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효과성 - NTU 방법

1955
  • W. M. Kays
  • A. L. London
열역학에서 효율 분석(NTU 방법)에 사용되는 열교환기.

(설명을 위한 생성된 이미지입니다)

The Effectiveness-NTU 방법 is used in heat exchanger analysis when fluid inlet temperatures are known, but outlet temperatures are not. Effectiveness ([latex]\epsilon[/latex]) is the ratio of actual heat transfer to the maximum possible heat transfer. The Number of Transfer Units (NTU) is a dimensionless measure of the heat exchanger’s size, defined as [latex]NTU = \frac{UA}{C_{min}}[/latex].

The Effectiveness-NTU method provides a powerful alternative to the LMTD method, especially in situations where iterating to find outlet temperatures would be cumbersome. The core of the method lies in three dimensionless parameters: effectiveness ([latex]\epsilon[/latex]), the number of transfer units (NTU), and the heat capacity rate ratio ([latex]C_r = C_{min}/C_{max}[/latex]). The maximum possible heat transfer rate, [latex]Q_{max}[/latex], occurs in a hypothetical infinitely long counter-flow heat exchanger, where the fluid with the smaller heat capacity rate ([latex]C_{min}[/latex]) undergoes the maximum possible temperature change, [latex]\Delta T_{max} = T_{h,in} – T_{c,in}[/latex]. Thus, [latex]Q_{max} = C_{min}(T_{h,in} – T_{c,in})[/latex]. The actual heat transfer is then simply [latex]Q = \epsilon Q_{max}[/latex]. The key is that effectiveness ([latex]\epsilon[/latex]) can be expressed as a function of only NTU and [latex]C_r[/latex] for a given flow arrangement. For example, for a parallel-flow exchanger, the relationship is [latex]\epsilon = \frac{1 – \exp[-NTU(1+C_r)]}{1+C_r}[/latex]. These relationships have been derived and charted for numerous common heat exchanger configurations, allowing engineers to quickly determine the performance of a given exchanger or to size a new one without knowing the outlet temperatures beforehand. This method is particularly useful in design and optimization studies where the impact of changing the exchanger’s size (and thus NTU) on its performance (effectiveness) is being investigated.

UNESCO Nomenclature: 3328
열역학

유형

추상 시스템

분열

점진적

용법

널리 사용됨

전구체

  • 열교환기 분석을 위한 LMTD 방법
  • concept of dimensionless numbers in fluid mechanics and heat transfer (e.g., reynolds, prandtl numbers)
  • 20세기 초 열역학과 유체역학의 발전

응용 프로그램

  • 가스 터빈 재생기 분석
  • 출구 온도를 예측하기 어려운 소형 열교환기 설계
  • 전자 장치 냉각 시스템의 성능 평가
  • 자동차 라디에이터 디자인
  • 항공우주 열 관리 시스템

특허:

NA

잠재적 혁신 아이디어

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관련 용어: 효율, NTU, 열교환기, 열전달, 케이스-런던 법칙, 열역학, 무차원 수, 열설계, 소형 열교환기, 용량비율.

역사적 맥락

효과성 - NTU 방법

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(날짜를 알 수 없거나 관련이 없는 경우, 예를 들어 "유체역학"의 경우, 주목할 만한 등장 시기를 대략적으로 추정하여 제공합니다.)

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