Розрахунок теплообмінника пластинчастого

Розрахунок теплообмінника

Метою розрахунку теплообмінника є отримання необхідної площі теплообміну, що забезпечує безперебійну роботу апарата за заданих вихідних даних (температура, теплове навантаження, втрати тиску). Це завдання вирішують комплексно. Тепловий розрахунок теплообмінника зводять зазвичай до спільного розв’язання рівнянь теплового балансу і теплопередачі.

Рівняння теплового балансу:

Q = G_гc_г·(t_гн – t_гк) = G_хc_х·(t_хк – t_хн),

де:

G_г, G_х – рвитрата гарячого і холодного теплоносіїв [кг/год];
с_г, с_х – теплоємності гарячого і холодного теплоносіїв [Дж/кг-град];

t_гн, t_хн– початкова температура гарячого і холодного теплоносіїв [°C];
t_гк , t_хк– кінцева температура гарячого і холодного теплоносіїв [°C].

Рівняння теплопередачі:

Q=КF∆t,

де К – коефіцієнт теплопередачі; F – площа поверхні теплообміну; Δt – середній температурний напір.

Середній температурний тиск:

де ∆тб, ∆тм – більша і менша середня різниця температур теплоносіїв на вході і виході з апарата

Розмір необхідної площі теплообміну можна визначити, об’єднавши два рівняння:

Q = G_гc_г·(t_гн – t_гк) = G_хc_х·(t_хк – t_хн) = КF∆t,

звідси

У цих рівняннях усі величини, крім коефіцієнта теплопередачі К, є зовнішніми параметрами, які не залежать від конструкції теплообмінного апарата.

Коефіцієнт теплопередачі

Коефіцієнт теплопередачі К – складна величина, що є “внутрішнім” параметром теплообмінника, який залежить від досконалості конструкції та вибору оптимальних технічних рішень розробником апарата. У різних конструкціях теплообмінників здатність передати тепло з достатньою інтенсивністю з розрахунку на одиницю поверхні різна (за однакових гідравлічних опорів). Якщо раціонально сконструювати канали теплообмінника і використовувати ефективну форму поверхні нагріву для впливу на прикордонний шар, то можна домогтися зниження загального термічного опору передаванню тепла R, а коефіцієнт теплопередачі К збільшити.

Коефіцієнт теплопередачі визначається через коефіцієнти тепловіддачі α1 і α2, які визначають на боці нагрівального і нагрівального теплоносіїв, і через термічний опір стінки. На практиці коефіцієнт теплопередачі для кожного теплообмінника отримують експериментальним шляхом.

Після знаходження необхідної площі теплообміну слідує підбір теплообмінників з різними типорозмірами пластин, що задовольняють необхідну площу. Під час підбору теплообмінника враховуються швидкості в каналах і патрубках. У таблиці нижче наведено орієнтовні дані швидкості потоку в каналі, які враховують під час підбору теплообмінника.

Величезне значення на підбір впливає величина втрат тиску в теплообміннику. Що більша величина допустимих втрат, то менша площа теплообміну і нижча вартість теплообмінника. Слід знати, що купуючи дешевший теплообмінник з високим гідравлічним опором, ми економимо спочатку. Однак під час подальшої експлуатації цього теплообмінника відбуватиметься переплата за електроенергію, споживану насосом, для подолання завищеного гідравлічного опору. Звідси випливає, що розрахунок теплообмінника краще проводити з невисокими втратами тиску. Оптимальною втратою тиску є величина до 50 кПа (0,5 атм) для кожного середовища.

На підбір теплообмінника істотно впливають теплофізичні властивості середовищ, що беруть участь у процесі теплообміну (в’язкість, щільність, теплопровідність, теплоємність). Цей факт впливає як на вибір площі теплообмінника, так і на вибір матеріалів пластин і ущільнень. Найчастіше багато фірм не звертають уваги на це і продають теплообмінники, які не відповідають поставленому завданню і мають низький ресурс.

Дані, необхідні для розрахунку теплообмінника

• Теплове навантаження (Гкал/год) або потужність (кВт)
• Тип середовища (приклад: вода-вода, вода-молоко, фреон-вода, пар-вода, масло-вода)
• Температура середовища на вході в теплообмінник °С (по стороні, що гріє і нагрівається)
• Температура середовища на виході з теплообмінника °С (по стороні, що гріє і нагрівається)
• Витрата середовища (масова – т/год або об’ємна – м3/год) – якщо не відоме теплове навантаження

Як розрахувати теплообмінник

Розрахунок теплообмінника своїми силами зробити дуже важко. Найкраще рішення – звернутися до фахівців.

Підприємство “Тепло-Поліс” проводить розрахунок і підбір теплообмінника пластинчастого. У нас є велика база даних теплофізичних властивостей рідин і газів, а також довідкові матеріали щодо стійкості матеріалу пластин і ущільнень до різних середовищ.

Для адекватного розрахунку теплообмінника прохання заповнити опитувальний лист. Якщо у Вас з’явилися запитання, телефонуйте за телефонами (057) 752-44-29, (057) 751-96-97. Ви так само можете заповнити опитувальний лист для розрахунку теплообмінника онлайн.