Как рассчитать пластинчатый теплообменник

Для поиска необходимого решения для теплоснабжения важно провести технические расчеты. Благодаря этому выбор пластинчатого теплообменника не займет много времени.

Что необходимо для расчета стоимости?

Для расчета цены пластинчатого теплообменника требуется такая информация:

  • вид среды (вода может сочетаться с водой, паром или маслом);
  • предполагаемая мощность или нагрузку;
  • температура для горячей и холодной стороны на входе и выходе;
  • массовый расход (при неизвестной нагрузке).

Возникает вопрос о том, откуда брать информацию. Для этого можно использовать:

  • договор с компанией, которая занимается теплоснабжением;
  • технические условия или задания.

Цена пластинчатого теплообменника рассчитывается с помощью специального программного обеспечения. Заключение предоставляется на основе входной информации. Результаты можно получить в течение 2 часов.

Важно понимать, что для расчета нужно не только понимание процесса, но и специфические знания. Лучше этим не заниматься самостоятельно, а доверить независимым экспертам.

gl2

Характеристики различных моделей теплообменников

Конструкция бывает трех типов. Первый вид – «труба в трубе». Очень часто в системах теплоснабжения с энергоносителями, у которых небольшой расход, применяется двухтрубная конструкция. «Труба в трубе» – это, по сути, калорифер с определенной длиной. Площадь – максимум 2 квадратных метров. Сечение обеспечивает нормальное прохождение теплоносителя, что способствует эффективной отдаче энергии.

Конструкция может быть разборной или цельной. Особенности второго варианта в том, что у него высокая герметичность и он жесткий. Но такие модели не рекомендуется использовать, если температура энергоносителя более 70 градусов. В противном случае трубы деформируются.

Преимущества разборных моделей в том, что они сохраняют характеристики в различных условиях. Конструкции просто нарастить или демонтировать. Еще один плюс в том, что сопротивление потоку минимальное.

Разборные модели подходят для систем, главная задача которых – обеспечение нагрева или охлаждения теплообменника, который не меняет агрегатного состояния. Такими являются жидкость и газ, при условии, что контур будет закрыт.

Пластинчатые теплообменники пользуются большой популярностью. Они очень эффективны, так как в них используются металлические пластины, облегающие водопровод. Общий объем рабочей поверхности – до 800 кв. м.

Конструкция состоит из каркаса, который является основой для крепления пластин. Одна сторона фиксируется на неподвижной плите, другая – на подвижной. Для изменения мощности между пластинками меняют расстояние.

Пластинчатые теплообменники бывают нескольких типов:

  • разборные. Самые простые в эксплуатации и дешевые в обслуживании;
  • паяные. Имеют высокий КПД и просты в монтаже;
  • полусварние и сварные. Позволяют регулировать передачу тепла и подходят для агрессивной среды.

Последний вид теплообменников – спиральные. Поверхность представляет собой сокращение стальные ленты. Площадь – максимум 100 метров квадратных. Главное преимущество агрегата в том, что он выдерживает температуру до -200 градусов.

Тепловое оборудование представлено в нескольких вариациях, но нельзя сказать, какое именно лучше для оснащения жилых или производственных помещений, поскольку необходимо учитывать множество требований. Но все же оптимальным вариантом являются пластинчатые теплообменники, так как они очень эффективны и не требуют особого обслуживания.

Как рассчитать пластинчатый теплообменник

Как рассчитывается и выбирается оборудование?

Пластинчатые теплообменники используются для решения многих задач, например:

  • нагрева воды или воздуха;
  • снижение температуры жидкости для охлаждения;
  • образование / охлаждения конденсата.

Исходя из целей, для которых нужен пластинчатый теплообменник, учитываются такие факторы:

  • полезная площадь рабочей поверхности;
  • диапазон температур, при котором обеспечивается стабильная работа оборудования;
  • допустимое давление.

Главная цель расчета пластинчатого теплообменника заключается в моделировании конструкции, что отвечает всем требованиям места, где она будет установлена.

Инженеру нужно определить:

  • режим движения;
  • соотношение между эффективностью и ценой;
  • температуру.

Обычно все расчеты сводятся к сопоставлению разных моделей теплообменников под заданные условия. Чаще всего используется пластинчатое оборудование, так оно по большинству характеристик превосходит другие виды.

Расчет в виду, что исчисляются три составляющие, а именно: тепловая, гидравлическая и экономическая.

Полученные результаты анализируются, и конструкция доступна к модификации.

Исходная информация для расчета – расход пластинчатого теплообменника, начальная и конечная температура среды. Если определенных значений не хватает, то их можно взять из теплового баланса.

Для расчета нужна информация о размер практически всех деталей, из которых состоит теплообменник.

Ориентировочный подсчет

Предварительный расчет – это возможность получить информацию о расходе теплоносителя и требуемой площади рабочей поверхности. Для этого необходимые нормативные данные. Их можно найти в специальных справочниках.

После предварительного расчета делаются подробные вычисления. Для этого применяются термодинамические формулы. Нюанс заключается в том, что конкретные значения сразу получить невозможно.

Суть метода исчисления в том, что рассчитываются приближенные значения к результату, при котором разница между начальной температурой и внутри оборудования минимальна при нагревании и максимальное на входе или выходе.

Тепловой расчет

Он используется, чтобы определились основные характеристики пластинчатого теплообменника:

  • расход;
  • разница температур;
  • коэффициент тепловой отдачи;
  • нагрузки.

Тепловой расчет подразумевает вычисление количества теплоты, которая передается или принимается пластинчатым теплообменником.

Для проведения подсчетов потребуется такая информация о холодном или горячем теплообменнике:

  • расход (G);
  • начальная температура (tн);
  • теплоемкость (C);
  • конечная температура (tк).

Количество теплоты (Q) рассчитывается по формуле: Q = GC · (tк – tн).

Нужно учитывать, что оно зависит от того, какое положение пластинчатого теплообменника. Если работа стабильная, то расчет производится по формуле, указанной выше.

При изменении агрегатного состояния подсчет выполняется по-другому. Для этого необходимо иметь следующие данные:

  • теплоту конденсата (r);
  • максимальную теплоемкость конденсата и пара (спк);
  • конечную температуру конденсата (t).

Формула для вычисления: Q = Gc · (tп – tн) + Gr + Gcк · (tн – t).

Расход теплоносителя рассчитывается так: G = Q / c (tн – tк) (данные берутся для холодного или горячего теплоносителя).

При нагревании паром: G = Q / Gr.

Сила теплообмена – это разность составляющих.

Формула такая: Δtср = (Δtб – Δtм) / ln (Δtб / Δtм).

Δtб и Δtм – большая и меньшая разность температур на входе и выходе.

Для коэффициента отдачи нужно знать толщину стенок в миллиметрах (δс), еще необходимы такие коэффициенты:

  • теплопроводности (λс);
  • теплопередачи (внутренней стороны – α1, внешней – α2);
  • загрязнения (Rз).

Для вычисления используется следующая формула: 1 / k = 1 / α1 + δст / λс + 1 / α2 + Rз.

2009

Конструктивный расчет

Бывает двух видов – ориентировочное и детальное. Первый используется для определения поверхности, размеров сечения и приблизительных коэффициентов теплового обмена.

Поверхность рассчитывается так: F = Q / k · Δtср.

Для проходного сечения используется формула: S = G / (w · ρ).

Значения определяются в квадратных метрах.

Для расчета понадобятся следующие данные:

  • расход теплообменника (G);
  • массовая скорость потока (w · ρ).

Для расчета последнего параметра используются значения в зависимости от типа теплоносителя. Вариантов несколько.

Если в теплоносителе используется жидкость, то значения следующие:

  • вязкие – меньше единицы;
  • маловязкие – от 1 до 3.

При применении газов:

  • пыльных – от 5 до 10;
  • чистых – 10-15.

Если пар, то значение – от 30 до 50.

После проведения расчета выбираются пластинчатые теплообменники, которые подходят под поверхность. Количество аппаратов может быть разным.

Необходимо рассчитать значение нагревающей среды и греют ходов.

Формула такая: Хг / Хнаг = (Gг / Gнаг) 0,636 · (ДРг / ДРнаг) 0,364 · (1000 – tнаг / 1000 – tгр).

Для вычисления используются следующие значения для пластинчатого теплообменника:

  • расход (Gг, наг);
  • перепад давления (ДРг, наг);
  • средняя температура (tнаг, гр).

Если соотношение Хг до Хнаг больше двух, выбирается несимметричного компоновка, в противном случае – симметричная.

Для расчета количества каналов нужно знать:

  • расход (Gнаг);
  • скорость потока (Wо);
  • сечение (f).

Формула для вычисления: m = Gнаг / Wо · f · ρ · 3600.

гидравлический расчет

Каждый теплообменник имеет гидравлическое сопротивление. Именно поэтому потоки, которые проходят через прибор, могут потерять давление или напор.

Для того чтобы найти сопротивление, необходимы такие данные, как:

  • потеря давления (? Г);
  • плотность (ρ);
  • коэффициент трения (λ);
  • скорость потока (w);
  • длина (l) и диаметр трубы (d);
  • сумма коэффициентов сопротивления (Σζ).

Формула расчета:? Р = (λ · (l / d) + Σζ) · (ρw2 / 2).

Проверка правильности вычислений

При проведении расчетов важно указать:

  • условия, для которых будет использоваться оборудование;
  • значения, требуемые при выдаче;
  • компоновку пластин и их количество;
  • используемый материал;
  • размеры рамки;
  • вид присоединений;
  • давление;
  • вес;
  • размеры;
  • объем.

Расчетные данные должны соответствовать всем условия, при которых будет работать пластинчатый теплообменник.

Важно выбирать материалы, эксплуатация которых разрешается при заданных условиях. Например, для обычной системы отопления нет смысла брать титановые пластины, а если среда агрессивная, то нержавеющая сталь – не лучший вариант.

Яндекс.Метрика users online