Il calcolo dello scambiatore di calore attualmente richiede non più di cinque minuti. Qualsiasi organizzazione che produce e vende tali apparecchiature, di norma, fornisce a tutti il proprio programma di selezione. Puoi scaricarlo gratuitamente dal sito Web dell'azienda o il loro tecnico verrà nel tuo ufficio e lo installerà gratuitamente. Tuttavia, quanto è corretto il risultato di tali calcoli, è possibile fidarsi di esso e il produttore non è astuto quando combatte in una gara d'appalto con i suoi concorrenti? Il controllo di un calcolatore elettronico richiede la conoscenza o almeno la comprensione della metodologia di calcolo per i moderni scambiatori di calore. Proviamo a capire i dettagli.
Cos'è uno scambiatore di calore
Prima di calcolare lo scambiatore di calore, ricordiamoci, che tipo di dispositivo è? Un apparato di scambio di calore e massa (noto anche come scambiatore di calore, anche noto come scambiatore di calore o TOA) è un dispositivo per trasferire il calore da un vettore di calore a un altro. Nel processo di modifica delle temperature dei refrigeranti, cambiano anche le loro densità e, di conseguenza, anche gli indicatori di massa delle sostanze. Questo è il motivo per cui tali processi sono chiamati trasferimento di calore e massa.
Concetti di base del trasferimento di calore per il calcolo
Gli scambiatori di calore vengono calcolati utilizzando le informazioni di base sulle leggi di scambio termico.
In questo articolo, esamineremo alcuni dei concetti utilizzati in tali calcoli.
- Calore specifico è la quantità di energia termica richiesta per riscaldare 1 chilogrammo di una sostanza per 1 grado Celsius. Sulla base delle informazioni sulla capacità termica, viene mostrato quanto calore viene accumulato. Per i calcoli dell'energia termica, il valore medio della capacità termica viene preso in un certo intervallo di indicatori di temperatura.
- Viene chiamata la quantità di energia termica richiesta per riscaldare 1 kg di una sostanza da zero alla temperatura richiesta entalpia specifica.
- Calore specifico delle trasformazioni chimiche è la quantità di energia termica rilasciata nel processo di trasformazione chimica di qualsiasi unità di peso di una sostanza.
- Calore specifico delle trasformazioni di fase determina la quantità di energia termica assorbita o rilasciata durante la trasformazione di una qualsiasi unità di massa di una sostanza da solido a liquido, da liquido a gassoso, stato di aggregazione, ecc.
Un calcolatore online per il calcolo di uno scambiatore di calore ti aiuterà a ottenere una soluzione in 15 minuti. Oppure puoi usare la teoria per uno scambiatore di calore a piastre, che è delineata di seguito in questo articolo, ed eseguire tu stesso i calcoli necessari.
Tipi di trasferimento di calore
Ora parliamo dei tipi di trasferimento di calore: ce ne sono solo tre. Radiazione: il trasferimento di calore attraverso la radiazione. Ad esempio, puoi pensare di prendere il sole sulla spiaggia in una calda giornata estiva. E tali scambiatori di calore possono anche essere trovati sul mercato (riscaldatori d'aria a tubi). Tuttavia, il più delle volte per il riscaldamento di abitazioni, stanze in un appartamento, acquistiamo radiatori a petrolio o elettrici. Questo è un esempio di un altro tipo di trasferimento di calore: la convezione. La convezione può essere naturale, forzata (cappa di aspirazione e nella scatola è presente un recuperatore) o indotta meccanicamente (con un ventilatore, ad esempio). Quest'ultimo tipo è molto più efficiente.
Tuttavia, il modo più efficiente per trasferire il calore è la conduttività termica, o, come viene anche chiamata, conduzione (dall'inglese conduzione - "conduzione"). Qualsiasi ingegnere che sta per eseguire un calcolo termico di uno scambiatore di calore, prima di tutto, pensa a scegliere apparecchiature efficienti nelle dimensioni più piccole possibili.E questo si ottiene proprio grazie alla conduttività termica. Un esempio di ciò è il TOA più efficiente oggi - scambiatori di calore a piastre. La piastra TOA, per definizione, è uno scambiatore di calore che trasferisce il calore da un refrigerante all'altro attraverso la parete che li separa. La massima area di contatto possibile tra due supporti, unitamente ai materiali correttamente selezionati, al profilo delle lastre e al loro spessore, consente di ridurre al minimo le dimensioni dell'attrezzatura selezionata mantenendo le caratteristiche tecniche originali richieste nel processo tecnologico.
Tipi di scambiatori di calore
Prima di calcolare lo scambiatore di calore, vengono determinati con il suo tipo. Tutti i TOA possono essere suddivisi in due grandi gruppi: scambiatori di calore recuperativi e rigenerativi. La principale differenza tra loro è la seguente: nel TOA recuperativo, lo scambio termico avviene attraverso una parete che separa due refrigeranti, e nel TOA rigenerativo, i due mezzi sono a diretto contatto tra loro, spesso mescolandosi e richiedendo la successiva separazione in appositi separatori. Gli scambiatori di calore rigenerativi si dividono in miscelatori e scambiatori di calore a baderna (fissi, cadenti o intermedi). In parole povere, un secchio di acqua calda spenta al freddo o un bicchiere di tè caldo da raffreddare in frigorifero (non farlo mai!) È un esempio di tale miscelazione TOA. E versando il tè in un piattino e raffreddandolo in questo modo, otteniamo un esempio di scambiatore di calore rigenerativo con un ugello (il piattino in questo esempio svolge il ruolo di un ugello), che prima contatta l'aria ambiente e ne prende la temperatura , e poi prende parte del calore dal tè caldo versato in esso., cercando di portare entrambi i media in equilibrio termico. Tuttavia, come abbiamo già scoperto in precedenza, è più efficiente utilizzare la conduttività termica per trasferire il calore da un mezzo a un altro, quindi, i TOA che sono più utili in termini di trasferimento di calore (e ampiamente utilizzati) oggi sono, ovviamente, recuperativa.
Esempio di calcolo dello scambiatore di calore
Per calcolare la potenza richiesta (Q0), viene utilizzata la formula del bilancio termico. Qui Mer funge da capacità termica specifica (valore tabellare). Per semplificare i calcoli, puoi prendere il livello ridotto di capacità termica
Va tenuto presente che secondo la formula, indipendentemente dal lato su cui viene eseguito il calcolo.
Successivamente, è necessario trovare la superficie richiesta in base all'equazione di trasferimento del calore di base, dove K è il coefficiente di scambio termico, e ΔTav log. - prevalenza di temperatura logaritmica media, calcolata con la formula:
Con un coefficiente di scambio termico incerto, uno scambiatore di calore a piastre viene calcolato utilizzando un metodo più complesso. La formula può essere utilizzata per calcolare il criterio di Reynolds.
Avendo trovato nella tabella il valore del criterio di Prandtl di cui abbiamo bisogno, possiamo calcolare il criterio di Nusselt della formula, dove n = 0,3 - durante il raffreddamento del liquido, n = 0,4 - durante il riscaldamento del liquido.
Inoltre, in base alla formula, è possibile calcolare il coefficiente di trasferimento del calore da qualsiasi portatore di calore alla parete e, in base alla formula, determinare il coefficiente di trasferimento del calore sostituito nella formula, con cui viene calcolata l'area della superficie di trasferimento del calore.
Calcolo termico e strutturale
Qualsiasi calcolo di uno scambiatore di calore recuperativo può essere effettuato sulla base dei risultati di calcoli termici, idraulici e di resistenza. Sono fondamentali, obbligatori nella progettazione di nuove apparecchiature e costituiscono la base per la metodologia di calcolo per i successivi modelli di linea della stessa tipologia di apparato. Il compito principale del calcolo termico di TOA è determinare l'area richiesta della superficie di scambio termico per un funzionamento stabile dello scambiatore di calore e mantenere i parametri richiesti del fluido all'uscita.Abbastanza spesso, in tali calcoli, agli ingegneri vengono forniti valori arbitrari delle caratteristiche di massa e dimensioni dell'attrezzatura futura (materiale, diametro del tubo, dimensioni della piastra, geometria della trave, tipo e materiale di alettatura, ecc.), Pertanto, dopo il termico, di solito viene eseguito un calcolo costruttivo dello scambiatore di calore. Infatti, se nella prima fase l'ingegnere ha calcolato la superficie richiesta per un dato diametro di tubo, ad esempio 60 mm, e la lunghezza dello scambiatore di calore risultasse quindi essere di circa sessanta metri, allora è più logico ipotizzare un passaggio ad uno scambiatore di calore multi-pass, oppure a fascio tubiero, o per aumentare il diametro dei tubi.
Calcolo idraulico
Vengono eseguiti calcoli idraulici o idromeccanici, nonché aerodinamici per determinare e ottimizzare le perdite di pressione idrauliche (aerodinamiche) nello scambiatore di calore, nonché per calcolare i costi energetici per superarle. Il calcolo di qualsiasi percorso, canale o tubo per il passaggio del refrigerante rappresenta un compito primario per una persona: intensificare il processo di trasferimento del calore in quest'area. Cioè, un mezzo dovrebbe trasferire e l'altro dovrebbe ricevere quanto più calore possibile all'intervallo minimo del suo flusso. Per questo, viene spesso utilizzata una superficie di scambio termico aggiuntiva, sotto forma di una nervatura superficiale sviluppata (per separare il sottostrato laminare limite e migliorare la turbolizzazione del flusso). Il rapporto di bilanciamento ottimale tra perdite idrauliche, superficie di scambio termico, caratteristiche di peso e dimensioni e potenza termica rimossa è il risultato di una combinazione di calcolo termico, idraulico e costruttivo del TOA.
Calcolo di verifica
Il calcolo dello scambiatore di calore viene effettuato nel caso in cui sia necessario porre un margine per la potenza o per l'area della superficie di scambio termico. La superficie è riservata per vari motivi e in diverse situazioni: se questo è richiesto secondo i termini di riferimento, se il produttore decide di aggiungere un margine aggiuntivo per essere sicuro che tale scambiatore di calore entri in funzione, e per ridurre al minimo errori commessi nei calcoli. In alcuni casi è richiesta la ridondanza per arrotondare i risultati delle dimensioni di progetto, in altri (evaporatori, economizzatori), un margine superficiale viene appositamente introdotto nel calcolo della capacità dello scambiatore di calore di contaminazione con l'olio del compressore presente nel circuito frigorifero. E la bassa qualità dell'acqua deve essere presa in considerazione. Dopo un certo periodo di funzionamento ininterrotto degli scambiatori di calore, soprattutto ad alte temperature, le incrostazioni si depositano sulla superficie di scambio termico dell'apparecchiatura, riducendo il coefficiente di scambio termico e portando inevitabilmente ad una diminuzione parassitaria nella rimozione del calore. Pertanto, un ingegnere competente, nel calcolare uno scambiatore di calore acqua-acqua, presta particolare attenzione alla ridondanza aggiuntiva della superficie di scambio termico. Il calcolo di verifica viene eseguito anche per vedere come funzionerà l'apparecchiatura selezionata in altre modalità secondarie. Ad esempio, nei condizionatori d'aria centrali (unità di alimentazione dell'aria), i riscaldatori del primo e del secondo riscaldamento, che vengono utilizzati nella stagione fredda, vengono spesso utilizzati in estate per raffreddare l'aria in entrata fornendo acqua fredda ai tubi dell'aria scambiatore di calore. Il modo in cui funzioneranno e quali parametri forniranno consente di valutare il calcolo di verifica.
Dati richiesti
Per calcolare lo scambiatore di calore, è necessario fornire i seguenti dati:
- temperature in ingresso e in uscita su entrambi i circuiti. Maggiore è la differenza tra loro, minori sono le dimensioni e il prezzo di uno scambiatore di calore adatto;
- il livello massimo di pressione e temperatura del mezzo di lavoro. Più bassi sono i parametri, più economica è l'unità;
- indicatore della portata massica del liquido di raffreddamento in entrambi i circuiti. Determina il rendimento delle unità.Il consumo di acqua è più spesso indicato. Se si moltiplicano le cifre per il rendimento e la densità, si ottiene il flusso di massa totale;
- potenza termica (carico). Determina la quantità di calore emessa dall'unità. Il calcolo del carico termico dello scambiatore di calore viene effettuato secondo la formula P = m × cp × δt, dove m indica la portata del fluido, cp è la capacità termica specifica e δt è la differenza di temperatura alla ingresso e uscita del circuito.
Per calcolare il trasferimento di calore dello scambiatore di calore, sarà necessario prendere in considerazione caratteristiche aggiuntive. Il tipo di fluido di lavoro e il suo indice di viscosità determinano il materiale dello scambiatore di calore. Avrai bisogno di dati sul salto termico medio (calcolato dalla formula) e sul livello di contaminazione dell'ambiente di lavoro. Quest'ultimo parametro è raramente preso in considerazione, poiché è richiesto solo in casi eccezionali.
Il calcolo della potenza dello scambiatore di calore richiede informazioni accurate sui parametri di cui sopra. Le informazioni possono essere ottenute dal TU o il contratto dall'organizzazione di fornitura di calore, nonché dal TOR dell'ingegnere.
Calcoli di ricerca
I calcoli di ricerca di TOA vengono effettuati sulla base dei risultati ottenuti dei calcoli termici e di verifica. Di norma, sono tenuti ad apportare le ultime modifiche al design dell'apparato progettato. Vengono inoltre eseguiti per correggere eventuali equazioni previste dal modello di calcolo TOA implementato, ottenute empiricamente (secondo dati sperimentali). L'esecuzione di calcoli di ricerca implica decine e talvolta centinaia di calcoli secondo un piano speciale sviluppato e implementato in produzione secondo la teoria matematica della pianificazione dell'esperimento. In base ai risultati, viene rivelata l'influenza di varie condizioni e quantità fisiche sugli indicatori di prestazione di TOA.
Altri calcoli
Quando si calcola l'area dello scambiatore di calore, non dimenticare la resistenza dei materiali. I calcoli di resistenza TOA includono il controllo dell'unità progettata per sollecitazione, torsione, per l'applicazione dei momenti operativi massimi consentiti alle parti e ai gruppi del futuro scambiatore di calore. Di dimensioni minime, il prodotto deve essere durevole, stabile e garantire un funzionamento sicuro in diverse condizioni operative, anche le più stressanti.
Il calcolo dinamico viene eseguito per determinare le varie caratteristiche dello scambiatore di calore a modalità variabili del suo funzionamento.
Scambiatori di calore tubo in tubo
Consideriamo il calcolo più semplice di uno scambiatore di calore pipe-in-pipe. Strutturalmente, questo tipo di TOA è semplificato il più possibile. Di norma, un vettore di calore caldo è consentito nel tubo interno dell'apparecchio per ridurre al minimo le perdite e un vettore di calore di raffreddamento viene lanciato nell'involucro o nel tubo esterno. Il compito dell'ingegnere in questo caso si riduce a determinare la lunghezza di tale scambiatore di calore in base all'area calcolata della superficie di scambio termico e ai diametri dati.
Va aggiunto qui che il concetto di scambiatore di calore ideale viene introdotto nella termodinamica, cioè un apparato di lunghezza infinita, dove i refrigeranti lavorano in controcorrente, e la differenza di temperatura è completamente innescata tra loro. Il design tubo in tubo si avvicina di più a soddisfare questi requisiti. E se si fanno funzionare i refrigeranti in controcorrente, allora sarà il cosiddetto "vero controcorrente" (e non a flusso incrociato, come nella piastra TOA). La testa della temperatura viene attivata in modo più efficiente con una tale organizzazione del movimento. Tuttavia, quando si calcola uno scambiatore di calore pipe-in-pipe, è necessario essere realistici e non dimenticare la componente logistica, nonché la facilità di installazione. La lunghezza dell'eurotruck è di 13,5 metri e non tutti i locali tecnici sono adatti allo slittamento e all'installazione di apparecchiature di questa lunghezza.
Schemi di collegamento
Uno scambiatore di calore che funziona secondo il principio acqua-acqua ha diversi schemi di collegamento diversi, tuttavia, i circuiti di tipo primario sono montati sui tubi di distribuzione della rete di riscaldamento (può essere privato o venduto dai servizi cittadini) e il tipo secondario i circuiti sono montati sulla tubazione di approvvigionamento idrico.
Molto spesso, dipende solo dalle decisioni sul progetto quale tipo di connessione è consentito utilizzare. Inoltre, lo schema di installazione e la sua selezione si basano sulle norme di "Progettazione di unità di riscaldamento" e sullo standard della joint venture con il numero 41-101-95. Se il rapporto e la differenza del flusso di calore dell'acqua massimo possibile per la fornitura di acqua calda e il flusso di calore per il riscaldamento è determinato nell'intervallo da ≤0,2 a ≥1, la base è uno schema di collegamento in una fase e se da 0,2≤ a ≤1, quindi di due gradi ...
Standard
Lo schema più semplice ed economico da attuare è parallelo. Con questo schema, gli scambiatori di calore vengono montati in serie rispetto alle valvole di regolazione, cioè la valvola di intercettazione, oltre che in parallelo all'intera rete di riscaldamento. Per ottenere il massimo scambio di calore all'interno del sistema, sono necessari alti tassi di consumo dei portatori di calore.
Schema a due stadi
Sistema misto a due stadi
Se si utilizza uno schema a due stadi, con esso l'acqua viene riscaldata in una coppia di dispositivi indipendenti o in un'installazione monoblocco. È importante ricordare che lo schema di installazione e la sua complessità dipenderanno dalla configurazione di rete complessiva. D'altra parte, con uno schema a due stadi, aumenta il livello di efficienza dell'intero sistema e diminuisce anche il consumo di portatori di calore (fino a circa il 40 percento).
Con questo schema, la preparazione dell'acqua avviene in due fasi. Durante la prima fase, viene applicata energia termica, riscaldando l'acqua a 40 gradi e durante la seconda fase, l'acqua viene riscaldata a 60 gradi.
Connessione di tipo seriale
Schema sequenziale a due stadi
Tale schema è implementato nell'ambito di uno dei dispositivi per lo scambio di calore della fornitura di acqua calda e questo tipo di scambiatore di calore è molto più complicato nella progettazione rispetto agli schemi standard. Costerà anche molto di più.
Scambiatori di calore a fascio tubiero
Pertanto, molto spesso il calcolo di un tale apparecchio scorre senza problemi nel calcolo di uno scambiatore di calore a fascio tubiero. Si tratta di un'apparecchiatura in cui un fascio di tubi si trova in un unico alloggiamento (involucro), lavato da vari refrigeranti, a seconda dello scopo dell'apparecchiatura. Nei condensatori, ad esempio, il refrigerante scorre nella camicia e l'acqua nei tubi. Con questo metodo di spostamento del supporto, è più conveniente ed efficiente controllare il funzionamento dell'apparato. Negli evaporatori, al contrario, il refrigerante bolle nei tubi, e contemporaneamente vengono lavati dal liquido raffreddato (acqua, salamoia, glicoli, ecc.). Pertanto, il calcolo di uno scambiatore di calore a fascio tubiero si riduce a minimizzare le dimensioni dell'apparecchiatura. Giocando con il diametro dell'involucro, il diametro e il numero di tubi interni e la lunghezza dell'apparecchio, l'ingegnere raggiunge il valore calcolato dell'area della superficie di scambio termico.
Determinazione del coefficiente di scambio termico
Per i calcoli preliminari delle apparecchiature di scambio termico e vari tipi di controlli, vengono utilizzati valori approssimativi dei coefficienti, standardizzati per alcune categorie:
- coefficienti di scambio termico per il processo di condensazione del vapore acqueo - da 4000 a 15000 W / (m2K);
- coefficienti di trasferimento del calore per l'acqua che si muove attraverso i tubi - da 1200 a 5800 W / (m2K);
- coefficienti di scambio termico da condensa vaporosa all'acqua - da 800 a 3500 W / (m2K).
Il calcolo esatto del coefficiente di scambio termico (K) viene effettuato secondo la seguente formula:
In questa formula:
- α1 è il coefficiente di scambio termico per il mezzo di riscaldamento (espresso in W / (m2K));
- α2 è il coefficiente di scambio termico per il vettore di calore riscaldato (espresso in W / (m2K));
- δst - parametro dello spessore della parete del tubo (espresso in metri);
- λst - coefficiente di conducibilità termica del materiale utilizzato per il tubo (espresso in W / (m * K)).
Una tale formula fornisce un risultato "ideale", che di solito non corrisponde al 100% allo stato reale delle cose. Pertanto, un altro parametro viene aggiunto alla formula: Rzag.
Questo è un indicatore della resistenza termica di vari contaminanti che si formano sulle superfici riscaldanti del tubo (cioè scala ordinaria, ecc.)
La formula per l'indicatore di inquinamento è simile a questa:
R = δ1 / λ1 + δ2 / λ2
In questa formula:
- δ1 è lo spessore dello strato di sedimenti sul lato interno del tubo (in metri);
- δ2 è lo spessore dello strato di sedimenti all'esterno del tubo (in metri);
- λ1 e λ2 sono i valori dei coefficienti di conducibilità termica per i corrispondenti strati di inquinamento (espressi in W / (m * K)).
Scambiatori di calore ad aria
Uno degli scambiatori di calore più comuni oggi sono gli scambiatori di calore tubolari alettati. Sono anche chiamate bobine. Ovunque non siano installati, a partire dai ventilconvettori (dall'inglese fan + coil, ovvero "fan" + "coil") nei blocchi interni degli impianti split e terminando con giganteschi recuperatori di fumi (estrazione di calore da fumi caldi e trasferirlo per esigenze termiche) in centrali termiche presso CHP. Questo è il motivo per cui il design di uno scambiatore di calore a serpentina dipende dall'applicazione in cui lo scambiatore di calore entrerà in funzione. I raffreddatori d'aria industriali (VOP) installati in camere di congelamento della carne, in congelatori a basse temperature e in altri impianti di refrigerazione alimentare richiedono determinate caratteristiche di progettazione nelle loro prestazioni. La distanza tra le lamelle (nervature) dovrebbe essere la più ampia possibile per aumentare il tempo di funzionamento continuo tra i cicli di sbrinamento. Gli evaporatori per data center (centri elaborazione dati), al contrario, sono resi il più compatti possibile, limitando al minimo gli spazi. Tali scambiatori di calore operano in "zone pulite", circondate da filtri fini (fino alla classe HEPA), pertanto, tale calcolo di uno scambiatore di calore tubolare viene eseguito con un'enfasi sulla minimizzazione delle dimensioni.
Scambiatori di calore a piastre
Attualmente, la domanda di scambiatori di calore a piastre è stabile. Secondo il loro design, sono completamente pieghevoli e semisaldate, brasate con rame e brasate con nichel, saldate e brasate con il metodo di diffusione (senza saldatura). Il design termico di uno scambiatore di calore a piastre è abbastanza flessibile e non particolarmente difficile per un ingegnere. Nel processo di selezione, puoi giocare con il tipo di piastre, la profondità di punzonatura dei canali, il tipo di nervature, lo spessore dell'acciaio, i diversi materiali e, soprattutto, numerosi modelli di dimensioni standard di dispositivi di diverse dimensioni. Questi scambiatori di calore sono bassi e larghi (per il riscaldamento a vapore dell'acqua) o alti e stretti (scambiatori di calore a separazione per i sistemi di condizionamento). Sono spesso utilizzati per mezzi a cambiamento di fase, cioè come condensatori, evaporatori, desurriscaldatori, precondensatori, ecc. È un po 'più difficile eseguire il calcolo termico di uno scambiatore di calore funzionante secondo uno schema bifase rispetto uno scambiatore di calore liquido-liquido, ma per un ingegnere esperto, questo compito è risolvibile e non particolarmente difficile. Per facilitare tali calcoli, i progettisti moderni utilizzano basi informatiche di ingegneria, dove è possibile trovare molte informazioni necessarie, inclusi diagrammi dello stato di qualsiasi refrigerante in qualsiasi scansione, ad esempio il programma CoolPack.
Calcolo di uno scambiatore di calore a piastre: come determinare correttamente i parametri?
Principi generali della progettazione di schemi di fornitura di calore
Il sistema di fornitura di calore è un sistema per trasportare l'energia termica (sotto forma di acqua riscaldata o vapore) da una fonte di calore al suo consumatore.
Il sistema di fornitura di calore è costituito fondamentalmente da tre parti: una fonte di calore, un consumatore di calore, una rete di calore - che serve a trasportare il calore da una fonte a un consumatore.
- Caldaia a vapore in un CHP o locale caldaia.
- Scambiatore di calore in rete.
- Pompa di circolazione.
- Scambiatore di calore per il sistema di alimentazione dell'acqua calda.
- Scambiatore di calore dell'impianto di riscaldamento.
Ruolo degli elementi del circuito:
- unità caldaia - una fonte di calore, trasferimento del calore di combustione del carburante al liquido di raffreddamento;
- attrezzatura di pompaggio - creazione di una circolazione del liquido di raffreddamento;
- conduttura di alimentazione - fornitura di refrigerante riscaldato dalla fonte al consumatore;
- tubo di ritorno - ritorno del vettore di calore raffreddato alla fonte dal consumatore;
- apparecchiature di scambio termico - conversione dell'energia termica.
Grafici di temperatura
Nel nostro paese è stata adottata una regolamentazione della qualità della fornitura di calore ai consumatori. Cioè, senza modificare la portata del refrigerante attraverso il sistema che consuma calore, la differenza di temperatura all'ingresso e all'uscita del sistema cambia.
Ciò si ottiene modificando la temperatura nel tubo di alimentazione a seconda della temperatura esterna. Più bassa è la temperatura esterna, maggiore è la temperatura di mandata. Di conseguenza, anche la temperatura del tubo di ritorno cambia in base a questa relazione. E tutti i sistemi che consumano calore sono progettati tenendo conto di questi requisiti.
I grafici della dipendenza dalla temperatura del liquido di raffreddamento nelle tubazioni di alimentazione e di ritorno sono chiamati grafico della temperatura del sistema di fornitura di calore.
Il programma della temperatura è impostato dalla fonte di fornitura di calore in base alla sua capacità, ai requisiti delle reti di riscaldamento e ai requisiti dei consumatori. Le curve di temperatura sono denominate in base alle temperature massime nelle tubazioni di mandata e ritorno: 150/70, 95/70 ...
Troncando il grafico nella parte superiore - quando il locale caldaia non ha una capacità sufficiente.
Tagliare il grafico nella parte inferiore - per garantire l'operatività dei sistemi ACS.
Gli impianti di riscaldamento funzionano principalmente secondo il programma 95/70 per garantire una temperatura media nel riscaldatore di 82,5 ° C a -30 ° C.
Se la temperatura richiesta nel tubo di alimentazione è fornita dalla fonte di calore, la temperatura richiesta nel tubo di ritorno è fornita dal consumatore di calore con il suo sistema di consumo di calore. Se si verifica una sovrastima della temperatura dell'acqua di ritorno dal consumatore, ciò significa il funzionamento insoddisfacente del suo sistema e comporta multe, poiché porta a un deterioramento del funzionamento della fonte di calore. Allo stesso tempo, la sua efficienza diminuisce. Pertanto, esistono organizzazioni di controllo speciali che monitorano che i sistemi che consumano calore dei consumatori forniscono la temperatura dell'acqua di ritorno in base al programma di temperatura o inferiore. Tuttavia, in alcuni casi, una tale sovrastima è consentita, ad esempio. quando si installano scambiatori di calore per riscaldamento.
Il programma 150/70 consentirà il trasferimento di calore da una fonte di calore con un minor consumo di vettore di calore, tuttavia, un vettore di calore con una temperatura superiore a 105 ° C non può essere fornito agli impianti di riscaldamento domestico. Pertanto, la pianificazione viene ridotta, ad esempio, di 95/70. L'abbassamento viene effettuato installando uno scambiatore di calore o miscelando l'acqua di ritorno nella tubazione di alimentazione.
Idraulica rete di riscaldamento
La circolazione dell'acqua nei sistemi di fornitura di calore viene effettuata da pompe di rete nelle caldaie e nei punti di riscaldamento. Poiché la lunghezza delle linee è piuttosto grande, la differenza di pressione nelle tubazioni di alimentazione e di ritorno, che la pompa crea, diminuisce con la distanza dalla pompa.
Si può vedere dalla figura che il consumatore più remoto ha la più piccola caduta di pressione disponibile. Cioè.per il normale funzionamento dei suoi sistemi che consumano calore, è necessario che abbiano la più bassa resistenza idraulica per garantire il flusso d'acqua richiesto attraverso di essi.
Calcolo di scambiatori di calore a piastre per impianti di riscaldamento
L'acqua di riscaldamento può essere preparata riscaldando in uno scambiatore di calore.
quando calcolo di uno scambiatore a piastre per ottenere l'acqua di riscaldamento, i dati iniziali sono presi per il periodo più freddo, cioè quando sono richieste le temperature più elevate e, di conseguenza, il consumo di calore più elevato. Questo è il caso peggiore per uno scambiatore di calore progettato per il riscaldamento.
La particolarità del calcolo di uno scambiatore di calore per un impianto di riscaldamento è una sovrastima della temperatura dell'acqua di ritorno lato riscaldamento. Ciò è volutamente consentito, poiché un qualsiasi scambiatore di calore a superficie, in linea di principio, non può raffreddare l'acqua di ritorno alla temperatura del grafico, se l'acqua con la temperatura del grafico entra in ingresso allo scambiatore di calore dal lato riscaldato. Di solito è consentita una differenza di 5-15 ° C.
Calcolo di scambiatori di calore a piastre per impianti ACS
quando calcolo di scambiatori di calore a piastre per impianti di acqua calda I dati iniziali sono presi per il periodo di transizione, cioè quando la temperatura del portatore di calore di mandata è bassa (normalmente 70 ° C), l'acqua fredda ha la temperatura più bassa (2-5 ° C) e il sistema di riscaldamento è fermo operativo - questi sono i mesi di maggio-settembre. Questo è il caso peggiore per lo scambiatore di calore ACS.
Il carico di progetto per i sistemi ACS è determinato in base alla disponibilità presso l'impianto in cui sono installati gli scambiatori di calore dei serbatoi di accumulo.
In assenza di serbatoi, gli scambiatori di calore a piastre sono progettati per il massimo carico. Cioè, gli scambiatori di calore devono fornire il riscaldamento dell'acqua anche alla massima presa d'acqua.
In presenza di serbatoi di accumulo, gli scambiatori di calore a piastre sono progettati per un carico medio orario. I serbatoi dell'accumulatore vengono costantemente riforniti per compensare il picco di prelievo. Gli scambiatori di calore dovrebbero provvedere solo al rifornimento dei serbatoi.
Il rapporto tra il carico orario massimo e medio in alcuni casi raggiunge 4-5 volte.
Si prega di notare che è conveniente calcolare gli scambiatori di calore a piastre nel nostro programma di calcolo "Ridan".
