Effectiveness of Heat Exchanger कैसे Calculate करें? | हिंदी में

Heat Exchanger की effectiveness यह बताती है कि यह कितनी efficiently heat transfer कर रहा है। Effectiveness (ε) define होती है as actual heat transfer divided by maximum possible heat transfer। इस ब्लॉग में हम step-by-step calculation और practical examples के साथ इसे समझेंगे।

1. Effectiveness की Definition

ε = Q_actual / Q_max

• Q_actual: Actual heat transfer rate in the heat exchanger
• Q_max: Maximum possible heat transfer rate if infinite surface area available

2. Maximum Possible Heat Transfer

Q_max can be calculated using the minimum heat capacity rate (C_min):

Q_max = C_min × (T_hot_in - T_cold_in)

जहाँ C = m·c_p (mass flow rate × specific heat)

3. Effectiveness Calculation for Common Configurations

• Parallel Flow: ε = (1 - exp[-NTU·(1 + C_r)]) / (1 + C_r)
• Counter Flow: ε = (1 - exp[-NTU·(1 - C_r)]) / (1 - C_r·exp[-NTU·(1 - C_r)])
• NTU: Number of Transfer Units = U·A / C_min
• C_r: Heat capacity ratio = C_min / C_max

4. Step-by-Step Example

मान लें: Hot fluid inlet = 150°C, outlet = 100°C, Cold fluid inlet = 30°C, outlet = 80°C, C_min = 500 W/K, C_max = 800 W/K

Step 1: Actual heat transfer: Q_actual = C_cold × (T_cold_out - T_cold_in) = 500 × (80-30) = 25,000 W

Step 2: Maximum heat transfer: Q_max = C_min × (T_hot_in - T_cold_in) = 500 × (150-30) = 60,000 W

Step 3: Effectiveness: ε = Q_actual / Q_max = 25,000 / 60,000 ≈ 0.417 ≈ 41.7%

5. Practical Notes

• Effectiveness हमेशा 0 से 1 (0% से 100%) के बीच होता है।
• High NTU और optimal C_r अधिक effectiveness प्रदान करते हैं।
• Designers इसका उपयोग heat exchanger sizing और performance evaluation के लिए करते हैं।

निष्कर्ष

Heat Exchanger की effectiveness measure करती है कि actual heat transfer theoretical maximum के कितने करीब है। LMTD या NTU method के साथ इसका उपयोग करके engineers design और performance optimize कर सकते हैं।