ويتطلب تصميم مبادلات الحرارة للرد على ردود الفعل الخارجية النظر بعناية في نقل الحرارة والسلامة والكفاءة، كما أن الحسابات السليمة تكفل الحفاظ على النظام في الوقت نفسه على ظروف رد الفعل المثلى مع منع المخاطر، وترسم هذه المادة الحسابات الرئيسية وأفضل الممارسات لتصميم مبادلات الحرارة الفعالة في هذه العمليات.

الحسابات الأساسية

ويشمل الحساب الأولي تحديد الواجب الحراري (Q)، وهو مقدار الحرارة التي يتعين نقلها، ويحسب باستخدام الصيغة التالية:

Q = m × Cp × êT]

Where m] is the mass flow rate, Cp] is the specific heat capacity, and adT is the temperature difference between the inlet and outlet streams.

وتشمل الحسابات الإضافية معامل التحويل الحراري العام ومنطقة مبادلات الحرارة، وهما عاملان أساسيان لتصنيف المعدات:

Q = U × A × × DTlm]

Where adTlm is the log mean temperature difference, calculated based on inlet and outlet temperatures.

اعتبارات التصميم

وعند تصميم مبادلات الحرارة لرد الفعل الطفيفيف، تكون السلامة في غاية الأهمية، ويجب على النظام أن يتعامل مع أقصى درجات الحرارة دون أن يخاطر برد الفعل أو إخفاق المعدات، وينبغي أن يقاوم اختيار المواد التآكل وأن يتحمل درجات الحرارة العالية.

وتؤثر ترتيبات التدفقات، مثل التدفق المضاد أو التدفق المتناثر على كفاءة نقل الحرارة، وتتوفر تشكيلات التدفقات المضادة عادة معامل نقل حراري أعلى، وتحسين مراقبة درجة الحرارة.

أفضل الممارسات

  • إجراء حسابات حرارية وهيدرية مفصلة قبل التصميم.
  • إدراج هوامش الأمان لتسديد التباينات غير المتوقعة في درجات الحرارة.
  • استخدام مواد مقاومة للتآكل مناسبة لبيئة الرد
  • تنفيذ نظم رصد ومراقبة درجات الحرارة.
  • تقوم بانتظام بتفتيش وصيانة مكونات مبادلات الحرارة.