Расчет теплообменного оборудования
Теплообменник — это индивидуальное инженерное оборудование. Ограничения, которые накладывает стандартизация, неизбежно приводят к потерям тепла и энергии. Поэтому пластинчатые теплообменники всегда подбираются под конкретную теплотехническую задачу. Сначала выполняется расчет теплообменного оборудования — определяется количество, компоновка, материал и толщина пластин, материал уплотнений, — затем рассчитывается его цена.
Нужна помощь в расчете теплообменника?
- Заполним с вами опросный лист;
- Расскажем, где и как получить недостающие данные для расчета;
- Учтем отраслевые стандарты, нормативы, реальный опыт эксплуатации оборудования;
- Выполним технический расчет теплообменника и подготовим коммерческое предложение;
- Обсудим возможные альтернативы.
Документы, которые станут основой для расчета
- Технические условия (ТУ), выданные вашей теплоснабжающей организацией, в которых прописана выделенная мощность и приведены температурные графики (t° теплоносителя на входе и выходе из системы для обоих контуров — горячего и холодного).
- Договор на подключение к теплосети.
- Проект ИТП, техническое задание инженера или технолога (на этом этапе мы можем помочь с формализацией требований к техническим параметрам теплообменника для условий на вашем объекте).
Исходные данные для подбора оборудования
- Тип теплоносителя и его физико-химические свойства.
- Тепловая нагрузка / мощность (в документации значения могут быть приведены в гигакалориях в час, килокалориях в час или киловаттах в час) — сколько тепловой энергии необходимо для отопления, ГВС, ОВиК или технологических процессов, в которых задействован теплообменник.
- Расход массы теплоносителя в обоих контурах, то есть пропускная способность оборудования (измеряется в килограммах в секунду или килограммах в час). В некоторых случаях за основу можно взять документацию гидравлического насоса: объем расхода воды, указанный в м3/час или л/мин, следует умножить на плотность рабочей среды — 0.99913 для холодной воды — получим общий массовый расход теплоносителя.
- Максимально допустимая рабочая температура;
- Давление теплоносителя в системе;
- Температура греющего носителя на входе / выходе;
- Температура нагреваемого носителя на входе / выходе;
- LMTD (Logarithmical. Mean. Temperature. Difference), средний логарифмический температурный напор, — показатель, важный для подбора материала пластин. Рассчитывается по формуле ΔT1 - ΔT2 / (In ΔT1 / ΔT2), где ΔT1 —разность температур на входе и выходе по горячей стороне, а ΔT2 — разность температур на входе и выходе по холодной стороне.
Если у вас нет всей информации для расчета теплообменника, напишите нам на info@teploobmennic.ru.
Большинство необходимых показателей можно получить из имеющейся документации без математических вычислений.
Экспресс-расчет стоимости теплообменника
Расчет теплообменника «с нуля» не понадобится, если у вас уже есть расчетный лист или спецификация.
В отдельных случаях достаточно серийного номера или данных на шильдике теплообменника.
Свяжитесь с инженер ом-консультантом, чтобы получить быстрый расчет.
Виды расчетов теплообменных аппаратов
Пластинчатые теплообменники применяются в системах и технологических процессах с широчайшим диапазоном вариаций по расходам сред, температурным режимам, их колебаниям и отклонениям. Для достижения лучшего баланса эффективности и стоимости владения оборудованием выполняется комплексный технический расчет теплообменного аппарата — тепловой, конструктивный и гидравлический.
Тепловой расчет теплообменника
Если часть данных по теплоносителям, необходимых для технического расчета, остается неизвестной, их можно вычислить посредством теплового расчета. Основой для вычислений являются уравнения теплопередачи и теплового баланса.
Уравнение теплопередачи
Q = K * F * Δtcр
Q — тепловая мощность, Вт
F — площадь рабочей поверхности, м2
K — коэффициент передачи тепла
Δtcр — средняя разность температур рабочих сред на входе в аппарат и на выходе из него
Самый простой способ вычисления рабочей площади теплообменника через уравнение теплопередачи:
F = Q/ k • Δtср
Уравнение теплового баланса
Q = G1c1 (t1вх-t1вых) = G2c2 (t2вых-t2вх)
G1 и G2 — расходы масс греющего и нагреваемого носителей соответственно, кг/ч
c1 и c2 — удельные теплоемкости сред по нормативам, кДж/кг • ºС
t1 и t2 — температура горячего (1) и холодного (2) теплоносителя на входе (вх) и на выходе (вых)
Тепловой расчет позволяет определить расход теплоносителя, тепловую нагрузку и основные показатели качества работы теплообменника — рабочую площадь и температуру рабочей среды в обоих контурах на входе и выходе. Это база, необходимая инженеру для проектирования теплообменников и эксплуатационного контроля.
Конструктивный расчет теплообменника
Может выполняться по упрощенной методике (ориентировочный) или с учетом условий эксплуатации на конкретном объекте (подробный). Задача ориентировочного расчета — подобрать приближенные значения коэффициента теплообмена (по справочным материалам), вычислить рабочую площадь теплообменника (F) и размер проходного сечения.
Ориентировочный конструктивный расчет позволяет очертить круг оборудования, удовлетворяющего требованиям к поверхности теплообмена, для которого в дальнейшем будут индивидуально рассчитываться дополнительные показатели.
Например, соотношение количества ходов греющей и нагреваемой среды в конструкции пластинчатого теплообменника может быть определено по формуле:
Xгр/Xнагр = (Gгр/Gнагр)0,636 • (∆Pгр/∆Pнагр)0,364 • (1000 – tнагр ср/ 1000 – tгр ср)
Хгр — количество ходов греющей среды
Хнагр — количество ходов нагреваемой среды
Gгр, нагр — расход теплоносителей в горячем и холодном контуре, кг/ч
∆Pгр, нагр — перепад давления теплоносителей в горячем и холодном контуре, кПа
tгр, нагр ср — средняя температура теплоносителей в горячем и холодном контуре, C°
Если полученное соотношение <2, используется симметричная компоновка теплообменника, при соотношении >2 — несимметричная.
Методы конструктивного расчета позволяют с высокой точностью определить оптимальные параметры теплообменного оборудования: количество, компоновку и материал пластин, типоразмер рамы, тип присоединений и др.
Гидравлический расчет теплообменника
Основная задача гидравлического расчета — определить величину гидравлического сопротивления, которое теплообенник вносит в систему теплотехнических трубопроводов, и рассчитать мощность, необходимую для перемещения теплоносителя.
Проще говоря, рабочая среда должна подаваться в теплообменник под достаточным давлением, чтобы преодолеть гидравлическое сопротивление и компенсировать потери напора при прохождении теплоносителя по каналам. Расчет отвечает на вопрос, какое давление будет достаточным.
Второй важный аспект гидравлического расчета: зная перепады давления при прохождении рабочей среды через теплообменник, можно подобрать оптимальные переходные сечения элементов.
Насколько точным будет расчет в онлайн-калькуляторе?
В онлайн-калькуляторах используются стандартные формулы расчета, часть из них мы привели выше. Если задача не имеет выраженной отраслевой специфики (например, нужен подбор теплообменника для отопления и ГВС) и у вас есть все вводные данные из ТУ теплоснабжающей организации, результат может быть достаточно точным и реалистичным — но это не отменяет необходимости сверить его со специалистом.
Скорее всего потребуются корректировки. В стандартном функционале невозможно учесть все факторы, влияющие на процесс теплообмена: потери энергии, коэффициенты теплоотдачи, особенности конструкции и многое другое.
Профессиональный расчет теплообменника сэкономит ваше время и сведет к минимуму погрешность при определении технических параметров и итоговой стоимости оборудования.
- Комментарии