Einfluss der Erweiterung der Wärmeaustauschoberfläche (ohne Anpassung des Prozessfluids)!
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Dieser Beitrag wurde zuletzt von Yun Dan Feng Ye Qing am 2016-12-8 um 21:16 bearbeitet. Derzeit ist ein Verdampfer mit fester Rohrplatte vorgesehen. Das Fluid im Außenkreislauf ist lauwarmes Wasser (Wasser unter Normaldruck, Eingangstemperatur 15 °C). Das Fluid im Innenkreislauf ist flüssiger Stickstoff (10 Mpa, Eingangstemperatur -168,4 °C)℃； Ausgangstemperatur -90℃) ； Der Wärmeübertragungskoeffizient des Wassers wird mit einem konservativen Wert von 300 W/㎡·K angenommen. Für flüssigen Stickstoff werden die Werte schrittweise berechnet: 1. Vor dem Übergang in den supkritischen Zustand: 10 Mpa, -168,4 °C bis 10 Mpa, -147 °C℃ ； 2. Nach dem Übergang in den kritischen Zustand: 10 Mpa, -147 °C bis 10 Mpa, -90 °C℃ ； Die Wärmeleitfähigkeiten sind nahezu identisch und betragen jeweils 1157,5 W/㎡·K sowie 1121 W/㎡·K ； Aufgrund der Anforderungen der Leitung muss ein höherer Sicherheitsfaktor berücksichtigt werden; daher wurde festgelegt, dass Q_nötig = Q_auflösend * 1,5 gilt. Es stellte sich schließlich heraus, dass ein Wärmetauscher mit einer Fläche von 50 m² ausreicht, um die Anforderungen des Prozesses zu erfüllen! Da es sich um einen Wärmetauscher unter hohem Druck handelt, beträgt sein Durchmesser DN400 – die Länge liegt bei etwa 5 Metern! Die Führung verlangt eine Konstruktion von 10 bis 12 Metern. 1. Das Problem ist da! Die Führung verlangt eine Gestaltung von 100 m²! (Die Wärmeaustauschoberfläche verdoppelt sich.) Welche Auswirkungen wird eine solche Verwendung haben? 2. Da flüssiger Stickstoff als Prozessfluid verwendet wird, muss die Ausgangstemperatur sowie der Durchfluss bestimmt und gesteuert werden. Wie kann daher das Wasser reguliert werden, um das Gleichgewicht zu wahren? 3. Auf den ersten Blick scheint es auszureichen, wenn der Wärmetauscher 5 Meter lang ist – die Ausgangstemperatur liegt dann bei etwa 3,5–4 °C. Da der Wärmetauscher nun aber 10 Meter lang konstruiert wird, mache ich mir Sorgen, dass das Wasser stark gefrieren könnte! Ich bin gerade erst mit der Konstruktion von Wärmeaustauschern vertraut und verstehe einige Aspekte nur oberflächlich. Bitte helfen Sie mir dabei, eine genaue Analyse durchzuführen!
Der Entwurf dieses Wärmetauschers weist viele Probleme auf: 1. Die Entscheidung Ihrer Führung, die Wärmetauschoberfläche zu verdoppeln, erfolgte aus dem Grund, dass die Temperatur auf der Wassenseite nicht zu niedrig werden sollte – was wiederum zu höheren Kosten für das Gerät führt. 2. Auf der Seite des flüssigen Stickstoffs muss ein selbstständiger Druckreduzierer verwendet werden, um eine stabile Verdampfung des Stickstoffs zu gewährleisten.
3. Auf der Wasserseite besteht die Gefahr des Einfrierens – daher müssen Maßnahmen ergriffen werden, um dies zu verhindern. Dabei muss sichergestellt werden, dass die Temperatur des Wassers bei konstanter Wärmemenge über 10 Grad liegt.
3. Auf der Wasserseite besteht die Gefahr des Einfrierens – daher müssen Maßnahmen ergriffen werden, um dies zu verhindern. Dabei muss sichergestellt werden, dass die Temperatur des Wassers bei konstanter Wärmemenge über 10 Grad liegt.
Bitte erläutern Sie Punkt 1.2 ausführlich! :Handshake 1. Wie kann man verhindern, dass die Temperatur zu niedrig wird, wenn die Wärmeaustauschfläche verdoppelt wird? 2. Was bedeutet der Druckauf- und -ablassventil – liegt es daran, dass der Druck im Inneren des Wärmetauschers sehr hoch ist? Verwendung eines Druckreduzierventils zur Steuerung des Ausgangsdrucks? Unsere Stickstoffauslassdüsen sind direkt angeordnet; bei nicht allzu großen Änderungen der Betriebsbedingungen hat das keine großen Auswirkungen. Dennoch ist es notwendig, die Betriebsbedingungen auf 10 MPa zu regulieren.
Diesen Beitrag hat zuletzt Yun Dan Feng Ye Qing am 08.12.2016 um 22:12 bearbeitet. @cl6119, @Qingchengjun, @Huibear, @humanrzm, @Xiaojie, @Yamei, @great.wang – Entschuldigung, an alle oben Genannten! Könnten Sie mir helfen, das zu analysieren und Ratschläge zu geben?
Steigt der Durchfluss, steigt auch die Wärme – dadurch erhöht sich außerdem die Temperatur am Ausgang des Stickstoffs im Rohrsystem.
Die Führungskräfte verstehen es nicht im Innersten – sie sagen nur, dass die Fläche vergrößert werden soll. Können sie denn nicht etwas mehr sagen?~
Die Führung hat kein Vertrauen in den Wärmeaustauschkoeffizienten, und nach längerer Betriebsdauer kommt es zum Einfrieren – daher wird dringend empfohlen, eine größere Ausführung zu wählen! Im Moment kann nur der K-Wert angepasst werden! Ich habe keine Idee, wie ich Anpassungen vornehmen soll
Die Führung hat kein Vertrauen in den Wärmeaustauschkoeffizienten, und nach längerer Betriebsdauer kommt es zum Einfrieren – daher wird dringend empfohlen, eine größere Ausführung zu wählen! Im Moment kann nur der K-Wert angepasst werden! Ich habe keine Idee, wie ich Anpassungen vornehmen soll
Machen Sie sich auch nicht zu viele Sorgen um diese Details. Immerhin sind Sie Wissenschaftler – ohne Probleme gäbe es schließlich keine Möglichkeit, Artikel zu schreiben. In der Wissenschaft geht es darum, Probleme zu schaffen und sie wieder zu lösen. Man kann zunächst eine grobe Schätzung machen, einen Versuch durchführen – dann wird schon klar sein, wie die Situation ist. Natürlich erzähle ich es dir, aber auf keinen Fall darf euer Vorgesetzter davon erfahren. . . :lol
:L ist so! Ich bin Anfänger – für die Berechnung reichen 50 m² Fläche aus. In Wirklichkeit kann die Fläche gerne größer sein! Aber ohne Klarheit im Kopf hat man kein Sicherheitsgefühl!