Εναλλάκτης θερμότητας πλάκας για παροχή ζεστού νερού. Τι να ψάξετε κατά την επιλογή.

Ο υπολογισμός του εναλλάκτη θερμότητας δεν διαρκεί περισσότερο από πέντε λεπτά. Κάθε οργανισμός που κατασκευάζει και πουλάει τέτοιο εξοπλισμό, κατά κανόνα, παρέχει σε όλους το δικό του πρόγραμμα επιλογής. Μπορείτε να το κατεβάσετε δωρεάν από τον ιστότοπο της εταιρείας, διαφορετικά ο τεχνικός τους θα έρθει στο γραφείο σας και θα τον εγκαταστήσει δωρεάν. Ωστόσο, πόσο σωστό είναι το αποτέλεσμα τέτοιων υπολογισμών, είναι δυνατόν να το εμπιστευτούμε και δεν είναι πονηρός ο κατασκευαστής όταν αγωνίζεται σε διαγωνισμό με τους ανταγωνιστές του; Ο έλεγχος ενός ηλεκτρονικού υπολογιστή απαιτεί γνώση ή τουλάχιστον κατανόηση της μεθοδολογίας υπολογισμού για τους σύγχρονους εναλλάκτες θερμότητας. Ας προσπαθήσουμε να καταλάβουμε τις λεπτομέρειες.

Τι είναι ένας εναλλάκτης θερμότητας

Πριν υπολογίσετε τον εναλλάκτη θερμότητας, ας θυμηθούμε, τι είδους συσκευή είναι; Μια συσκευή ανταλλαγής θερμότητας και μάζας (γνωστός και ως εναλλάκτης θερμότητας, γνωστή και ως εναλλάκτης θερμότητας ή TOA) είναι μια συσκευή για τη μεταφορά θερμότητας από ένα φορέα θερμότητας σε άλλο. Κατά τη διαδικασία αλλαγής των θερμοκρασιών των ψυκτικών, της πυκνότητάς τους και, κατά συνέπεια, οι δείκτες μάζας των ουσιών αλλάζουν επίσης. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τέτοιες διεργασίες ονομάζονται μεταφορά θερμότητας και μάζας.

Βασικές έννοιες μεταφοράς θερμότητας για υπολογισμό

Οι εναλλάκτες θερμότητας υπολογίζονται χρησιμοποιώντας βασικές πληροφορίες σχετικά με τους νόμους περί ανταλλαγής θερμότητας.

Σε αυτό το άρθρο, θα εξετάσουμε μερικές από τις έννοιες που χρησιμοποιούνται σε αυτούς τους υπολογισμούς.

• Ειδική θερμότητα είναι η ποσότητα θερμικής ενέργειας που απαιτείται για τη θέρμανση 1 κιλό μιας ουσίας ανά 1 βαθμού Κελσίου. Με βάση τις πληροφορίες σχετικά με τη θερμική ικανότητα, φαίνεται πόση θερμότητα συσσωρεύεται. Για υπολογισμούς της θερμικής ενέργειας, η μέση τιμή της θερμικής ικανότητας λαμβάνεται σε ένα συγκεκριμένο εύρος δεικτών θερμοκρασίας.

• Η ποσότητα θερμικής ενέργειας που απαιτείται για τη θέρμανση 1 κιλό μιας ουσίας από το μηδέν έως την απαιτούμενη θερμοκρασία συγκεκριμένη ενθαλπία.

• Ειδική θερμότητα χημικών μετασχηματισμών είναι η ποσότητα θερμικής ενέργειας που απελευθερώνεται κατά τη διαδικασία χημικού μετασχηματισμού οποιασδήποτε μονάδας βάρους μιας ουσίας.

• Ειδική θερμότητα μετασχηματισμών φάσης προσδιορίζει την ποσότητα θερμικής ενέργειας που απορροφάται ή απελευθερώνεται κατά τη μετατροπή οποιασδήποτε μονάδας μάζας μιας ουσίας από στερεό σε υγρό, από υγρή σε αέρια κατάσταση συσσωμάτωσης κ.λπ.

Μια ηλεκτρονική αριθμομηχανή για τον υπολογισμό ενός εναλλάκτη θερμότητας από θα σας βοηθήσει να βρείτε μια λύση σε 15 λεπτά. Εναλλακτικά, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τη θεωρία για έναν εναλλάκτη θερμότητας τύπου πλάκας, που περιγράφεται παρακάτω σε αυτό το άρθρο και να κάνετε τους απαραίτητους υπολογισμούς μόνοι σας.

Τύποι μεταφοράς θερμότητας

Τώρα ας μιλήσουμε για τους τύπους μεταφοράς θερμότητας - υπάρχουν μόνο τρεις από αυτούς. Ακτινοβολία - η μεταφορά θερμότητας μέσω ακτινοβολίας. Ένα παράδειγμα είναι η ηλιοθεραπεία στην παραλία σε μια ζεστή καλοκαιρινή μέρα. Και τέτοιοι εναλλάκτες θερμότητας μπορούν να βρεθούν ακόμη και στην αγορά (θερμοσίφωνες σωλήνων). Ωστόσο, τις περισσότερες φορές για θέρμανση χώρων διαμονής, δωματίων σε διαμέρισμα, αγοράζουμε πετρέλαιο ή ηλεκτρικά καλοριφέρ. Αυτό είναι ένα παράδειγμα ενός άλλου τύπου μεταφοράς θερμότητας - μεταφοράς. Η μεταφορά μπορεί να είναι φυσική, αναγκαστική (κουκούλα εξάτμισης, και υπάρχει ανακτήτης στο κουτί) ή να προκαλείται μηχανικά (με ανεμιστήρα, για παράδειγμα). Ο τελευταίος τύπος είναι πολύ πιο αποτελεσματικός.

Ωστόσο, ο πιο αποτελεσματικός τρόπος μεταφοράς θερμότητας είναι η θερμική αγωγιμότητα ή, όπως αποκαλείται επίσης, αγωγιμότητα (από την αγγλική αγωγιμότητα - «αγωγιμότητα»). Κάθε μηχανικός που πρόκειται να πραγματοποιήσει θερμικό υπολογισμό ενός εναλλάκτη θερμότητας, πρώτα απ 'όλα, σκέφτεται να επιλέξει αποδοτικό εξοπλισμό στις μικρότερες δυνατές διαστάσεις.Και αυτό επιτυγχάνεται ακριβώς λόγω της θερμικής αγωγιμότητας. Ένα παράδειγμα αυτού είναι ο πιο αποτελεσματικός TOA σήμερα - εναλλάκτες θερμότητας πλάκας. Η πλάκα TOA, εξ ορισμού, είναι ένας εναλλάκτης θερμότητας που μεταφέρει θερμότητα από το ένα ψυκτικό στο άλλο μέσω του τοιχώματος που τους χωρίζει. Η μέγιστη δυνατή περιοχή επαφής μεταξύ δύο μέσων, μαζί με σωστά επιλεγμένα υλικά, το προφίλ των πλακών και το πάχος τους, σας επιτρέπει να ελαχιστοποιήσετε το μέγεθος του επιλεγμένου εξοπλισμού διατηρώντας παράλληλα τα αρχικά τεχνικά χαρακτηριστικά που απαιτούνται στην τεχνολογική διαδικασία.

Τύποι εναλλάκτη θερμότητας

Πριν από τον υπολογισμό του εναλλάκτη θερμότητας, προσδιορίζονται με τον τύπο του. Όλα τα TOA μπορούν να χωριστούν σε δύο μεγάλες ομάδες: αναγεννητικοί και αναγεννητικοί εναλλάκτες θερμότητας. Η κύρια διαφορά μεταξύ τους είναι η ακόλουθη: στον αναγεννητικό ΤΟΑ, η ανταλλαγή θερμότητας συμβαίνει μέσω ενός τοιχώματος που χωρίζει δύο ψυκτικά και στο αναγεννητικό ΤΟΑ, τα δύο μέσα έχουν άμεση επαφή μεταξύ τους, συχνά αναμειγνύονται και απαιτούν επακόλουθο διαχωρισμό σε ειδικούς διαχωριστές. Οι αναγεννητικοί εναλλάκτες θερμότητας χωρίζονται σε ανάμιξη και εναλλάκτες θερμότητας με συσκευασία (στάσιμος, πτώση ή ενδιάμεσος). Σε γενικές γραμμές, ένας κουβάς ζεστού νερού που βγαίνει στο κρύο, ή ένα ποτήρι ζεστό τσάι για να κρυώσει στο ψυγείο (μην το κάνετε ποτέ!) Είναι ένα παράδειγμα τέτοιου TOA ανάμειξης. Και ρίχνοντας τσάι σε ένα πιατάκι και ψύχοντάς τον με αυτόν τον τρόπο, παίρνουμε ένα παράδειγμα ενός αναγεννητικού εναλλάκτη θερμότητας με ένα ακροφύσιο (το πιατάκι σε αυτό το παράδειγμα παίζει το ρόλο ενός ακροφυσίου), ο οποίος πρώτα έρχεται σε επαφή με τον αέρα του περιβάλλοντος και παίρνει τη θερμοκρασία του , και στη συνέχεια παίρνει λίγο από τη θερμότητα από το ζεστό τσάι που χύνεται σε αυτό., επιδιώκοντας να φέρει και τα δύο μέσα σε θερμική ισορροπία. Ωστόσο, όπως έχουμε ήδη ανακαλύψει νωρίτερα, είναι πιο αποτελεσματική η χρήση θερμικής αγωγιμότητας για τη μεταφορά θερμότητας από ένα μέσο σε άλλο, επομένως, τα TOA που είναι πιο χρήσιμα όσον αφορά τη μεταφορά θερμότητας (και χρησιμοποιούνται ευρέως) σήμερα, φυσικά, αναρρωτικός.

Παράδειγμα υπολογισμού εναλλάκτη θερμότητας

Για τον υπολογισμό της απαιτούμενης ισχύος (Ε0χρησιμοποιείται ο τύπος θερμικής ισορροπίας. Εδώ Νυμφεύω ενεργεί ως ειδική χωρητικότητα θερμότητας (τιμή πίνακα). Για να απλοποιήσετε τους υπολογισμούς, μπορείτε να λάβετε το μειωμένο επίπεδο χωρητικότητας θερμότητας

Θα πρέπει να έχουμε κατά νου ότι σύμφωνα με τον τύπο, ανεξάρτητα από την πλευρά στην οποία πραγματοποιείται ο υπολογισμός.

Στη συνέχεια, πρέπει να βρείτε την απαιτούμενη επιφάνεια βάσει της βασικής εξίσωσης μεταφοράς θερμότητας, όπου κ είναι ο συντελεστής μεταφοράς θερμότητας, και Αρχείο καταγραφής ΔΤav. - μέση λογαριθμική κεφαλή θερμοκρασίας που υπολογίζεται με τον τύπο:

Με έναν αβέβαιο συντελεστή μεταφοράς θερμότητας, ένας εναλλάκτης θερμότητας τύπου πλάκας υπολογίζεται χρησιμοποιώντας μια πιο περίπλοκη μέθοδο. Ο τύπος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό του κριτηρίου Reynolds.

Έχοντας βρει στον πίνακα την τιμή του κριτηρίου Prandtl που χρειαζόμαστε, μπορούμε να υπολογίσουμε το κριτήριο του Nusselt του τύπου, όπου η = 0,3 - κατά την ψύξη του υγρού, n = 0,4 - κατά τη θέρμανση του υγρού.

Επιπλέον, με βάση τον τύπο, μπορείτε να υπολογίσετε τον συντελεστή μεταφοράς θερμότητας από οποιονδήποτε φορέα θερμότητας στον τοίχο και, σύμφωνα με τον τύπο, να προσδιορίσετε τον συντελεστή μεταφοράς θερμότητας που υποκαθίσταται στον τύπο, με τον οποίο υπολογίζεται η επιφάνεια της μεταφοράς θερμότητας.

Θερμικός και δομικός υπολογισμός

Οποιοσδήποτε υπολογισμός ενός ανακτήσιμου εναλλάκτη θερμότητας μπορεί να γίνει με βάση τα αποτελέσματα υπολογισμών θερμικής, υδραυλικής και αντοχής. Είναι θεμελιώδεις, υποχρεωτικές στο σχεδιασμό νέου εξοπλισμού και αποτελούν τη βάση της μεθόδου υπολογισμού για τα επόμενα μοντέλα της γραμμής του ίδιου τύπου συσκευών. Ο κύριος στόχος του θερμικού υπολογισμού του TOA είναι ο προσδιορισμός της απαιτούμενης περιοχής της επιφάνειας ανταλλαγής θερμότητας για σταθερή λειτουργία του εναλλάκτη θερμότητας και διατήρηση των απαιτούμενων παραμέτρων των μέσων στην έξοδο.Πολύ συχνά, σε αυτούς τους υπολογισμούς, οι μηχανικοί λαμβάνουν αυθαίρετες τιμές των χαρακτηριστικών μάζας και μεγέθους του μελλοντικού εξοπλισμού (υλικό, διάμετρος σωλήνων, διαστάσεις πλάκας, γεωμετρία δέσμης, τύπος και υλικό φινιρίσματος κ.λπ.), επομένως, μετά την θερμικός, πραγματοποιείται συνήθως ένας εποικοδομητικός υπολογισμός του εναλλάκτη θερμότητας. Πράγματι, εάν στο πρώτο στάδιο ο μηχανικός υπολόγιζε την απαιτούμενη επιφάνεια για μια δεδομένη διάμετρο σωλήνα, για παράδειγμα, 60 mm, και το μήκος του εναλλάκτη θερμότητας αποδείχθηκε έτσι ότι ήταν περίπου εξήντα μέτρα, τότε είναι πιο λογικό να υποθέσουμε μετάβαση σε εναλλάκτη θερμότητας πολλαπλής διέλευσης, ή σε τύπο κελύφους και σωλήνων, ή για αύξηση της διαμέτρου των σωλήνων.

Υδραυλικός υπολογισμός

Πραγματοποιούνται υδραυλικοί ή υδρομηχανικοί, καθώς και αεροδυναμικοί υπολογισμοί για τον προσδιορισμό και τη βελτιστοποίηση των υδραυλικών (αεροδυναμικών) απωλειών πίεσης στον εναλλάκτη θερμότητας, καθώς και για τον υπολογισμό του ενεργειακού κόστους για την αντιμετώπισή τους. Ο υπολογισμός οποιασδήποτε διαδρομής, καναλιού ή σωλήνα για τη διέλευση του ψυκτικού αποτελεί πρωταρχικό καθήκον για ένα άτομο - να εντείνει τη διαδικασία μεταφοράς θερμότητας σε αυτήν την περιοχή. Δηλαδή, το ένα μέσο πρέπει να μεταφερθεί και το άλλο θα πρέπει να λαμβάνει όσο το δυνατόν περισσότερη θερμότητα στο ελάχιστο διάστημα της ροής του. Για αυτό, χρησιμοποιείται συχνά μια επιπρόσθετη επιφάνεια ανταλλαγής θερμότητας, με τη μορφή μιας ανεπτυγμένης επιφανειακής ραβδώσεως (για τον διαχωρισμό του οριακού στρωματοειδούς υποστρώματος και την ενίσχυση της αναταραχής ροής). Ο βέλτιστος λόγος ισορροπίας των υδραυλικών απωλειών, της επιφάνειας ανταλλαγής θερμότητας, των χαρακτηριστικών βάρους και μεγέθους και της αφαιρεθείσας θερμικής ισχύος είναι το αποτέλεσμα ενός συνδυασμού θερμικών, υδραυλικών και εποικοδομητικών υπολογισμών του TOA.

Υπολογισμός επαλήθευσης

Ο υπολογισμός του εναλλάκτη θερμότητας πραγματοποιείται στην περίπτωση που είναι απαραίτητο να καθοριστεί ένα περιθώριο ισχύος ή για την επιφάνεια της επιφάνειας ανταλλαγής θερμότητας. Η επιφάνεια προορίζεται για διάφορους λόγους και σε διαφορετικές καταστάσεις: εάν αυτό απαιτείται σύμφωνα με τους όρους αναφοράς, εάν ο κατασκευαστής αποφασίσει να προσθέσει ένα επιπλέον περιθώριο προκειμένου να είναι σίγουρος ότι ένας τέτοιος εναλλάκτης θερμότητας θα τεθεί σε λειτουργία και να ελαχιστοποιηθεί λάθη που έγιναν στους υπολογισμούς. Σε ορισμένες περιπτώσεις, απαιτείται πλεονασμός για την ολοκλήρωση των αποτελεσμάτων των διαστάσεων σχεδιασμού, σε άλλες (εξατμιστές, εξοικονομητές), ένα περιθώριο επιφάνειας εισάγεται ειδικά στον υπολογισμό της ικανότητας του εναλλάκτη θερμότητας για μόλυνση από λάδι συμπιεστή που υπάρχει στο κύκλωμα ψύξης. Και η χαμηλή ποιότητα του νερού πρέπει να ληφθεί υπόψη. Μετά από κάποιο χρονικό διάστημα αδιάλειπτης λειτουργίας των εναλλάκτη θερμότητας, ειδικά σε υψηλές θερμοκρασίες, η κλίμακα καθιερώνεται στην επιφάνεια ανταλλαγής θερμότητας της συσκευής, μειώνοντας τον συντελεστή μεταφοράς θερμότητας και αναπόφευκτα οδηγεί σε μια παρασιτική μείωση της αφαίρεσης θερμότητας. Επομένως, ένας αρμόδιος μηχανικός, κατά τον υπολογισμό του εναλλάκτη θερμότητας νερού-νερού, δίνει ιδιαίτερη προσοχή στην πρόσθετη πλεονασματικότητα της επιφάνειας ανταλλαγής θερμότητας. Ο υπολογισμός επαλήθευσης πραγματοποιείται επίσης για να δούμε πώς θα λειτουργεί ο επιλεγμένος εξοπλισμός σε άλλους, δευτερεύοντες τρόπους. Για παράδειγμα, στα κεντρικά κλιματιστικά (μονάδες παροχής αέρα), οι θερμαντήρες της πρώτης και της δεύτερης θέρμανσης, οι οποίοι χρησιμοποιούνται στην κρύα εποχή, χρησιμοποιούνται συχνά το καλοκαίρι για την ψύξη του εισερχόμενου αέρα τροφοδοτώντας κρύο νερό στους σωλήνες του αέρα εναλλάκτης θερμότητας. Το πώς θα λειτουργήσουν και ποιες παράμετροι θα σας επιτρέψουν να αξιολογήσετε τον υπολογισμό επαλήθευσης.

Απαιτούμενα δεδομένα

Για τον υπολογισμό του εναλλάκτη θερμότητας, είναι απαραίτητο να παρέχετε τα ακόλουθα δεδομένα:

• θερμοκρασίες εισόδου και εξόδου και στα δύο κυκλώματα. Όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά μεταξύ τους, τόσο μικρότερες είναι οι διαστάσεις και η τιμή ενός κατάλληλου εναλλάκτη θερμότητας.
• το μέγιστο επίπεδο πίεσης και θερμοκρασίας του μέσου εργασίας. Όσο χαμηλότερες είναι οι παράμετροι, τόσο φθηνότερη είναι η μονάδα.
• δείκτης του ρυθμού ροής μάζας του ψυκτικού και στα δύο κυκλώματα. Καθορίζει την απόδοση των μονάδων.Η κατανάλωση νερού υποδεικνύεται συχνότερα. Αν πολλαπλασιάσετε τους αριθμούς για την απόδοση και την πυκνότητα, λαμβάνετε τη συνολική ροή μάζας.
• θερμική ισχύς (φορτίο). Καθορίζει την ποσότητα θερμότητας που εκπέμπει η μονάδα. Ο υπολογισμός του θερμικού φορτίου του εναλλάκτη θερμότητας πραγματοποιείται σύμφωνα με τον τύπο P = m × cp × δt, όπου m σημαίνει τον ρυθμό ροής του μέσου, το cp είναι η ειδική θερμική ικανότητα και το δt είναι η διαφορά θερμοκρασίας στο είσοδος και έξοδος του κυκλώματος.

Για τον υπολογισμό της μεταφοράς θερμότητας ενός εναλλάκτη θερμότητας, θα πρέπει να ληφθούν υπόψη πρόσθετα χαρακτηριστικά. Ο τύπος του μέσου εργασίας και ο δείκτης ιξώδους του καθορίζουν το υλικό του εναλλάκτη θερμότητας. Θα χρειαστείτε δεδομένα σχετικά με τη μέση τιμή θερμοκρασίας (υπολογιζόμενη με τον τύπο) και για το επίπεδο μόλυνσης του εργασιακού περιβάλλοντος. Η τελευταία παράμετρος σπάνια λαμβάνεται υπόψη, καθώς απαιτείται μόνο σε εξαιρετικές περιπτώσεις.

Ο υπολογισμός της ισχύος του εναλλάκτη θερμότητας απαιτεί ακριβή γνώση των παραπάνω παραμέτρων. Πληροφορίες μπορούν να ληφθούν από την TU ή από τη σύμβαση από τον οργανισμό παροχής θερμότητας, καθώς και από το TOR του μηχανικού.

Υπολογισμοί έρευνας

Οι ερευνητικοί υπολογισμοί του TOA πραγματοποιούνται με βάση τα αποτελέσματα των υπολογισμών θερμικής και επαλήθευσης. Κατά κανόνα, είναι απαραίτητα για την πραγματοποίηση των τελευταίων τροποποιήσεων στο σχεδιασμό της προβαλλόμενης συσκευής. Πραγματοποιούνται επίσης για να διορθώσουν τυχόν εξισώσεις που καθορίζονται στο μοντέλο υπολογισμού TOA που έχει εφαρμοστεί, που λαμβάνονται εμπειρικά (σύμφωνα με πειραματικά δεδομένα). Η πραγματοποίηση ερευνητικών υπολογισμών περιλαμβάνει δεκάδες και μερικές φορές εκατοντάδες υπολογισμούς σύμφωνα με ένα ειδικό σχέδιο που αναπτύχθηκε και υλοποιήθηκε στην παραγωγή σύμφωνα με τη μαθηματική θεωρία του σχεδιασμού πειραμάτων. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, αποκαλύπτεται η επίδραση διαφόρων συνθηκών και φυσικών ποσοτήτων στους δείκτες απόδοσης του TOA.

Άλλοι υπολογισμοί

Κατά τον υπολογισμό της περιοχής ενός εναλλάκτη θερμότητας, μην ξεχνάτε την αντίσταση των υλικών. Οι υπολογισμοί αντοχής TOA περιλαμβάνουν τον έλεγχο της σχεδιασμένης μονάδας για τάση, στρέψη, για την εφαρμογή των μέγιστων επιτρεπόμενων ροπών λειτουργίας στα μέρη και συγκροτήματα του μελλοντικού εναλλάκτη θερμότητας. Με ελάχιστες διαστάσεις, το προϊόν πρέπει να είναι ανθεκτικό, σταθερό και να εγγυάται ασφαλή λειτουργία σε διάφορες, ακόμη και τις πιο αγχωτικές συνθήκες λειτουργίας.

Πραγματοποιείται δυναμικός υπολογισμός για τον προσδιορισμό των διαφόρων χαρακτηριστικών του εναλλάκτη θερμότητας σε μεταβλητούς τρόπους λειτουργίας.

Εναλλάκτες θερμότητας από σωλήνα σε σωλήνα

Ας εξετάσουμε τον απλούστερο υπολογισμό ενός εναλλάκτη θερμότητας σωλήνα σε σωλήνα. Δομικά, αυτός ο τύπος TOA απλοποιείται όσο το δυνατόν περισσότερο. Κατά κανόνα, ένας θερμός φορέας θερμότητας επιτρέπεται στον εσωτερικό σωλήνα της συσκευής για την ελαχιστοποίηση των απωλειών και ένας φορέας θερμότητας ψύξης εκτοξεύεται στο περίβλημα ή στον εξωτερικό σωλήνα. Η εργασία του μηχανικού σε αυτήν την περίπτωση περιορίζεται στον προσδιορισμό του μήκους ενός τέτοιου εναλλάκτη θερμότητας με βάση την υπολογιζόμενη περιοχή της επιφάνειας ανταλλαγής θερμότητας και τις δεδομένες διαμέτρους.

Θα πρέπει να προστεθεί εδώ ότι η ιδέα ενός ιδανικού εναλλάκτη θερμότητας εισάγεται στη θερμοδυναμική, δηλαδή μια συσκευή απεριόριστου μήκους, όπου τα ψυκτικά λειτουργούν σε αντίστροφη ροή, και η διαφορά θερμοκρασίας ενεργοποιείται πλήρως μεταξύ τους. Ο σχεδιασμός σωλήνα σε σωλήνα πλησιάζει πλησιέστερα στις απαιτήσεις αυτές. Και αν χρησιμοποιείτε τα ψυκτικά μέσα σε μια αντίστροφη ροή, τότε θα είναι η λεγόμενη "πραγματική αντίστροφη ροή" (και όχι η διασταυρούμενη ροή, όπως στο πιάτο TOA). Η κεφαλή θερμοκρασίας ενεργοποιείται αποτελεσματικότερα με μια τέτοια οργάνωση κίνησης. Ωστόσο, κατά τον υπολογισμό του εναλλάκτη θερμότητας σωλήνα σε σωλήνα, πρέπει να είμαστε ρεαλιστές και να μην ξεχνάμε το στοιχείο εφοδιαστικής, καθώς και την ευκολία εγκατάστασης. Το μήκος του Eurotruck είναι 13,5 μέτρα και δεν είναι όλα τα τεχνικά δωμάτια προσαρμοσμένα στην ολίσθηση και εγκατάσταση εξοπλισμού αυτού του μήκους.

Διαγράμματα σύνδεσης

Ο εναλλάκτης θερμότητας νερού-νερού έχει πολλά διαφορετικά σχήματα σύνδεσης, ωστόσο, οι βρόχοι πρωτεύοντος τύπου είναι τοποθετημένοι στους σωλήνες διανομής του δικτύου θέρμανσης (μπορεί να είναι ιδιωτικοί ή να πωλούνται από τις υπηρεσίες της πόλης) και οι βρόχοι δευτερεύοντος τύπου είναι τοποθετημένοι σε ο αγωγός ύδρευσης.
Τις περισσότερες φορές, εξαρτάται μόνο από τις αποφάσεις του έργου τι είδους σύνδεση επιτρέπεται να χρησιμοποιηθεί. Επίσης, το σχήμα εγκατάστασης και η επιλογή του βασίζονται στους κανόνες του «Σχεδιασμού μονάδων θέρμανσης» και στο πρότυπο κοινοπραξίας με τον αριθμό 41-101-95. Εάν ο λόγος και η διαφορά της μέγιστης δυνατής ροής θερμότητας νερού για παροχή ζεστού νερού προς τη ροή θερμότητας για θέρμανση καθορίζεται στην περιοχή από -0,2 έως ≥1, τότε η βάση είναι το διάγραμμα σύνδεσης σε ένα στάδιο και εάν από 0,2≤ σε ≤1, τότε δύο βαθμών ...

Πρότυπο

Το απλούστερο και οικονομικότερο σύστημα που εφαρμόζεται είναι παράλληλο. Με αυτό το σχήμα, οι εναλλάκτες θερμότητας τοποθετούνται σε σειρά σε σχέση με τις βαλβίδες ελέγχου, δηλαδή τη βαλβίδα διακοπής, καθώς και παράλληλα με ολόκληρο το δίκτυο θέρμανσης. Προκειμένου να επιτευχθεί η μέγιστη ανταλλαγή θερμότητας στο σύστημα, απαιτούνται υψηλοί ρυθμοί κατανάλωσης θερμικών φορέων.

Σχέδιο δύο σταδίων

Μικτό σύστημα δύο σταδίων
Εάν χρησιμοποιείτε ένα σχήμα δύο σταδίων, τότε με αυτό, το νερό θερμαίνεται είτε σε ένα ζευγάρι ανεξάρτητων συσκευών είτε σε μια εγκατάσταση μονομπλόκ. Είναι σημαντικό να θυμάστε ότι το σχήμα εγκατάστασης και η πολυπλοκότητά του θα εξαρτηθούν από τη συνολική διαμόρφωση του δικτύου. Από την άλλη πλευρά, με ένα σχήμα δύο σταδίων, το επίπεδο απόδοσης ολόκληρου του συστήματος αυξάνεται και η κατανάλωση θερμικών φορέων μειώνεται επίσης (έως περίπου 40 τοις εκατό).

Με αυτό το σχήμα, η προετοιμασία νερού πραγματοποιείται σε δύο στάδια. Κατά το πρώτο βήμα, εφαρμόζεται θερμική ενέργεια, θερμαίνοντας το νερό στους 40 βαθμούς και κατά το δεύτερο βήμα, το νερό θερμαίνεται στους 60 βαθμούς.

Σύνδεση σειριακού τύπου

Διαδοχικό σχήμα δύο σταδίων
Ένα τέτοιο σχήμα εφαρμόζεται στο πλαίσιο μίας από τις συσκευές ανταλλαγής θερμότητας παροχής ζεστού νερού και αυτός ο τύπος εναλλάκτη θερμότητας είναι πολύ πιο περίπλοκος στο σχεδιασμό σε σύγκριση με τα τυπικά σχήματα. Θα κοστίσει επίσης πολύ περισσότερο.

Εναλλάκτες θερμότητας κελύφους και σωλήνων

Επομένως, πολύ συχνά ο υπολογισμός μιας τέτοιας συσκευής ρέει ομαλά στον υπολογισμό ενός εναλλάκτη θερμότητας με κέλυφος και σωλήνα. Πρόκειται για μια συσκευή στην οποία μια δέσμη σωλήνων βρίσκεται σε ένα μόνο περίβλημα (περίβλημα), πλένεται από διάφορα ψυκτικά, ανάλογα με τον σκοπό του εξοπλισμού. Στους συμπυκνωτές, για παράδειγμα, το ψυκτικό διοχετεύεται στο περίβλημα και το νερό στους σωλήνες. Με αυτήν τη μέθοδο μετακίνησης μέσων, είναι πιο βολικό και πιο αποτελεσματικό να ελέγχετε τη λειτουργία της συσκευής. Στους εξατμιστές, αντιθέτως, το ψυκτικό βράζει στους σωλήνες και ταυτόχρονα πλένεται με το ψυχρό υγρό (νερό, άλμη, γλυκόλες κ.λπ.). Επομένως, ο υπολογισμός ενός εναλλάκτη θερμότητας με κέλυφος και σωλήνα μειώνεται στο ελάχιστο του μεγέθους του εξοπλισμού. Παίζοντας με τη διάμετρο του περιβλήματος, τη διάμετρο και τον αριθμό των εσωτερικών σωλήνων και το μήκος της συσκευής, ο μηχανικός φτάνει την υπολογιζόμενη τιμή της επιφάνειας ανταλλαγής θερμότητας.

Προσδιορισμός του συντελεστή μεταφοράς θερμότητας

Για προκαταρκτικούς υπολογισμούς εξοπλισμού ανταλλαγής θερμότητας και διαφόρων ειδών ελέγχων, χρησιμοποιούνται κατά προσέγγιση τιμές των συντελεστών, τυποποιημένες για ορισμένες κατηγορίες:

• συντελεστές μεταφοράς θερμότητας για τη συμπύκνωση υδρατμών - από 4000 έως 15000 W / (m2K).
• συντελεστές μεταφοράς θερμότητας για το νερό που κινείται μέσω σωλήνων - από 1200 έως 5800 W / (m2K).
• συντελεστές μεταφοράς θερμότητας από ατμούς συμπύκνωμα σε νερό - από 800 έως 3500 W / (m2K).

Ο ακριβής υπολογισμός του συντελεστή μεταφοράς θερμότητας (K) γίνεται σύμφωνα με τον ακόλουθο τύπο:

Σε αυτόν τον τύπο:

• α1 είναι ο συντελεστής μεταφοράς θερμότητας για το μέσο θέρμανσης (εκφρασμένος σε W / (m2K)).
• α2 είναι ο συντελεστής μεταφοράς θερμότητας για τον θερμαινόμενο φορέα θερμότητας (εκφρασμένος σε W / (m2K)).
• δst - παράμετρος του πάχους τοιχώματος σωλήνα (εκφρασμένη σε μέτρα).
• λst - συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας του υλικού που χρησιμοποιείται για το σωλήνα (εκφρασμένος σε W / (m * K)).

Ένας τέτοιος τύπος δίνει ένα «ιδανικό» αποτέλεσμα, το οποίο συνήθως δεν αντιστοιχεί στο 100% της πραγματικής κατάστασης. Επομένως, μια άλλη παράμετρος προστίθεται στον τύπο - Rzag.

Αυτός είναι ένας δείκτης της θερμικής αντίστασης διαφόρων ρύπων που σχηματίζονται στις θερμαντικές επιφάνειες του σωλήνα (δηλαδή συνηθισμένη κλίμακα κ.λπ.)

Ο τύπος για τον δείκτη ρύπανσης έχει ως εξής:

R = δ1 / λ1 + δ2 / λ2

Σε αυτόν τον τύπο:

• δ1 είναι το πάχος του στρώματος ιζημάτων στην εσωτερική πλευρά του σωλήνα (σε μέτρα).
• δ2 είναι το πάχος του ιζήματος στο εξωτερικό του σωλήνα (σε μέτρα).
• Τα λ1 και λ2 είναι οι τιμές των συντελεστών θερμικής αγωγιμότητας για τα αντίστοιχα στρώματα ρύπανσης (εκφρασμένα σε W / (m * K)).

Εναλλάκτες θερμότητας αέρα

Ένας από τους πιο κοινούς εναλλάκτες θερμότητας σήμερα είναι οι σωληνωτοί εναλλάκτες θερμότητας με πτερύγια. Ονομάζονται επίσης πηνία. Όπου δεν είναι εγκατεστημένα, ξεκινώντας από μονάδες πηνίου ανεμιστήρα (από το αγγλικό ανεμιστήρα + πηνίο, δηλαδή "ανεμιστήρας" + "πηνίο") στα εσωτερικά μπλοκ διαχωρισμένων συστημάτων και τελειώνουν με γιγαντιαία ανάκτηση καυσαερίων (εξαγωγή θερμότητας από καυτά καυσαέρια και μεταφέρετέ το για ανάγκες θέρμανσης) σε εγκαταστάσεις λέβητα στο CHP. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ο σχεδιασμός ενός εναλλάκτη θερμότητας πηνίου εξαρτάται από την εφαρμογή όπου θα τεθεί σε λειτουργία ο εναλλάκτης θερμότητας. Οι βιομηχανικοί ψύκτες αέρα (VOP) που είναι εγκατεστημένοι σε θαλάμους ψύξης κρέατος, σε καταψύκτες χαμηλών θερμοκρασιών και σε άλλες εγκαταστάσεις ψύξης τροφίμων απαιτούν ορισμένα χαρακτηριστικά σχεδίασης στην απόδοσή τους. Η απόσταση μεταξύ των ελασμάτων (νευρώσεις) πρέπει να είναι όσο το δυνατόν μεγαλύτερη ώστε να αυξάνεται ο συνεχής χρόνος λειτουργίας μεταξύ των κύκλων απόψυξης. Οι εξατμιστές για κέντρα δεδομένων (κέντρα επεξεργασίας δεδομένων), αντίθετα, κατασκευάζονται όσο το δυνατόν πιο συμπαγείς, διατηρώντας το ελάχιστο διάστημα. Τέτοιοι εναλλάκτες θερμότητας λειτουργούν σε "καθαρές ζώνες" που περιβάλλονται από λεπτά φίλτρα (μέχρι την κατηγορία HEPA), επομένως, ένας τέτοιος υπολογισμός του σωληνοειδούς εναλλάκτη θερμότητας πραγματοποιείται με έμφαση στην ελαχιστοποίηση του μεγέθους.

Εναλλάκτες θερμότητας πλάκας

Επί του παρόντος, οι εναλλάκτες θερμότητας πλάκας έχουν σταθερή ζήτηση. Σύμφωνα με το σχέδιό τους, είναι πλήρως πτυσσόμενα και ημι-συγκολλημένα, χαλκό και συγκολλημένα με νικέλιο, συγκολλημένα και συγκολλημένα με τη μέθοδο διάχυσης (χωρίς κόλληση). Ο θερμικός σχεδιασμός ενός εναλλάκτη θερμότητας είναι αρκετά εύκαμπτος και δεν είναι ιδιαίτερα δύσκολος για έναν μηχανικό. Στη διαδικασία επιλογής, μπορείτε να παίξετε με τον τύπο των πλακών, το βάθος διάτρησης των καναλιών, τον τύπο των ραβδώσεων, το πάχος του χάλυβα, διαφορετικά υλικά και το πιο σημαντικό - πολλά μοντέλα τυπικού μεγέθους συσκευών διαφορετικών διαστάσεων. Αυτοί οι εναλλάκτες θερμότητας είναι χαμηλοί και πλάτος (για θέρμανση με ατμό νερού) ή υψηλοί και στενοί (διαχωριστικοί εναλλάκτες θερμότητας για συστήματα κλιματισμού). Χρησιμοποιούνται συχνά για μέσα αλλαγής φάσης, δηλαδή ως συμπυκνωτές, εξατμιστές, αποθερμαντήρες, προ-συμπυκνωτές κ.λπ. Είναι λίγο πιο δύσκολο να πραγματοποιηθεί ο θερμικός υπολογισμός ενός εναλλάκτη θερμότητας που λειτουργεί σύμφωνα με ένα σχήμα δύο φάσεων από ότι εναλλάκτης θερμότητας υγρού-υγρού, αλλά για έναν έμπειρο μηχανικό, αυτή η εργασία είναι επιλύσιμη και δεν είναι ιδιαίτερα δύσκολη. Για τη διευκόλυνση τέτοιων υπολογισμών, οι σύγχρονοι σχεδιαστές χρησιμοποιούν μηχανογραφικές βάσεις υπολογιστών, όπου μπορείτε να βρείτε πολλές απαραίτητες πληροφορίες, συμπεριλαμβανομένων διαγραμμάτων της κατάστασης οποιουδήποτε ψυκτικού σε οποιαδήποτε σάρωση, για παράδειγμα, το πρόγραμμα CoolPack.

Υπολογισμός εναλλάκτη θερμότητας πλάκας - πώς να προσδιορίσετε σωστά τις παραμέτρους;

Γενικές αρχές σχεδιασμού συστημάτων παροχής θερμότητας

Το σύστημα παροχής θερμότητας είναι ένα σύστημα μεταφοράς θερμικής ενέργειας (με τη μορφή θερμαινόμενου νερού ή ατμού) από μια πηγή θερμότητας στον καταναλωτή του.
Το σύστημα παροχής θερμότητας αποτελείται βασικά από τρία μέρη: μια πηγή θερμότητας, έναν καταναλωτή θερμότητας, ένα δίκτυο θερμότητας - το οποίο χρησιμεύει για τη μεταφορά θερμότητας από μια πηγή σε έναν καταναλωτή.

1. Λέβητας ατμού σε CHP ή λεβητοστάσιο.
2. Εναλλάκτης θερμότητας δικτύου.
3. Αντλία κυκλοφορίας.
4. Εναλλάκτης θερμότητας για σύστημα παροχής ζεστού νερού.
5. Εναλλάκτης θερμότητας συστήματος θέρμανσης.

Ο ρόλος των στοιχείων κυκλώματος:

• μονάδα λέβητα - πηγή θερμότητας, μεταφορά της θερμότητας καύσης του καυσίμου στο ψυκτικό.
• εξοπλισμός άντλησης - δημιουργία κυκλοφορίας του ψυκτικού.
• αγωγός τροφοδοσίας - προμήθεια θερμαινόμενου ψυκτικού από την πηγή στον καταναλωτή ·
• αγωγός επιστροφής - επιστροφή του ψυκτικού φορέα θερμότητας στην πηγή από τον καταναλωτή ·
• εξοπλισμός ανταλλαγής θερμότητας - μετατροπή θερμικής ενέργειας.

Διαγράμματα θερμοκρασίας

Στη χώρα μας, έχει εγκριθεί υψηλής ποιότητας ρύθμιση της παροχής θερμότητας στους καταναλωτές. Δηλαδή, χωρίς αλλαγή του ρυθμού ροής του ψυκτικού μέσω του συστήματος που καταναλώνει θερμότητα, η διαφορά θερμοκρασίας στην είσοδο και την έξοδο του συστήματος αλλάζει.

Αυτό επιτυγχάνεται με την αλλαγή της θερμοκρασίας στο σωλήνα ροής ανάλογα με την εξωτερική θερμοκρασία. Όσο χαμηλότερη είναι η εξωτερική θερμοκρασία, τόσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία ροής. Κατά συνέπεια, η θερμοκρασία του σωλήνα επιστροφής αλλάζει επίσης ανάλογα με αυτή τη σχέση. Και όλα τα συστήματα που καταναλώνουν θερμότητα έχουν σχεδιαστεί λαμβάνοντας υπόψη αυτές τις απαιτήσεις.

Τα γραφήματα της θερμοκρασιακής εξάρτησης του ψυκτικού στους αγωγούς τροφοδοσίας και επιστροφής ονομάζονται γράφημα θερμοκρασίας του συστήματος παροχής θερμότητας.

Το πρόγραμμα θερμοκρασίας καθορίζεται από την πηγή παροχής θερμότητας ανάλογα με τη χωρητικότητά του, τις απαιτήσεις των δικτύων θέρμανσης και τις απαιτήσεις των καταναλωτών. Οι καμπύλες θερμοκρασίας ονομάζονται σύμφωνα με τις μέγιστες θερμοκρασίες στους αγωγούς τροφοδοσίας και επιστροφής: 150/70, 95/70 ...

Αποκοπή του γραφήματος στο πάνω μέρος - όταν το λεβητοστάσιο δεν έχει αρκετή χωρητικότητα.

Αποκοπή του γραφήματος στο κάτω μέρος - για να διασφαλιστεί η λειτουργικότητα των συστημάτων DHW.

Τα συστήματα θέρμανσης λειτουργούν κυρίως σύμφωνα με το πρόγραμμα 95/70 για να διασφαλιστεί μια μέση θερμοκρασία στο θερμαντήρα 82,5 ° C στους -30 ° C.

Εάν η απαιτούμενη θερμοκρασία στον αγωγό τροφοδοσίας παρέχεται από την πηγή θερμότητας, τότε η απαιτούμενη θερμοκρασία στον αγωγό επιστροφής παρέχεται από τον καταναλωτή θερμότητας με το σύστημα που καταναλώνει θερμότητα. Εάν υπάρχει υπερεκτίμηση της θερμοκρασίας του νερού επιστροφής από τον καταναλωτή, τότε αυτό σημαίνει τη μη ικανοποιητική λειτουργία του συστήματός του και συνεπάγεται πρόστιμα, καθώς οδηγεί σε επιδείνωση της λειτουργίας της πηγής θερμότητας. Ταυτόχρονα, η αποδοτικότητά του μειώνεται. Επομένως, υπάρχουν ειδικοί οργανισμοί ελέγχου που παρακολουθούν ότι τα συστήματα που καταναλώνουν θερμότητα από τους καταναλωτές παρέχουν τη θερμοκρασία του νερού επιστροφής σύμφωνα με το χρονοδιάγραμμα θερμοκρασίας ή χαμηλότερο. Ωστόσο, σε ορισμένες περιπτώσεις, μια τέτοια υπερεκτίμηση επιτρέπεται, για παράδειγμα. κατά την εγκατάσταση εναλλάκτη θερμότητας θέρμανσης.

Το πρόγραμμα 150/70 θα σας επιτρέψει να μεταφέρετε θερμότητα από μια πηγή θερμότητας με χαμηλότερη κατανάλωση φορέα θερμότητας, ωστόσο, ένας θερμαντικός φορέας με θερμοκρασία άνω των 105 ° C δεν μπορεί να τροφοδοτηθεί σε συστήματα οικιακής θέρμανσης. Επομένως, το πρόγραμμα μειώνεται, για παράδειγμα, κατά 95/70. Η μείωση γίνεται με εγκατάσταση εναλλάκτη θερμότητας ή ανάμιξη νερού επιστροφής στον αγωγό τροφοδοσίας.

Υδραυλικά δικτύου θέρμανσης

Η κυκλοφορία νερού σε συστήματα τροφοδοσίας θερμότητας πραγματοποιείται από αντλίες δικτύου σε λέβητες και σημεία θέρμανσης. Δεδομένου ότι το μήκος των γραμμών είναι αρκετά μεγάλο, η διαφορά πίεσης στους αγωγούς τροφοδοσίας και επιστροφής, που δημιουργεί η αντλία, μειώνεται με την απόσταση από την αντλία.

Από το σχήμα φαίνεται ότι ο πιο απομακρυσμένος καταναλωτής έχει τη μικρότερη διαθέσιμη πτώση πίεσης. Δηλαδή.για την κανονική λειτουργία των συστημάτων που καταναλώνουν θερμότητα, είναι απαραίτητο να έχουν τη χαμηλότερη υδραυλική αντίσταση για να εξασφαλίσουν την απαιτούμενη ροή νερού μέσω αυτών.

Υπολογισμός πλακών εναλλακτών θερμότητας για συστήματα θέρμανσης

Το νερό θέρμανσης μπορεί να παρασκευαστεί με θέρμανση σε εναλλάκτη θερμότητας.

Οταν υπολογισμός εναλλάκτη θερμότητας πλάκας για τη λήψη νερού θέρμανσης, τα αρχικά δεδομένα λαμβάνονται για την ψυχρότερη περίοδο, δηλαδή όταν απαιτούνται οι υψηλότερες θερμοκρασίες και, κατά συνέπεια, η υψηλότερη κατανάλωση θερμότητας. Αυτή είναι η χειρότερη περίπτωση για έναν εναλλάκτη θερμότητας που έχει σχεδιαστεί για θέρμανση.

Η ιδιαιτερότητα του υπολογισμού ενός εναλλάκτη θερμότητας για ένα σύστημα θέρμανσης είναι μια υπερεκτιμημένη θερμοκρασία νερού επιστροφής στην πλευρά θέρμανσης. Αυτό επιτρέπεται σκόπιμα, καθώς οποιοσδήποτε επιφανειακός εναλλάκτης θερμότητας, κατ 'αρχήν, δεν μπορεί να ψύξει το νερό επιστροφής στη θερμοκρασία του γραφήματος, εάν νερό με τη θερμοκρασία του γραφήματος εισέρχεται στην είσοδο στον εναλλάκτη θερμότητας στη θερμαινόμενη πλευρά. Συνήθως επιτρέπεται διαφορά 5-15 ° C.

Υπολογισμός πλακών εναλλακτών θερμότητας για συστήματα DHW

Οταν υπολογισμός πλακών εναλλακτών θερμότητας για συστήματα ζεστού νερού Τα αρχικά δεδομένα λαμβάνονται για τη μεταβατική περίοδο, δηλαδή όταν η θερμοκρασία του φορέα παροχής θερμότητας είναι χαμηλή (συνήθως 70 ° C), το κρύο νερό έχει τη χαμηλότερη θερμοκρασία (2-5 ° C) και το σύστημα θέρμανσης παραμένει λειτουργούν - αυτοί είναι μήνες Μάιο-Σεπτέμβριο. Αυτή είναι η χειρότερη λειτουργία για τον εναλλάκτη θερμότητας DHW.

Το φορτίο σχεδιασμού για συστήματα DHW καθορίζεται με βάση τη διαθεσιμότητα στην εγκατάσταση όπου είναι εγκατεστημένοι οι εναλλάκτες θερμότητας των δεξαμενών αποθήκευσης.

Ελλείψει δεξαμενών, οι πλάκες εναλλάκτες θερμότητας είναι σχεδιασμένοι για μέγιστο φορτίο. Δηλαδή, οι εναλλάκτες θερμότητας πρέπει να παρέχουν θέρμανση νερού ακόμη και στη μέγιστη πρόσληψη νερού.

Παρουσία δεξαμενών αποθήκευσης, οι πλάκες εναλλάκτη θερμότητας είναι σχεδιασμένοι για μέσο ωριαίο φορτίο. Οι δεξαμενές συσσωρευτών αναπληρώνονται συνεχώς για να αντισταθμίσουν την απόσυρση κορυφής. Οι εναλλάκτες θερμότητας πρέπει να τροφοδοτούν μόνο τις δεξαμενές.

Ο λόγος του μέγιστου και μέσου ωριαίου φορτίου σε ορισμένες περιπτώσεις φτάνει 4-5 φορές.

Λάβετε υπόψη ότι είναι βολικό να υπολογίζετε τους εναλλάκτες θερμότητας πλάκας στο δικό μας πρόγραμμα υπολογισμού "Ridan".