Isı Değiştiricilerinde Kullanılan Bazı Isı Transfer Eşitlikleri

Isı Değiştiricilerinde Kullanılan Temel Isı Transfer Eşitlikleri

Q = m.Cp.∆T

Bu eşitlikte:

Q: Isı transfer hızı (kcal/h)

m: Akışkanın kütlesel hızı (kg/h)

Cp: Akışkanın özgül ısısı (kcal/kg.°C)

∆T: Akışkanın sıcaklığındaki değişim (°C)

Diğer bir ısı transfer eşitliği ise ısı transfer alanını esas alır.

Q = U.A.∆Tlm

Bu eşitlikte:

U: Ortalama ısı transfer katsayısı (kcal/m2°C.h)

A: Isı transfer alanı (m2)

∆Tlm: Logaritmik ortalama sıcaklık farkı (°C)

Bu eşitlikteki logaritmik ortalama sıcaklık farkı (LMTD) ise şöyle bulunur:

Bu eşitlikteki ∆T1 ve ∆T2 değerleri ters akışlı ısı değiştiricisi için:

∆T1 = Th,i – Tc,o         ∆T2 = Th,o – Tc,i

Paralel akışlı ısı değiştiricisi için ise:

∆T1 = Th,i – Tc,i         ∆T2 = Th,o – Tc,o

Logaritmik ortalama sıcaklık farkı hesabı diğer akış türleri için zordur. Bu akış türlü ısı değiştiricisi ters akışlı olarak farz edilir. Bunun sebebi LMTD’nin sadece ters akışlı ısı değiştiricilerinde elde edilebilen maksimum sıcaklık potansiyelini vermesidir. Hesaplamalar yapıldığında gerçek ortalama sıcaklık farkı ile logaritmik ortalama sıcaklık farkı arasında eşitsizlik görülür. Bu sorun, logaritmik ortalama sıcaklık farkının bir düzeltme faktörü (Fg) ile çarpımı sonucu giderilir. O halde paralel ve ters akışın olmadığı durumlardaki ısı transfer hız denklemi şöyle yazılabilir:

Q = U.A.∆Tlm.Fg

Düzeltme faktörü Fg iki boyutsuz sayının yardımı ile bulunur. Bu boyutsuz sayılardan biri sıcak akışkanın sıcaklığındaki düşme ile soğuk akışkanın sıcaklığındaki yükselme arasındaki oranı veren R’dir. Diğeri ise P ile gösterilen soğuk akışkanın sıcaklığındaki yükselme ile sıcak akışkan ile soğuk akışkan arasındaki farkın oranını veren boyutsuz sayıdır.

R = (Th,i – Th,o) / (Tc,o – Tc,i)               P = (Tc,o – Tc,i) / (Th,i – Tc,i)

Bu iki boyutsuz sayı kullanılarak çeşitli ısı değiştiricileri için üretilmiş grafikler yardımıyla düzeltme faktörü sayısı bulunabilir.

Düzeltme faktörü Fg her zaman 1’den küçüktür. 1’e eşit bir sonuç çıkarsa bu ısı değiştiricinin ya paralel akışlı ya da ters akışlı olduğunu gösterir. Bu değerin 1’den küçük olmasının sebebi logaritmik sıcaklık farkı aynı olmasına rağmen deneysel olarak incelendiğinde logaritmik sıcaklık farkına sahip ısı değiştiricilerindeki ortalama sıcaklık farkı, ters akıma sahip ısı değiştiricilerindeki ortalama sıcaklık farkından düşük olmasıdır.

Kaynaklar

Lütfen Login yada Register gizli linkleri görebilmek için

Rıdvan

Yıldız Teknik Üniversitesi'nde Doktora yapmakta.

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir