وينطوي تصميم مبادلات الحرارة على عدة خطوات لضمان كفاءة النقل الحراري بين السوائل، وتشمل هذه العملية فهم المتطلبات، واختيار الأنواع المناسبة، وحساب البارامترات الرئيسية، وتساعد الأمثلة العملية على توضيح كل مرحلة من مراحل تحسين فهمها.

فهم متطلبات تبادل مياه المجارير

وتتمثل الخطوة الأولى في تحديد ظروف العمليات، مثل درجات الحرارة الداخلية والمنطلقة، ومعدلات التدفق، وخواص السائل، وتحدد هذه البارامترات نوع وحجم مبادلات الحرارة اللازمة.

اختيار نوع مبادلات الحرارة

وتشمل الأنواع المشتركة الطلقات والأنبوب والطبقات ومبادلات الحرارة المكشوفة بالهواء، ويعتمد الاختيار على عوامل مثل الضغط، ودرجة الحرارة، والقيود الفضائية، ومتطلبات الصيانة.

مقياساً محمولاً لنقل الحرارة

وتشمل الحسابات الرئيسية تحديد الواجب الحر، والمعامل العام لنقل الحرارة، والمنطقة السطحية، وهذه الحسابات تكفل أن يكون مبادلات الحرارة قادرة على تلبية متطلبات العمليات بكفاءة.

  • واجب التسخين (Q)
  • فرق حرارة متوسط (LMTD)
  • معامل النقل الحراري العام
  • منطقة نقل الحرارة (ألف)

نموذج عملي

ويحتاج الماء الساخن الذي يبلغ 80 درجة مئوية إلى حرارة الماء البارد عند 20 درجة مئوية. فبمعدلات التدفق البالغة 10 كيلوغرامات/متر لكل منهما، تحدد الحسابات المساحة السطحية اللازمة لتحقيق التغير المنشود في درجة الحرارة، وباستخدام الصيغ القياسية، يمكن للمهندسين أن يقاسوا مبادلات الحرارة وفقا لذلك.