Расчет теплообменника пластинчатого

Тепло-Полис > Информация > Расчет теплообменника пластинчатого

Расчет теплообменника

Целью расчета теплообменника является получение необходимой площади теплообмена, обеспечивающей бесперебойную работу аппарата при заданных исходных данных (температура, тепловая нагрузка, потери давления). Данную задачу решают комплексно.  Тепловой расчет теплообменника сводят обычно к совместному решению уравнений теплового баланса и теплопередачи.

Уравнение теплового баланса:

Q = Gгcг·(tгн – tгк) = Gхcх·(tхк – tхн),

где:

Gг, Gх – расход горячего и холодного теплоносителей [кг/ч];
сг, сх – теплоемкости горячего и холодного теплоносителей [Дж/кг·град];

tгн, tхн– начальная температура горячего и холодного теплоносителей [°C];
tгк , tхк– конечная температура горячего и холодного теплоносителей [°C].

 

Уравнение теплопередачи:

Q=КF∆t,

где К – коэффициент теплопередачи; – площадь поверхности тепло­обмена; Δt –средний температурный напор.

 

Средний температурный напор:

где ∆tб, ∆tм – большая и меньшая средняя разность температур теплоносителей на входе и выходе из аппарата

 

Размер необходимой площади теплообмена можно определить, объединив два уравнения:

Q = Gгcг·(tгн – tгк) = Gхcх·(tхк – tхн) = КF∆t,

отсюда 

В этих уравнениях все величины, кроме коэффициента теплопередачи К, являются внешними параметрами, не зависящими от конструкции теплообменного аппарата.

 

Коэффициент теплопередачи

Коэффициент теплопередачи К сложная величина, являющийся «внутренним» параметром теплообменника, зависящим от совершенства конструкции и выбора оптимальных технических решений разработчиком аппарата. В различных конструкциях теплообменников способность передать тепло с достаточной интенсивностью в расчете на единицу поверхности различно (при одинаковых гидравлических сопротивлениях). Если рационально сконструировать каналы теплообменника и использовать эффективную форму поверхности нагрева для воздействия на приграничный слой, то можно добиться понижения общего термического сопротивления передаче тепла R, а коэффициент теплопередачи К увеличить.

Коэффициент теплопередачи определяется через коэффициенты теплоотдачи α1 и α2, определяемые по стороне греющего и нагреваемого теплоносителей и через термическое сопротивление стенки. На практике коэффициент теплопередачи для каждого теплообменника получают экспериментальным путем.

После нахождения необходимой площади теплообмена следует подбор теплообменников с разными типоразмерами пластин, удовлетворяющих необходимой площади. При подборе теплообменника учитываются скорости в каналах и патрубках. В таблице ниже приведены ориентировочные данные скорости потока в канале, которые учитываются при подборе теплообменника.

Вид теплоносителя Скорость потока, м/с
Вязкие жидкости <1
Маловязкие жидкости, вода 1-5
Отходящие газы 5-10
Чистые газы 10-15
Пар насыщенный 30-60

Огромное значение на подбор влияет величина потерь давления в теплообменнике. Чем больше величина допустимых потерь, тем меньше площадь теплообмена и ниже стоимость теплообменника. Следует знать, что покупая более дешевый теплообменник с высоким гидравлическим сопротивлением, мы экономим вначале. Однако при последующей эксплуатации данного теплообменника будет происходить переплата за электроэнергию, потребляемую насосом, для преодоления завышенного гидравлического сопротивления. Отсюда следует, что расчет теплообменника лучше проводить с невысокими потерями давления. Оптимальной потерей давления является величина до 50 кПа (0,5 атм) для каждой среды.

На подбор теплообменника оказывают существенное влияние теплофизические свойства сред, участвующих в процессе теплообмена (вязкость, плотность, теплопроводность,теплоёмкость). Данный факт влияет как на выбор площади теплообменника, так и на выбор материалов пластин и уплотнений. Зачастую многие фирмы не обращают внимания на это и продают теплообменники, которые не отвечают поставленной задаче и имеют низкий ресурс.

 

Данные, необходимые для расчета теплообменника

  • Тепловая нагрузка (Гкал/ч) или мощность (кВт)
  • Тип среды (пример: вода-вода, вода-молоко, фреон-вода, пар-вода, масло-вода)
  • Температура среды на входе в теплообменник °С (по греющей и нагреваемой стороне)
  • Температура среды на выходе из теплообменника °С (по греющей и нагреваемой стороне)
  • Расход среды (массовый- т/ч или объемный- м3/ч) — если не известна тепловая нагрузка

 

Расчет и подбор теплообменника

Расчет теплообменника своими силами сделать очень трудно. Лучшее решение- обратиться к специалистам.

Предприятие «Тепло-Полис» производит расчет и подбор теплообменника пластинчатого. У нас есть обширная база данных теплофизических свойств жидкостей и газов, а так же справочные материалы по стойкости материала пластин и уплотнений к различным средам.

Для адекватного расчета теплообменника просьба заполнить опросный лист. Если у Вас появились вопросы, звоните по телефонам (057) 752-44-29, (057) 751-96-97. Вы так же можете заполнить опросный лист для расчета теплообменника онлайн.

X