ForHosting KIT · العلوم

فعالية NTU للمبادل الحراري

مبادل بتدفق معاكس قيمة NTU فيه 1 ونسبة السعات فيه 0.5 ينقل أكثر قليلًا من نصف أقصى حرارة ممكنة. أدخل معدلي السعة الحرارية وقيمة NTU وترتيب التدفق لتحصل على الفعالية. مجاني في متصفحك.

مجاني
يعمل في متصفحك
دون تسجيل
بياناتك لا تغادر جهازك

شغّل الأداة مجانًا اطّلع على الـAPI

استخدمها من الويبAPIالبريدTelegramالتطبيق قريبًا

مثال محلول

إذا أدخلت

Ntu: 1
C الساخن: 2
C البارد: 1
الترتيب: Counterflow

تحصل على

C الأدنى: 1
C الأقصى: 2
نسبة السعات: 0.5
الفعالية: 0.5647334016

طريقة الفعالية-NTU هي الأسلوب المعتاد لتقييم مبادل حراري بتيارين عندما تظل درجتا حرارة المخرج مجهولتين. تقدّم معدلي السعة الحرارية للتيار الساخن والبارد وعدد وحدات الانتقال NTU = UA / C_min، وتختار ترتيب الجريان، فتعيد هذه الحاسبة الفعالية الحرارية ε، عددًا بين الصفر والواحد. الفعالية هي نسبة معدل انتقال الحرارة الفعلي إلى الحد الديناميكي الحراري الأقصى C_min مضروبًا في فرق درجات حرارة المدخل. للجريان المتوازي والمتعاكس والغلاف والأنابيب بمرور غلاف واحد والمتقاطع الممزوج أو غير الممزوج وخدمة المبخّر أو المكثّف لكلٍّ منها هوية مغلقة ε(NTU, C_r) مميزة مأخوذة من مخططات Kays وLondon.

الفعالية وNTU وهوية نسبة السعات

عدد وحدات الانتقال NTU = UA / C_min مقياس بلا أبعاد لحجم المبادل: موصلية إجمالية UA كبيرة أمام التيار الأضعف تعني أن الجهاز طويل حراريًا، وتقترب الفعالية من خط تقارب يعتمد على الهندسة لا من الواحد في كل ترتيب. تُفضَّل طريقة الفعالية-NTU كلما كانت درجات حرارة المخرج هي المجهولات، لأن ε(NTU, C_r, arrangement) تُقيَّم من UA ومعدلي السعة وحدهما. بعد معرفة ε يكون q = ε C_min (T_h,in − T_c,in) ويتبع المخرجان من موازنات الطاقة لكل تيار.

تقبل هذه الحاسبة معدلي السعة وNTU، وتكوّن C_min وC_max وC_r، وتعيد ε بين الصفر والواحد لترتيب الجريان المختار. NTU المساوي للصفر يعطي ε مساوية للصفر لأنه لا توجد مساحة انتقال. يجب أن تكون معدلات السعة منتهية وموجبة تمامًا حتى تُعرَّف C_r.

والهوية بلا أبعاد، فأي منظومة وحدات متسقة صالحة: واط لكل كلفن مع W/K، أو Btu لكل ساعة لكل درجة فهرنهايت، شريطة أن يشترك التياران وUA في تلك المنظومة.

أين تُستخدم طريقة الفعالية-NTU في التصميم والتعليم

يستخدم مهندسو العمليات وHVAC والطاقة طريقة الفعالية-NTU لتحديد حجم المبادل أو تقييمه قبل معرفة درجتي حرارة المخرج. تقدير أولي للفعالية ε من NTU وC_r يبيّن لكم إن كان UA مرشح قادرًا على أداء الخدمة المطلوبة لزوج من التيارات، وهو صريح في اعتماده على الترتيب: يتفوق المتعاكس على المتوازي عند NTU نفسه، ويقع مبادل 1-2 غلاف وأنابيب بين هذين الحدين. تحتاج اختبارات برمجيات نماذج الطاقة إلى فعالية متوقعة مجمّدة لـ NTU وC_r من الكتاب حتى لا يغيّر إعادة هيكلة مكتبة المبادلات الهويات الأسية في صمت.

يستطيع مهندسو الميدان الذين يفحصون مكثف بخار أو ملف مبخّر معاملة تيار تغير الطور بوصفه متساوي الحرارة واستخدام ε = 1 − exp(−NTU) دون اختراع C_r وهمي. أبقوا الطلبات صغيرة وثبّتوا الفعالية المقربة في الاختبارات فتحصلون على قيم ε(NTU, C_r) قابلة لإعادة الإنتاج للواجبات وإضافات LMS ومنفذات الحافة، دون أن تقيموا بأنفسكم حالًّا للمبادلات.

حالات الاستخدام

تقييم UA مرشح قبل معرفة المخارج

حوّلوا NTU = UA / C_min ومعدلي سعة التيارين إلى ε لخدمة متوازية أو متعاكسة أو غلاف وأنابيب، ثم استعيدوا q = ε C_min ΔT_in.

مفاتيح واجبات ومختبر انتقال الحرارة

ولّدوا إجابات فعالية حتمية لأي NTU وC_r وترتيب حتى يقابل الطلبة هويات Kays وLondon بقراءات المخططات.

ثوابت نماذج منظومات الطاقة

ثبّتوا في CI قيمة ε المتوقعة لحالة كتاب في الجريان المتعاكس أو المبخّر حتى لا يغيّر إعادة هيكلة نموذج المحطة الأسيّات المغلقة في صمت.

الأسئلة الشائعة

ماذا يحدث إن كان NTU سالبًا؟

لا يجوز أن يكون عدد وحدات الانتقال UA/C_min سالبًا؛ ولا تُفوتر الإخفاق ولا تُقص إلى الصفر.

ما نسبة السعات C_r؟

C_r = C_min / C_max حيث C_min وC_max هما الأصغر والأكبر من معدلي السعة الحرارية.

ما ترتيبات التدفق التي يمكنني اختيارها؟

التدفق المتوازي، والتدفق المعاكس، والغلاف والأنابيب بممر غلاف واحد، والتدفق المتقاطع مع خلط التيارين أو عدم خلطهما أو خلط أحدهما فقط، وحالة المبخر أو المكثف حيث يغلي أحد التيارين أو يتكثف عند درجة حرارة ثابتة.

كيف أحصل على كمية الحرارة ودرجات حرارة الخروج من الفعالية؟

اضرب الفعالية في معدل السعة الحرارية الأصغر وفي الفرق بين درجتي حرارة الدخول الساخنة والباردة لتحصل على كمية الحرارة. ثم تُستنتج درجة حرارة خروج كل تيار من موازنة الطاقة الخاصة به.

لماذا لا يقترب المبادل الأكبر دائمًا من الفعالية الكاملة؟

لأن الفعالية تستقر عند حد يحدده ترتيب التدفق، وهذا الحد لا يساوي واحدًا في كل الحالات. فقيمة NTU الكبيرة تعني مبادلًا طويلًا حراريًا، لكن الترتيب يظل يقيّد الجزء الذي ينقله من أقصى حرارة ممكنة.

أدوات ذات صلة

للمطوّرين — الوصول عبر API

كل ما في هذه الصفحة متاح برمجيًا. هذا القسم موجّه للفرق التقنية التي تريد ربط الأداة بأنظمتها الخاصة؛ بقية المستخدمين يمكنهم استخدام الأداة أعلاه مباشرة دون الحاجة لقراءة ما يلي.

الـEndpoint

POSThttps://api.kit.forhosting.com/phys/effectiveness-ntu

صادِق على طلبك بترويسة Bearer، وأرسل طلب POST واحدًا لتدخل مهمتك قائمة التنفيذ فورًا؛ ثم تستلم النتيجة عبر webhook أو رابط موقّع.

استدعِ الخدمة من بيئتك

curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/phys/effectiveness-ntu \
  -H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"ntu":1,"c_hot":2,"c_cold":1,"arrangement":"counterflow"}'

const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/phys/effectiveness-ntu", {
  method: "POST",
  headers: {
    "Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
    "Content-Type": "application/json"
  },
  body: JSON.stringify({
    "ntu": 1,
    "c_hot": 2,
    "c_cold": 1,
    "arrangement": "counterflow"
  })
});
const { task_id } = await res.json();

import os, requests

res = requests.post(
    "https://api.kit.forhosting.com/phys/effectiveness-ntu",
    headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
    json={
    "ntu": 1,
    "c_hot": 2,
    "c_cold": 1,
    "arrangement": "counterflow"
},
)
task_id = res.json()["task_id"]

<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/phys/effectiveness-ntu", false, stream_context_create([
  "http" => [
    "method"  => "POST",
    "header"  => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
    "content" => '{"ntu":1,"c_hot":2,"c_cold":1,"arrangement":"counterflow"}',
  ],
]));
$task = json_decode($res, true);

body := bytes.NewBufferString(`{"ntu":1,"c_hot":2,"c_cold":1,"arrangement":"counterflow"}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/phys/effectiveness-ntu", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)

مثال على الطلب

{
  "ntu": 1,
  "c_hot": 2,
  "c_cold": 1,
  "arrangement": "counterflow"
}

مثال على الاستجابة

{
  "task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
  "type": "phys.effectiveness_ntu",
  "status": "queued",
  "_links": {
    "result": "/tasks/tsk_…/result"
  }
}

الواجهة غير متزامنة: تستلم task_id فور الإرسال، ويمكنك الاستعلام عن الحالة بمعدل طلب واحد في الثانية.

الأسعار

لكل طلب$0.002

السعر معلن كما تراه: لا tokens ولا نظام نقاط؛ وإن فشلت المهمة فلن تُحاسَب عليها.

الحدود

`max_abs_ntu`	1000000000000
`max_abs_capacity_rate`	1000000000000

الأخطاء

HTTP	الرمز	المعنى
`401`	`unauthorized`	مفتاح الوصول مفقود أو غير صالح؛ تحقق من ترويسة Bearer في طلبك.
`402`	`insufficient_balance`	رصيدك لا يكفي لتنفيذ هذه المهمة؛ أعد شحن الرصيد ثم أعد المحاولة.
`404`	`unknown_type`	نوع المهمة المطلوب غير موجود في الكتالوج — راجع الاسم المرسل في الطلب.
`429`	`rate_limited`	تجاوزت الحد المسموح من الطلبات؛ انتظر قليلًا ثم أعد المحاولة.

ملاحظات تقنية

أما NTU السالب فلا معنى فيزيائيًا له ويخفق بـ invalid_input بدل قصٍّ صامت. تشغّل الوحدة الحتمية parse ذاتها الأداة المجانية في المتصفح وواجهة API، فلا تختلف مفاتيح الواجبات عن نماذج المحطة أبدًا. وتكلف استدعاءات API الناجحة $0.002.

الفعالية وNTU وهوية نسبة السعات

الفعالية الحرارية لمبادل حراري بتيارين هي نسبة معدل انتقال الحرارة الفعلي q إلى الحد الديناميكي الحراري الأقصى q_max = C_min (T_h,in − T_c,in). C_min هو الأصغر من معدلي السعة الحرارية ṁ c_p وC_max هو الأكبر؛ لذا تقع نسبتهما C_r = C_min / C_max في الفترة المغلقة من الصفر إلى الواحد. ويُرفض NTU السالب بوصفها invalid_input.

ترتيبات الجريان والعلاقات المغلقة والإدخال غير الصالح

يستخدم الجريان المتوازي (المتوافق) ε = [1 − exp(−NTU(1+C_r))] / (1+C_r). ويستخدم المتعاكس ε = [1 − exp(−NTU(1−C_r))] / [1 − C_r exp(−NTU(1−C_r))]، وينهار إلى NTU / (1+NTU) عندما يتوازن التياران. الغلاف والأنابيب هنا يعني مرور غلاف واحد مع مرورين زوجيين أو أكثر للأنابيب، المبادل الكلاسيكي 1-2 مع Γ = √(1+C_r²). تُرفض المقادير فوق 10^12 لأنها خارج النطاق المدعوم. أرسل جسم JSON بطريقة POST بأربعة حقول إلزامية: ntu وهو عدد وحدات الانتقال غير السالب؛ وc_hot وc_cold وهما معدلا السعة الحرارية الموجبان تمامًا للتيارين الساخن والبارد؛ وarrangement إحدى قيم التعداد المغلق parallel وcounterflow وshell_and_tube وcrossflow_unmixed وcrossflow_mixed وcrossflow_cmin_mixed وcrossflow_cmax_mixed أو evaporator. يستخدم المتقاطع غير الممزوج من الجانبين تقريب القوة عند Incropera؛ أما الممزوج من الجانبين وهويتا المائع الواحد الممزوج فتغطي بقية التوليفات. evaporator (وcondenser المقبول اسمًا بديلًا) هو حد C_r = 0 أي ε = 1 − exp(−NTU)، صيغة تيار يغلي أو يتكثف عند درجة حرارة ثابتة. قد يصل كل حقل عددي رقم JSON أو سلسلة عشرية تشمل التدوين العلمي. الحقول الناقصة والقيم غير المنتهية ومعدلات السعة غير الموجبة وarrangement مجهول وNTU سالب تخفق بـ invalid_input يسمي المشكلة ولا تُفوتر. عند النجاح يعيد الجسم المدخلات ويبلّغ c_min وc_max وcapacity_ratio وeffectiveness في [0, 1] وeffectiveness_percent وسلسلة formula للترتيب المختار.

أين تُستخدم طريقة الفعالية-NTU في التصميم والتعليم

تطلب مختبرات التدريس استعادة ε من UA وقيمتين ṁ c_p وهندسة مسمّاة، ثم مناقشة سبب قصور مبادل مركّب فعلًا عن الشكل المغلق المثالي عند ظهور الاتساخ أو سوء التوزيع أو تسرب غير محسوب. ولأن التنفيذ parse خالص من الفئة A، تكلف كل دعوة ناجحة $0.002 المنشور بلا رموز نموذج وبلا شبكة صادرة، ولا يستهلك الإدخال غير الصالح الرصيد.

أسئلة تقنية

كيف أحسب فعالية المبادل الحراري من NTU؟

أرسلوا ntu منتهيًا ≥ 0 وc_hot وc_cold موجبين تمامًا وقيمة من تعداد arrangement. تكوّن API النسبة C_r = C_min/C_max وتعيد ε(NTU, C_r) في [0, 1] لتلك الهندسة.

أي ترتيبات جريان تدعمها الحاسبة؟

parallel وcounterflow وshell_and_tube (1-2) وcrossflow_unmixed وcrossflow_mixed وcrossflow_cmin_mixed وcrossflow_cmax_mixed وevaporator (الاسم البديل condenser). يستخدم كل منها شكله المغلق من الكتاب.

كم تكلفة حاسبة الفعالية-NTU؟

أداة المتصفح مجانية. تستخدم طلبات API رصيد KIT المدفوع مقدمًا بسعر $0.002 لكل دعوة ناجحة؛ ولا يُفوتر الإدخال غير الصالح.

اطّلع على توثيق KIT الكامل ←

شغّل الأداة مجانًا

مثال محلول

الفعالية وNTU وهوية نسبة السعات

أين تُستخدم طريقة الفعالية-NTU في التصميم والتعليم

حالات الاستخدام

تقييم UA مرشح قبل معرفة المخارج

مفاتيح واجبات ومختبر انتقال الحرارة

ثوابت نماذج منظومات الطاقة

الأسئلة الشائعة

أدوات ذات صلة

للمطوّرين — الوصول عبر API

الـEndpoint

استدعِ الخدمة من بيئتك

مثال على الطلب

مثال على الاستجابة

الأسعار

الحدود

الأخطاء

ملاحظات تقنية

الفعالية وNTU وهوية نسبة السعات

ترتيبات الجريان والعلاقات المغلقة والإدخال غير الصالح

أين تُستخدم طريقة الفعالية-NTU في التصميم والتعليم

أسئلة تقنية

شكرًا