Platenwarmtewisselaar voor warmwatervoorziening. Waar u op moet letten bij het kiezen.

Het berekenen van de warmtewisselaar duurt momenteel niet langer dan vijf minuten. Elke organisatie die dergelijke apparatuur vervaardigt en verkoopt, biedt in de regel iedereen zijn eigen selectieprogramma. U kunt het gratis downloaden van de website van het bedrijf, of hun technicus komt naar uw kantoor om het gratis te installeren. Maar hoe correct is het resultaat van dergelijke berekeningen, is het mogelijk erop te vertrouwen en is de fabrikant niet sluw bij het voeren van een aanbesteding met zijn concurrenten? Het controleren van een elektronische rekenmachine vereist kennis of op zijn minst begrip van de berekeningsmethodiek voor moderne warmtewisselaars. Laten we proberen de details te achterhalen.

Wat is een warmtewisselaar

Voordat we de warmtewisselaar gaan berekenen, moeten we niet vergeten, wat voor apparaat is het? Een warmte- en massa-uitwisselingsapparaat (ook bekend als een warmtewisselaar, ook wel een warmtewisselaar of TOA genoemd) is een apparaat voor het overbrengen van warmte van de ene warmtedrager naar de andere. Tijdens het veranderen van de temperaturen van de koelvloeistoffen veranderen ook hun dichtheden en dienovereenkomstig de massa-indicatoren van stoffen. Dat is de reden waarom dergelijke processen warmte- en massaoverdracht worden genoemd.

Basisconcepten van warmteoverdracht voor berekening

Warmtewisselaars worden berekend aan de hand van basisinformatie over warmtewisselingswetten.

In dit artikel zullen we enkele van de concepten bekijken die in dergelijke berekeningen worden gebruikt.

• Specifieke hitte is de hoeveelheid warmte-energie die nodig is om 1 kilogram van een stof per graad Celsius te verwarmen. Aan de hand van de informatie over de warmtecapaciteit wordt weergegeven hoeveel warmte er is opgebouwd. Voor berekeningen van warmte-energie wordt de gemiddelde waarde van de warmtecapaciteit genomen in een bepaald bereik van temperatuurindicatoren.

• De hoeveelheid warmte-energie die nodig is om 1 kg van een stof van nul naar de gewenste temperatuur te verwarmen, wordt genoemd specifieke enthalpie.

• Specifieke warmte van chemische transformaties is de hoeveelheid warmte-energie die vrijkomt bij het proces van chemische transformatie van een gewichtseenheid van een stof.

• Specifieke warmte van fasetransformaties bepaalt de hoeveelheid thermische energie die wordt geabsorbeerd of vrijgegeven tijdens de transformatie van een massa-eenheid van een stof van vast naar vloeibaar, van vloeibare naar gasvormige aggregatietoestand, enz.

Een online calculator voor het berekenen van een warmtewisselaar helpt u binnen 15 minuten een oplossing te vinden. Of u kunt de theorie voor een platenwarmtewisselaar, die hieronder in dit artikel wordt beschreven, gebruiken en zelf de nodige berekeningen maken.

Soorten warmteoverdracht

Laten we het nu hebben over de soorten warmteoverdracht - er zijn er maar drie. Straling - de overdracht van warmte door straling. Denk bijvoorbeeld aan zonnebaden op het strand op een warme zomerdag. En dergelijke warmtewisselaars zijn zelfs op de markt te vinden (buis-luchtverwarmers). Meestal kopen we echter olie- of elektrische radiatoren voor het verwarmen van woonruimten, kamers in een appartement. Dit is een voorbeeld van een ander type warmteoverdracht - convectie. Convectie kan natuurlijk zijn, geforceerd (afzuigkap en er zit een recuperator in de bak) of mechanisch opgewekt (bijvoorbeeld met een ventilator). Het laatste type is veel efficiënter.

De meest efficiënte manier om warmte over te dragen is echter thermische geleidbaarheid, of, zoals het ook wel wordt genoemd, geleiding (van het Engelse conduction - "conduction"). Elke ingenieur die een thermische berekening van een warmtewisselaar gaat uitvoeren, denkt allereerst na over het kiezen van efficiënte apparatuur in de kleinst mogelijke afmetingen.En dit wordt precies bereikt vanwege de thermische geleidbaarheid. Een voorbeeld hiervan is de meest efficiënte TOA van dit moment: platenwarmtewisselaars. Plaat TOA is per definitie een warmtewisselaar die warmte van het ene koelmiddel naar het andere overbrengt via de scheidingswand. Het maximaal mogelijke contactoppervlak tussen twee media, samen met correct geselecteerde materialen, het profiel van de platen en hun dikte, stelt u in staat om de grootte van de geselecteerde apparatuur te minimaliseren met behoud van de originele technische kenmerken die vereist zijn in het technologische proces.

Warmtewisselaar types

Voordat de warmtewisselaar wordt berekend, worden ze bepaald met het type. Alle TOA kunnen worden onderverdeeld in twee grote groepen: recuperatieve en regeneratieve warmtewisselaars. Het belangrijkste verschil tussen beide is als volgt: bij recuperatieve TOA vindt warmte-uitwisseling plaats via een wand die twee koelmiddelen scheidt, en bij regeneratieve TOA hebben de twee media direct contact met elkaar, vaak mengen ze en moeten ze vervolgens worden gescheiden in speciale scheiders. Regeneratieve warmtewisselaars zijn onderverdeeld in mengen en warmtewisselaars met pakking (stationair, vallend of tussenliggend). Grofweg is een emmer heet water blootgesteld aan vorst of een glas hete thee in de koelkast geplaatst om af te koelen (doe dat nooit!) Een voorbeeld van zo'n TOA. En door thee in een schotel te schenken en op deze manier af te koelen, krijgen we een voorbeeld van een regeneratieve warmtewisselaar met een mondstuk (de schotel speelt in dit voorbeeld de rol van een mondstuk), die eerst in contact komt met de omgevingslucht en zijn temperatuur opneemt , en neemt dan een deel van de warmte van de hete thee die erin wordt gegoten, in een poging om beide media in thermisch evenwicht te brengen. Zoals we echter al eerder hebben ontdekt, is het efficiënter om thermische geleidbaarheid te gebruiken om warmte van het ene medium naar het andere over te brengen, daarom zijn TOA die tegenwoordig nuttiger zijn in termen van warmteoverdracht (en veel gebruikt) natuurlijk, herstellend.

Rekenvoorbeeld warmtewisselaar

Om het benodigde vermogen te berekenen (Q0), wordt de warmtebalansformule gebruikt. Hier Wo fungeert als een specifieke warmtecapaciteit (tabelwaarde). Om de berekeningen te vereenvoudigen, kunt u de verminderde warmtecapaciteit nemen

Houd er rekening mee dat in overeenstemming met de formule, ongeacht de kant waarop de berekening wordt uitgevoerd.

Vervolgens moet u het vereiste oppervlak vinden op basis van de basisvergelijking voor warmteoverdracht, waar k is de warmteoverdrachtscoëfficiënt, en ΔTav-logboek. - gemiddelde logaritmische temperatuuropvoerhoogte berekend met de formule:

Met een onzekere warmteoverdrachtscoëfficiënt wordt een platenwarmtewisselaar berekend met behulp van een complexere methode. De formule kan worden gebruikt om het Reynolds-criterium te berekenen.

Nadat we de waarde van het Prandtl-criterium hebben gevonden die we in de tabel nodig hebben, kunnen we het Nusselt-criterium van de formule berekenen, waarbij n = 0,3 - bij het koelen van de vloeistof, n = 0,4 - bij het verwarmen van de vloeistof.

Verder kunt u op basis van de formule de warmteoverdrachtscoëfficiënt van elke warmtedrager naar de muur berekenen en in overeenstemming met de formule de warmteoverdrachtscoëfficiënt bepalen die is gesubstitueerd in de formule, waarmee het warmteoverdrachtsoppervlak wordt berekend.

Thermische en structurele berekening

Elke berekening van een recuperatieve warmtewisselaar kan worden gemaakt op basis van de resultaten van thermische, hydraulische en sterkteberekeningen. Ze zijn fundamenteel, verplicht bij het ontwerp van nieuwe apparatuur en vormen de basis voor de berekeningsmethode voor volgende modellen van de lijn van hetzelfde type apparaat. De belangrijkste taak van de thermische berekening van TOA is om het vereiste oppervlak van het warmtewisselingsoppervlak te bepalen voor de stabiele werking van de warmtewisselaar en het handhaven van de vereiste parameters van de media bij de uitlaat.Heel vaak krijgen ingenieurs bij dergelijke berekeningen willekeurige waarden van de massa- en afmetingskenmerken van de toekomstige apparatuur (materiaal, buisdiameter, plaatafmetingen, balkgeometrie, type en materiaal van vinnen, enz.), Daarom na de thermische, wordt meestal een constructieve berekening van de warmtewisselaar uitgevoerd. Inderdaad, als de ingenieur in de eerste fase het vereiste oppervlak voor een bepaalde buisdiameter berekende, bijvoorbeeld 60 mm, en de lengte van de warmtewisselaar dus ongeveer zestig meter bleek te zijn, dan is het logischer om aan te nemen dat een overgang naar een multi-pass warmtewisselaar, of naar een shell-and-tube-type, of om de diameter van de buizen te vergroten.

Hydraulische berekening

Zowel hydraulische of hydromechanische als aerodynamische berekeningen worden uitgevoerd om de hydraulische (aerodynamische) drukverliezen in de warmtewisselaar te bepalen en te optimaliseren, en om de energiekosten te berekenen om deze te overwinnen. De berekening van elk pad, kanaal of pijp voor de doorgang van het koelmiddel vormt een primaire taak voor een persoon - om het warmteoverdrachtsproces in dit gebied te intensiveren. Dat wil zeggen, het ene medium moet doorlaten en het andere moet zoveel mogelijk warmte ontvangen met het minimale interval van zijn stroming. Hiervoor wordt vaak een extra warmtewisselingsoppervlak gebruikt, in de vorm van een ontwikkelde oppervlaktestructuur (om de grensvlaklaminaire onderlaag te scheiden en de stromingsturbulisatie te verbeteren). De optimale balansverhouding van hydraulische verliezen, warmtewisselingsoppervlak, gewichts- en afmetingskenmerken en afgevoerd warmtevermogen is het resultaat van een combinatie van thermische, hydraulische en constructieve berekening van TOA.

Verificatieberekening

Berekening van de warmtewisselaar wordt uitgevoerd in het geval dat het nodig is om een ​​marge te leggen voor vermogen of voor het oppervlak van het warmtewisselingsoppervlak. Het oppervlak is gereserveerd om verschillende redenen en in verschillende situaties: als dit vereist is volgens de taakomschrijving, als de fabrikant besluit een extra marge toe te voegen om er zeker van te zijn dat een dergelijke warmtewisselaar in werking zal treden, en om fouten gemaakt in de berekeningen. In sommige gevallen is redundantie vereist om de resultaten van ontwerpafmetingen af ​​te ronden, in andere gevallen (verdampers, economizers) wordt speciaal een oppervlaktemarge geïntroduceerd in de berekening van de capaciteit van de warmtewisselaar voor vervuiling met in het koelcircuit aanwezige compressorolie. En er moet rekening worden gehouden met de lage waterkwaliteit. Na enige tijd van ononderbroken werking van warmtewisselaars, vooral bij hoge temperaturen, zet zich kalk af op het warmtewisselingsoppervlak van de inrichting, waardoor de warmteoverdrachtscoëfficiënt wordt verlaagd en onvermijdelijk leidt tot een parasitaire afname van de warmteafvoer. Daarom besteedt een bekwame ingenieur bij het berekenen van de water-naar-water-warmtewisselaar speciale aandacht aan extra redundantie van het warmtewisselingsoppervlak. De verificatieberekening wordt ook uitgevoerd om te zien hoe de geselecteerde apparatuur zal werken in andere, secundaire modi. In centrale airconditioners (luchttoevoerunits) worden bijvoorbeeld eerste en tweede verwarmingskachels, die in het koude seizoen worden gebruikt, in de zomer vaak gebruikt om de binnenkomende lucht te koelen door koud water naar de buizen van de luchtwarmtewisselaar te leiden. Hoe ze zullen functioneren en welke parameters ze zullen geven, stelt u in staat de verificatieberekening te evalueren.

Vereiste data

Om de warmtewisselaar te berekenen, zijn de volgende gegevens nodig:

• inlaat- en uitlaattemperaturen op beide circuits. Hoe groter het verschil tussen beide, hoe kleiner de afmetingen en de prijs van een geschikte warmtewisselaar;
• het maximale niveau van druk en temperatuur van het werkmedium. Hoe lager de parameters, hoe goedkoper de eenheid;
• indicator van het massadebiet van de koelvloeistof in beide circuits. Bepaalt de doorvoer van de units.Het waterverbruik wordt meestal aangegeven. Als je de cijfers voor doorvoer en dichtheid vermenigvuldigt, krijg je de totale massastroom;
• thermisch vermogen (belasting). Bepaalt de hoeveelheid warmte die de unit afgeeft. De berekening van de warmtebelasting van de warmtewisselaar wordt uitgevoerd volgens de formule P = m × cp × δt, waarbij m het debiet van het medium is, cp de specifieke warmtecapaciteit en δt het temperatuurverschil aan de inlaat en uitlaat van het circuit.

Om de warmteoverdracht van de warmtewisselaar te berekenen, moet rekening worden gehouden met aanvullende kenmerken. Het type werkmedium en de viscositeitsindex bepalen het materiaal van de warmtewisselaar. U heeft gegevens nodig over de gemiddelde temperatuuropvoerhoogte (berekend met de formule) en over de mate van vervuiling van de werkomgeving. Met deze laatste parameter wordt zelden rekening gehouden, aangezien deze slechts in uitzonderlijke gevallen vereist is.

De berekening van het vermogen van de warmtewisselaar vereist nauwkeurige informatie over de bovenstaande parameters. Informatie kan worden verkregen bij de TU of het contract bij de warmtevoorzieningorganisatie, evenals de TOR van de ingenieur.

Onderzoeksberekeningen

Onderzoeksberekeningen van TOA worden uitgevoerd op basis van de verkregen resultaten van thermische en verificatieberekeningen. In de regel zijn ze nodig om de laatste wijzigingen in het ontwerp van het geprojecteerde apparaat aan te brengen. Ze worden ook uitgevoerd om eventuele vergelijkingen te corrigeren die zijn vastgelegd in het geïmplementeerde rekenmodel TOA, empirisch verkregen (volgens experimentele gegevens). Het uitvoeren van onderzoeksberekeningen omvat tientallen en soms honderden berekeningen volgens een speciaal plan dat is ontwikkeld en in de productie wordt geïmplementeerd volgens de wiskundige theorie van experimentplanning. Aan de hand van de resultaten wordt de invloed van verschillende condities en fysieke grootheden op de prestatie-indicatoren van TOA onthuld.

Andere berekeningen

Vergeet bij het berekenen van het oppervlak van de warmtewisselaar de weerstand van materialen niet. De TOA-sterkteberekeningen omvatten het controleren van de ontworpen eenheid op spanning, torsie, voor het toepassen van de maximaal toegestane bedrijfsmomenten op de onderdelen en samenstellingen van de toekomstige warmtewisselaar. Met minimale afmetingen moet het product duurzaam en stabiel zijn en een veilige werking garanderen in verschillende, zelfs de meest stressvolle bedrijfsomstandigheden.

Dynamische berekening wordt uitgevoerd om de verschillende kenmerken van de warmtewisselaar bij variabele bedrijfsmodi te bepalen.

Tube-in-tube warmtewisselaars

Laten we eens kijken naar de eenvoudigste berekening van een pijp-in-pijp-warmtewisselaar. Structureel wordt dit type TOA zoveel mogelijk vereenvoudigd. In de regel wordt een heet koelmiddel in de binnenpijp van het apparaat gelaten om verliezen te minimaliseren, en wordt een koelend koelmiddel in de behuizing of in de buitenpijp gelaten. De taak van de ingenieur is in dit geval beperkt tot het bepalen van de lengte van een dergelijke warmtewisselaar op basis van het berekende oppervlak van het warmtewisselingsoppervlak en gegeven diameters.

Hier moet worden toegevoegd dat het concept van een ideale warmtewisselaar wordt geïntroduceerd in de thermodynamica, dat wil zeggen een apparaat van oneindige lengte, waar de koelmiddelen in tegenstroom werken en het temperatuurverschil tussen hen volledig wordt geactiveerd. Het buis-in-buis-ontwerp voldoet het dichtst aan deze eisen. En als je de koelvloeistoffen in tegenstroom laat lopen, dan zal het de zogenaamde "echte tegenstroom" zijn (en niet crossflow, zoals in plaat TOA). De temperatuurkop wordt het meest efficiënt geactiveerd met een dergelijke organisatie van beweging. Bij het berekenen van een pijp-in-pijp-warmtewisselaar moet men echter realistisch zijn en de logistieke component en het installatiegemak niet vergeten. De lengte van de eurotruck is 13,5 meter en niet alle technische lokalen zijn aangepast aan het slippen en installeren van apparatuur van deze lengte.

Aansluitschema's

Een warmtewisselaar die werkt volgens het water-naar-water-principe heeft verschillende aansluitschema's, maar de circuits van het primaire type zijn gemonteerd op de distributieleidingen van het verwarmingsnetwerk (het kan privé zijn of worden verkocht door stadsdiensten), en het secundaire type circuits zijn gemonteerd op de watertoevoerleiding.
Meestal hangt het alleen af ​​van de beslissingen over het project welk type verbinding mag worden gebruikt. Ook zijn het installatieschema en de selectie ervan gebaseerd op de normen van "Ontwerp van verwarmingseenheden" en in de joint venture-norm onder het nummer 41-101-95. Als de verhouding en het verschil tussen de maximaal mogelijke waterwarmtestroom voor warmwatervoorziening en de warmtestroom voor verwarming wordt bepaald in het bereik van ≤0,2 tot ≥1, dan is de basis een aansluitschema in één trap, en als vanaf 0,2≤ tot ≤1, dan van twee graden ...

Standaard

De eenvoudigste en meest kosteneffectieve regeling om te implementeren is parallel. Bij dit schema worden de warmtewisselaars in serie gemonteerd ten opzichte van de regelkleppen, dat wil zeggen de afsluiter, evenals parallel aan het gehele verwarmingsnetwerk. Om een ​​maximale warmte-uitwisseling binnen het systeem te bereiken, zijn hoge verbruikssnelheden van warmtedragers vereist.

Tweetrapsregeling

Tweefasig gemengd systeem
Als u een tweetrapsschema gebruikt, wordt het water daarmee verwarmd in een paar onafhankelijke apparaten of in een monoblokinstallatie. Het is belangrijk om te onthouden dat het installatieschema en de complexiteit ervan afhangen van de algehele netwerkconfiguratie. Aan de andere kant neemt bij een tweetrapsregeling het efficiëntieniveau van het hele systeem toe en neemt ook het verbruik van warmtedragers af (tot ongeveer 40 procent).

Bij dit schema vindt de waterbereiding plaats in twee stappen. Tijdens de eerste stap wordt thermische energie toegepast, waardoor het water wordt verwarmd tot 40 graden, en tijdens de tweede stap wordt het water verwarmd tot 60 graden.

Seriële verbinding

Sequentieel schema in twee fasen
Een dergelijk schema wordt geïmplementeerd in het kader van een van de apparaten voor warmte-uitwisseling van warmwatervoorziening, en dit type warmtewisselaar is veel gecompliceerder qua ontwerp in vergelijking met standaardschema's. Het kost ook veel meer.

Shell and tube warmtewisselaars

Daarom vloeit de berekening van een dergelijk apparaat vaak vloeiend over in de berekening van een buizenwarmtewisselaar. Dit is een apparaat waarin een bundel pijpen zich in een enkele behuizing (omhulsel) bevindt, gewassen met verschillende koelmiddelen, afhankelijk van het doel van de apparatuur. Bij condensors wordt bijvoorbeeld het koudemiddel in de mantel geleid en het water in de leidingen. Met deze methode om de media te verplaatsen, is het handiger en efficiënter om de werking van het apparaat te regelen. In verdampers daarentegen kookt het koelmiddel in de buizen en wordt het tegelijkertijd gewassen door de gekoelde vloeistof (water, pekel, glycolen, enz.). Daarom wordt de berekening van een pijpenbundelwarmtewisselaar beperkt tot het minimaliseren van de grootte van de apparatuur. Al spelend met de diameter van de behuizing, de diameter en het aantal binnenpijpen en de lengte van het apparaat, bereikt de ingenieur de berekende waarde van het oppervlak van het warmtewisselingsoppervlak.

Bepaling van de warmteoverdrachtscoëfficiënt

Voor voorlopige berekeningen van warmtewisselingsapparatuur en verschillende soorten controles worden geschatte waarden van de coëfficiënten gebruikt, gestandaardiseerd voor bepaalde categorieën:

• warmteoverdrachtscoëfficiënten voor het proces van waterdampcondensatie - van 4000 tot 15000 W / (m2K);
• warmteoverdrachtscoëfficiënten voor water dat door leidingen beweegt - van 1200 tot 5800 W / (m2K);
• warmteoverdrachtscoëfficiënten van dampvormig condensaat naar water - van 800 tot 3500 W / (m2K).

De exacte berekening van de warmteoverdrachtscoëfficiënt (K) wordt uitgevoerd volgens de volgende formule:

In deze formule:

• α1 is de warmteoverdrachtscoëfficiënt voor het verwarmingsmedium (uitgedrukt in W / (m2K));
• α2 is de warmteoverdrachtscoëfficiënt voor de verwarmde warmtedrager (uitgedrukt in W / (m2K));
• δst - parameter van de buiswanddikte (uitgedrukt in meters);
• λst - warmtegeleidingscoëfficiënt van het materiaal dat voor de buis wordt gebruikt (uitgedrukt in W / (m * K)).

Zo'n formule geeft een “ideaal” resultaat, dat meestal niet 100% overeenkomt met de werkelijke gang van zaken. Daarom wordt een andere parameter aan de formule toegevoegd: Rzag.

Dit is een indicator van de thermische weerstand van verschillende verontreinigingen die zich vormen op de verwarmingsoppervlakken van de buis (d.w.z. gewone schaal, enz.)

De formule voor de vervuilingsindicator ziet er als volgt uit:

R = δ1 / λ1 + δ2 / λ2

In deze formule:

• δ1 is de dikte van de sedimentlaag aan de binnenkant van de buis (in meters);
• δ2 is de dikte van de sedimentlaag aan de buitenkant van de buis (in meters);
• λ1 en λ2 zijn de waarden van de warmtegeleidingscoëfficiënten voor de overeenkomstige vervuilingslagen (uitgedrukt in W / (m * K)).

Lucht-warmtewisselaars

Een van de meest voorkomende warmtewisselaars van tegenwoordig zijn buizenwarmtewisselaars met ribben. Ze worden ook wel spoelen genoemd. Waar ze ook niet zijn geïnstalleerd, beginnend bij ventilatorconvectoren (van de Engelse fan + coil, dwz "fan" + "coil") in de interne blokken van gesplitste systemen en eindigend met gigantische rookgasrecuperatoren (warmteafvoer uit heet rookgas en overdracht voor verwarmingsbehoeften) in ketelinstallaties bij WKK. Daarom is het ontwerp van een spiraalwarmtewisselaar afhankelijk van de toepassing waar de warmtewisselaar in werking zal treden. Industriële luchtkoelers (VOP's) die zijn geïnstalleerd in snelvrieskamers van vlees, in diepvriezers met lage temperaturen en bij andere voedselkoelingsinstallaties, vereisen bepaalde ontwerpkenmerken voor hun prestaties. De afstand tussen de lamellen (ribben) moet zo groot mogelijk zijn om de continue werkingstijd tussen ontdooicycli te verlengen. Verdampers voor datacenters (datacentra) worden daarentegen zo compact mogelijk gemaakt, waarbij de tussenruimte tot een minimum wordt beperkt. Dergelijke warmtewisselaars werken in "schone zones", omgeven door fijne filters (tot HEPA-klasse), daarom wordt een dergelijke berekening van een buizenwarmtewisselaar uitgevoerd met de nadruk op het minimaliseren van afmetingen.

Platenwarmtewisselaars

Momenteel is er een stabiele vraag naar platenwarmtewisselaars. Volgens hun ontwerp zijn ze volledig inklapbaar en halfgelast, kopergesoldeerd en nikkelgesoldeerd, gelast en gesoldeerd door middel van de diffusiemethode (zonder soldeer). Het thermische ontwerp van een platenwarmtewisselaar is flexibel genoeg en niet bijzonder moeilijk voor een ingenieur. Tijdens het selectieproces kun je spelen met het type platen, de ponsdiepte van de kanalen, het type ribbels, de dikte van staal, verschillende materialen en vooral - talloze standaardmodellen van apparaten met verschillende afmetingen. Deze warmtewisselaars zijn laag en breed (voor stoomverwarming van water) of hoog en smal (scheidende warmtewisselaars voor aircosystemen). Ze worden vaak gebruikt voor faseovergangsmedia, dat wil zeggen als condensors, verdampers, desuperheaters, voorcondensors, enz. Het is iets moeilijker om de thermische berekening uit te voeren van een warmtewisselaar die werkt volgens een tweefasenschema dan een vloeistof-vloeistof-warmtewisselaar, maar voor een ervaren ingenieur is deze taak oplosbaar en niet bijzonder moeilijk. Om dergelijke berekeningen te vergemakkelijken, gebruiken moderne ontwerpers technische computerbases, waar u veel noodzakelijke informatie kunt vinden, inclusief diagrammen van de toestand van elk koudemiddel in elke scan, bijvoorbeeld het CoolPack-programma.

Berekening van een platenwarmtewisselaar - hoe de parameters correct bepalen?

Algemene principes van het ontwerp van warmtevoorzieningsschema's

Het warmtetoevoersysteem is een systeem voor het transporteren van warmte-energie (in de vorm van verwarmd water of stoom) van een warmtebron naar de consument.
Het warmtevoorzieningssysteem bestaat in wezen uit drie delen: een warmtebron, een warmteverbruiker, een warmtenet - dat dient om warmte van een bron naar een verbruiker te transporteren.

1. Stoomketel bij een WKK of stookruimte.
2. Netwerkwarmtewisselaar.
3. Circulatiepomp.
4. Warmtewisselaar voor warmwatervoorzieningssysteem.
5. Warmtewisselaar van het verwarmingssysteem.

Rol van circuitelementen:

• keteleenheid - een warmtebron, overdracht van de verbrandingswarmte van brandstof naar het koelmiddel;
• pompapparatuur - het creëren van een circulatie van het koelmiddel;
• toevoerleiding - levering van verwarmd koelmiddel van de bron naar de consument;
• retourleiding - retour van de gekoelde warmtedrager naar de bron van de consument;
• warmtewisselingsapparatuur - omzetting van warmte-energie.

Temperatuur grafieken

In ons land is kwaliteitsregulering van de warmtevoorziening aan consumenten aangenomen. Dat wil zeggen, zonder de stroomsnelheid van het koelmiddel door het warmteverbruikende systeem te veranderen, verandert het temperatuurverschil aan de inlaat en uitlaat van het systeem.

Dit wordt bereikt door de temperatuur in de aanvoerleiding te veranderen afhankelijk van de buitentemperatuur. Hoe lager de buitentemperatuur, hoe hoger de aanvoertemperatuur. Dienovereenkomstig verandert ook de temperatuur van de retourleiding volgens deze relatie. En alle systemen die warmte verbruiken, zijn ontworpen met deze eisen in gedachten.

De grafieken van de temperatuurafhankelijkheid van het koelmiddel in de aanvoer- en retourleidingen worden de temperatuurgrafiek van het warmtetoevoersysteem genoemd.

Het temperatuurschema wordt bepaald door de warmtetoevoerbron, afhankelijk van zijn capaciteit, de vereisten van verwarmingsnetten en de vereisten van consumenten. Temperatuurcurves worden genoemd naar de maximale temperaturen in de aanvoer- en retourleidingen: 150/70, 95/70 ...

De grafiek in het bovenste gedeelte afsnijden - wanneer de stookruimte niet genoeg capaciteit heeft.

De grafiek in het onderste gedeelte afsnijden - om de werking van de warmwatersystemen te garanderen.

De verwarmingssystemen werken voornamelijk volgens het 95/70-schema om een ​​gemiddelde temperatuur in de verwarmer van 82,5 ° C bij -30 ° C te garanderen.

Indien de gewenste temperatuur in de aanvoerleiding wordt geleverd door de warmtebron, dan wordt de gewenste temperatuur in de retourleiding verzorgd door de warmteverbruiker met zijn warmteverbruikende systeem. Als er een overschatting is van de temperatuur van het retourwater van de consument, dan betekent dit de onbevredigende werking van zijn systeem en brengt het boetes met zich mee, aangezien dit leidt tot een verslechtering van de werking van de warmtebron. Tegelijkertijd neemt de efficiëntie af. Daarom zijn er speciale controle-organisaties die bewaken dat de warmteverbruikende systemen van consumenten de retourwatertemperatuur afgeven volgens het temperatuurschema of lager. In sommige gevallen is een dergelijke overschatting echter bijvoorbeeld toegestaan. bij het installeren van verwarmingswarmtewisselaars.

Het 150/70-schema maakt de overdracht van warmte van een warmtebron met een lager warmtedragerverbruik mogelijk, maar een warmtedrager met een temperatuur boven 105 ° C kan niet aan huisverwarmingssystemen worden geleverd. Daarom wordt het rooster bijvoorbeeld verlaagd met 95/70. Het verlagen gebeurt door een warmtewisselaar te installeren of door retourwater in de toevoerleiding te mengen.

Hydrauliek van het verwarmingsnetwerk

De circulatie van water in warmtetoevoersystemen wordt uitgevoerd door netwerkpompen bij ketelhuizen en verwarmingspunten. Omdat de lengte van de leidingen vrij groot is, neemt het drukverschil in de aanvoer- en retourleidingen, dat de pomp creëert, af met de afstand tot de pomp.

Uit de figuur blijkt dat de meest afgelegen verbruiker de kleinste beschikbare drukval heeft. D.w.z.voor de normale werking van zijn warmteverbruikende systemen is het noodzakelijk dat ze de laagste hydraulische weerstand hebben om ervoor te zorgen dat de vereiste waterstroom erdoorheen stroomt.

Berekening van platenwarmtewisselaars voor verwarmingssystemen

Verwarmingswater kan worden bereid door verwarming in een warmtewisselaar.

Wanneer berekening van een platenwarmtewisselaar om verwarmingswater te verkrijgen, worden de eerste gegevens genomen voor de koudste periode, dat wil zeggen wanneer de hoogste temperaturen vereist zijn en dienovereenkomstig het hoogste warmteverbruik. Dit is het ergste geval voor een warmtewisselaar die is ontworpen voor verwarming.

De eigenaardigheid van het berekenen van een warmtewisselaar voor een verwarmingssysteem is een overschatte retourwatertemperatuur aan de verwarmingszijde. Dit is met opzet toegestaan, aangezien elke oppervlaktewarmtewisselaar in principe het retourwater niet kan afkoelen tot de temperatuur van de grafiek, als water met de temperatuur van de grafiek de inlaat van de warmtewisselaar aan de verwarmde zijde binnenkomt. Meestal is een verschil van 5-15 ° C toegestaan.

Berekening van platenwarmtewisselaars voor warmwatersystemen

Wanneer berekening van platenwarmtewisselaars voor warmwatersystemen De eerste gegevens worden genomen voor de overgangsperiode, dat wil zeggen wanneer de temperatuur van de toevoerwarmtedrager laag is (meestal 70 ° C), het koude water de laagste temperatuur heeft (2-5 ° C) en het verwarmingssysteem nog steeds operationeel - dit zijn de maanden mei-september. Dit is het ergste geval voor de tapwaterwarmtewisselaar.

De ontwerpbelasting voor warmwatersystemen wordt bepaald op basis van de beschikbaarheid op de faciliteit waar de warmtewisselaars van de opslagtanks zijn geïnstalleerd.

Bij afwezigheid van tanks zijn platenwarmtewisselaars ontworpen voor maximale belasting. Dat wil zeggen, warmtewisselaars moeten zelfs bij maximale wateropname zorgen voor verwarming van water.

In aanwezigheid van opslagtanks zijn platenwarmtewisselaars ontworpen voor een gemiddelde belasting per uur. De accumulatortanks worden constant bijgevuld om de piekafname te compenseren. De warmtewisselaars dienen alleen voor het aanvullen van de tanks.

De verhouding tussen de maximale en gemiddelde uurbelasting bereikt in sommige gevallen 4-5 keer.

Houd er rekening mee dat het handig is om platenwarmtewisselaars te berekenen in ons eigen rekenprogramma "Ridan".