らしい選択肢です。 1つの流体を表面に吹き付け、他の液体が過去に流れて熱を伝達することで機能します。優れた熱伝達効率を提供することができ、設計が比較的簡単です。
- プレート熱交換器：プレート熱交換器非常に人気があります。それは、それらの間に流体チャネルを持つ一連のプレートで構成されています。この設計は、コンパクトな空間での熱伝達のための大きな表面積を提供し、非常に効率的で多くの地熱用途に適しています。
- ダブルチューブプレート熱交換器：液体混合に対する追加の保護層が必要な、より厳しいアプリケーションのために、ダブルチューブプレート熱交換器確かな選択です。 2つの流体をより安全に分離する二重チューブプレートがあります。
サイジング計算
それでは、サイジングの計算に取り組みましょう。熱伝達の基本方程式は次のとおりです。
$ q = u * a * \ delta t_ {lm} $
どこ：
- $ Q $は熱伝達速度です（これは、以前に説明した熱負荷であり、通常は1時間あたりワットまたは英国の熱ユニット（BTU/HR）で測定されます）。
- $ u $は、全体的な熱伝達係数です。この値は、熱交換器の種類、関係する流体、および流れパターンに依存します。通常、エンジニアリングハンドブックにあるか、テストを通じて決定できます。
- $ a $は熱伝達表面積であり、これが私たちが理解しようとしていることです。
- $ \ delta t_ {lm} $はログ - 平均温度差です。熱交換器の入口と出口の2つの流体間の温度差を考慮しています。
エリア$ a $を見つけるには、方程式を次のように再配置できます。
$ a = \ frac {q} {u * \ delta t_ {lm}} $
$ \ delta t_ {lm} $を計算する方法を分解しましょう。高温流体の入口と出口の温度（$ t_ {h1} $および$ t_ {h2} $）と冷水（$ t_ {c1} $および$ t_ {c2} $）を知っている場合、$ \ delta t_ {lm} $の式
$ \ delta t_ {lm} = \ frac {\ delta t_1- \ delta t_2} {\ ln（\ frac {\ delta t_1} {\ delta t_2}）} $
$ \ delta t_1 = t_ {h1} -t_ {c2} $ and $ \ delta t_2 = t_ {h2} -t_ {c1} $
その他の考慮事項
地熱システムの熱交換器をサイジングする際には、他にも留意すべきことがいくつかあります。
- ファウリングファクター：時間が経つにつれて、汚れ、スケール、およびその他の堆積物は、熱伝達表面に蓄積し、熱交換器の効率を低下させる可能性があります。計算にファウリング要因を追加することにより、これを説明する必要があります。ファウリング因子は、熱伝達に対する追加の抵抗であり、流体の種類と動作条件によって異なる場合があります。
- 圧力降下：また、熱交換器全体の圧力降下が許容範囲内にあることを確認する必要があります。圧力低下が高すぎると、流体を循環するポンプのエネルギー消費量を増やすことができます。したがって、圧力を抑えるために、熱交換器の設計またはサイズを調整する必要があるかもしれません。
デザインの最終化
必要な熱伝達エリアを計算し、他のすべての要因を考慮したら、熱交換器メーカーと協力して適切なモデルを選択できます。当社には、特定の要件を満たすためにカスタマイズできる幅広い熱交換器があります。
サイジングプロセスについてまだわからない場合、または地熱システムに最適な熱交換器の種類について質問がある場合は、手を差し伸べることをheしないでください。私たちの専門家チームは、あらゆる段階であなたを助けるためにここにいます。あなたが大規模な地熱プロジェクトに取り組んでいる請負業者であろうと、家に地熱暖房と冷却システムを設置しようとしている住宅所有者であろうと、私たちはあなたをサポートするための知識と製品を持っています。地熱セットアップのために完璧な熱交換器を購入することについての会話を開始するには、お問い合わせください。
参照
- Incropera、Frank P.、et al。 「熱と物質移動の基礎。」ワイリー、2019年。
- ペリー、ロバートH.、ドンW.グリーン。 「ペリーの化学エンジニアハンドブック。」 McGraw -Hill Education、2007年。
