пятница, 26 октября 2018 г.

Пластинчатый теплообменник — устройство, виды и принцип работы

Услуги сантехника в Москве и Московской области

Что за устройство «пластинчатый теплообменник», как устроен, где применяется. В этой статье мастер сантехник рассмотрит принцип работы пластинчатого теплообменника.

Устройство пластинчатого теплообменника

Услуги сантехника в Москве и Московской области

Пластинчатые теплообменники относятся к классу рекуперативных теплообменников и представляют собой аппараты, теплообменная поверхность которых образована набором тонких штампованных металлических пластин. Пластины теплообменника, собранные в единый пакет, образуют между собой каналы, по которым протекают теплоносители, обменивающиеся тепловой энергией. Каналы с теплоносителями А и В чередуются между собой.

Основные размеры и параметры наиболее распространенных в промышленности пластинчатых теплообменников определены ГОСТ 15518—83. Их изготовляют с поверхностью теплообмена от 2 до 600 м2 в зависимости от типоразмера пластин; эти теплообменники используют при давлении до 1,6 МПа и температуре рабочих сред от —30 до +180° С для реализации теплообмена между жидкостями и парами (газами) в качестве охладителей, подогревателей и конденсаторов.

Услуги сантехника в Москве и Московской области

Пластинчатый теплообменник состоит из следующих элементов: 
  • Недвижимая плита.
  • Подвижная плита.
  • Патрубки с резьбовым соединением, фланцевым соединением и приваренным соединением.
  • Пакет скрепленных герметично пластин.
  • Направляющая нижняя и верхняя.
  • Резьбовые стойки для крепления, шпильки для крепления.
Пластины теплообменника штампуются из тонких листов стали толщиной до 1,0 мм. Проточную часть пластин делают ребристой или гофрированной (для турбулизации потока и увеличения поверхности теплообмена). Могут изготавливаться из стали, меди, графита, гофрированного титана. Смотря где будет применяться пластинчатый теплообменник. Сложные сплавы выбираются для противостояния негативному воздействию среды. К примеру, титановые пластины для теплообменников подойдут для судов дальнего плавания (в данном случае среда – морская вода).

К пластинам теплообменника прикрепляются прокладки из резины. Теплоносители двигаются или параллельно пластинам, или через отверстия в другой канал. Работа теплоносителей в ПТО происходит противотоком, прямотоком и по смешанной схеме.

Услуги сантехника в Москве и Московской области

Подбор пластинчатого теплообменника для отопления и его расчёт осуществляется при помощи программного обеспечения, специально подготовленного для этих целей.

Параметрами являются:
  • Первоначальная температура теплоносителя;
  • Желаемая температура нагрева жидкости;
  • Нужный расход нагреваемой среды;
  • Расход теплоносителя.
Типы пластинчатых теплообменников

Пластинчатые теплообменники разделяют по степени доступности поверхности теплообмена для механической очистки и осмотра:
  • Разборные
  • Полуразборные (полусварные)
  • Неразборные (паяные и сварные)
Наиболее широко применяют разборные пластинчатые теплообменники, в которых пластины отделены одна от другой резиновыми уплотнениями. Монтаж и демонтаж этих аппаратов осуществляют достаточно быстро, очистка теплообменных поверхностей требует незначительных затрат труда.

Разборный пластинчатый теплообменник

Разборный пластинчатый теплообменник состоит из пакета рабочих пластин, уплотнений, передней неподвижной плиты, верхней и нижней направляющих, задней подвижной плиты, задней стойки (штатива), комплекта стяжных болтов и гаек, патрубков для подключения входа и выхода рабочих сред. Верхняя и нижняя направляющие крепятся на передней неподвижной плите и штативе. На направляющие навешиваются пластины и задняя плита. С помощью комплекта болтов и гаек стягиваются передняя и задняя плиты, которые стягивают между собой набор рабочих пластин.

Услуги сантехника в Москве и Московской области
На картинке разборный пластинчатый теплообменник. Расшифровка обозначений: 1 – передняя неподвижная плита, 2 – верхняя направляющая, 3 – задняя подвижная плита, 4 – задняя стойка (штатив), 5 – рабочая пластина, 6 – уплотнения, 7 – нижняя направляющая, 8 – патрубки, 9 – ролики для перемещения пластин вдоль направляющих, 10 – шильд с названием и техническими данными

У однозаходного пластинчатого теплообменника все входы и выходы находятся на передней плите. Чтобы закрепить пластинчатый теплообменник к полу или фундаменту предусмотрены лапки с отверстиями под крепление на неподвижной плите и штативе.

Теплообменные пластины имеют четыре проходных отверстия, которые образуют две изолированные одна от другой системы каналов. Для уплотнения пластин и каналов имеются резиновые прокладки. Прокладка 6 уложена в паз по контуру пластины и охватывает два отверстия на пластине, через которые происходят приток и вывод теплоносителя в канал между смежными пластинами, а также герметизирует два других отверстия на пластине. Уплотнительные прокладки крепятся на пластине таким образом, что после сборки и сжатия пластины в аппарате образуют две системы герметичных межпластинных каналов, по которым протекают жидкости, участвующие в теплообмене.

Разборные пластинчатые теплообменники изготовляют в пяти исполнениях, в том числе на консольной раме, на двухопорной раме, на трехопорной раме.

Уплотнения разборного пластинчатого теплообменника

Услуги сантехника в Москве и Московской области

Резиновые уплотнения полностью изолируют контуры разборного пластинчатого теплообменника, что исключает возможность перетечек. Таким образом образуется две системы герметичных каналов. Уплотнение представляет собой цельную резиновую прокладку, которая устанавливается в специальной уплотнительной канавке в пластине и сажается на эпоксидный клей или фиксируется клипсами, что позволяет выдерживать высокие давления. Схема установки уплотнений с фиксирующими замками обеспечивает их быструю и легкую замену. Однако прокладки с фиксирующими клипсами не рекомендуется применять в случаях, когда требуется частое вскрытие теплообменника и когда в качестве одной из сред используются окисляющие растворы.

Крепление уплотнений на клипсах:
  • Клипсы располагаются отдельно от основной части уплотнения
  • Несмотря на повреждение одной из клипс, уплотнение не смещается и остается на месте
  • В большинстве случаев используется крепление Clip-on
Диапазон рабочих характеристик

Диапазон мощностей разборных пластинчатых теплообменников простирается от нескольких сотен киловатт до десятков мегаватт. Максимальные значения мощности ограничены лишь максимально возможными размерами самого теплообменника и количеством пластин. Такие аппараты используют в различных отраслях промышленности, где требуется снимать большую тепловую нагрузку.

Границы применения разборных пластинчатых теплообменников определяются материалом уплотнений между пластинами, которые изготавливаются из различных видов резин и каучуков.

Диапазон температур рабочих сред: от -50 до 200 С. Диапазон давлений рабочих сред: до 2,5 МПа (в зависимости от производителя и модели аппарата)

Преимущества разборных пластинчатых теплообменников
  • Относительно небольшие габаритные размеры
  • Простота сервисного обслуживания. Разборная конструкция позволяет легко очищать пластины и каналы теплообменника
  • Возможность изменения мощности теплообменника путем изменения количества и типа пластин
  • Ремонтопригодность. В случае появления протечек можно произвести замену пластин и уплотнений.
Недостатки разборных пластинчатых теплообменников

Разборный пластинчатый теплообменник имеет межпластинчатые уплотнения, применение которых накладывает некоторые ограничения на применение данных аппаратов:
  • Ограничение температур и давлений рабочих сред
  • Невозможность применения некоторых рабочих сред, активных относительно материалов уплотнений
  • Серийно выпускаемые разборные пластинчатые теплообменники могут работать с загрязненными рабочими средами при размере твердых включений не более 4 мм.
Полусварной пластинчатый теплообменник

Полусварной пластинчатый теплообменник состоит из набора сварных модулей. Каждый модуль образован двумя теплообменными пластинами, сваренными между собой лазерной сваркой. Модули стянуты в единый пакет торцевыми плитами с помощью болтов. Каналы между двумя сварными модулями уплотняются резиновыми прокладками аналогично разборным теплообменникам.

Полусварной пластинчатый теплообменник используется, когда один из теплоносителей имеет высокое давление или температуру или является опасным веществом. Данное вещество протекает по каналам, образованным сваренными между собой пластинами. Необходимо, чтобы это вещество не оставляло загрязнений, удаление которых потребовало бы разборки теплообменника. Отсутствие резиновых прокладок в сварных модулях, как элементов наиболее подверженных разрушению при работе в агрессивных условиях, гарантирует герметичность контура. Материалы пластин аналогичны материалам разборных теплообменников – нержавеющие стали AISI304 и AISI316, титан и др. В остальном полусварной пластинчатый теплообменник по конструкции повторяет разборный.

Области применения полусварного пластинчатого теплообменника

В системах холодоснабжения полусварной пластинчатый теплообменник используется в качестве испарителя и конденсатора. Хладагент (фреон) протекает внутри сварных модулей, возможность его утечки при этом исключена.

В теплоснабжении, где греющим теплоносителем является пар высокого давления.

Нагрев и охлаждение агрессивных сред в технологических процессах различных отраслей промышленности.

Преимущества и недостатки полусварных пластинчатых теплообменников

Говоря о преимуществах и недостатках полусварных пластинчатых теплообменников стоит помнить, что конструктивно они схожи с разборными пластинчатыми теплообменниками. Поэтому все плюсы и минусы разборных теплообменников относятся и к полусварным. Помимо этого полусварной пластинчатый теплообменник имеет и свои характерные преимущества. Основным таким преимуществом является возможность его применения для агрессивных сред и сред с предельными параметрами. Из очевидных недостатков можно выделить невозможность механической чистки контура, который образован сварными модулями

Полусварные пластинчатые испарители

При реконструкции существующих и проектировании новых систем холодоснабжения современные предприятия, как правило, отказываются от использования малоэффективных трубчатых, кожухотрубных и панельных теплообменников в пользу пластинчатых аппаратов, которые отличаются более высоким коэффициентом теплопередачи, меньшими габаритными размерами, меньшей массой и аммиакоемкостью. Немаловажным фактором, влияющим на выбор пластинчатых теплообменников, является простота их конструкции, что позволяет квалифицированному персоналу предприятия самостоятельно (не привлекая сторонних специалистов), без применения специального оборудования производить ремонтные и профилактические работы, а также очистку теплопередающих поверхностей пластин от отложений и загрязнений.

Полусварные пластинчатые теплообменники особенно эффективны в составе аммиачных холодильных установок. Применяются они как испарители, конденсаторы аммиака, как утилизаторы тепла и переохладители жидкого аммиака (конденсата). Также они используются в качестве теплообменников для охлаждения масла и других жидкостей.

Если в аммиачных холодильных машинах испарителями служат полусварные пластинчатые теплообменники – на первый план выходят все преимущества теплообменных аппаратов закрытого типа:
  • Сокращается потребление электроэнергии циркуляционным насосом;
  • В связи с отсутствием аэрации хладоносителя уменьшается коррозионное воздействие на внутренние поверхности теплообменных пластин;
  • Практически исключается теплоприток в систему через внешнюю поверхность аппарата;
  • Становится ненужным применение мешалки для циркуляции хладоносителя и, как следствие, исключаются утечки хладоносителя через ее сальниковые уплотнения;
  • Исключаются утечки хладоносителя через выводы секций к масляному коллектору;
  • Становится возможным произвольное размещение теплообменника по высоте безотносительно к положению охлаждающих приборов.
  • В случае остановки насосов циркуляции – исключается перелив хладоносителя.
Гофрированная поверхность теплообменных пластин создает в потоке жидкости турбулентные возмущения, благодаря которым поверхности самоочищаются, что увеличивает срок эксплуатации теплообменников. Так же за счет возможности добавления (удаления) теплообменных пластин (кассет) появляется возможность подбирать оптимальную площадь теплообменной поверхности и, тем самым, наращивать (снижать) мощность теплообменника. Как правило, для каждого конкретного случая, подбор оптимальных параметров производится на основании технико-экономических расчетов.

Благодаря той же турбулизации потока и минимальной разницы температур между средами применяя полусварные пластинчатые испарители можно получать воду с температурой близкой к точке замерзания без риска замерзания воды и разрушения испарителя. Более того, правильно рассчитав оптимальные параметры работы пластинчатого испарителя, точно отрегулировав давление (температуру) кипения хладагента и применив защиту от замораживания – на выходе пластинчатого теплообменника можно получить переохлажденную воду с ледяными кристалликами.

Полусварные пластинчатые конденсаторы

При использовании в качестве аммиачных конденсаторов полусварных пластинчатых теплообменников заказчик приобретает следующие преимущества:
  • Из-за простоты конструкции повышается ремонтопригодность аппарата, возрастает удобство его разборки – сборки. Не демонтируя подводящих трубопроводов аппарат можно разобрать в габаритах рамы пластинчатого конденсатора.
  • Меньшие, по сравнению с кожухотрубными конденсаторами, габаритные размеры и вес пластинчатых конденсаторов сочетаются с более высокими (в 4-5 раз) коэффициентами теплопередачи.
  • Кассетная конструкция полусварных пластинчатых теплообменников позволяет увеличивать (уменьшать) площадь теплообмена, регулируя, тем самым, мощность и производительность теплообменника.
  • Обусловленная геометрией внутренних поверхностей высокая турбулентность внутриканального потока, приводит к самоочищению этих поверхностей, что увеличивает срок эффективной эксплуатации пластинчатого аммиачного конденсатора и снижает затраты на его профилактическое обслуживание.
Полусварные пластинчатые форконденсаторы, переохладители и маслоохладители

Простота обслуживания и конструкционные особенности полусварных пластинчатых теплообменников обеспечивают высокую универсальность их применения. Так аммиачные полусварные пластинчатые теплообменники используются не только как испарители и конденсаторы в холодильных установках, но и для других технологических целей. Например большой эффект дает применение пластинчатых теплообменников для утилизации теплоты перегретых паров аммиака. При этом, учитывая высокотемпературный потенциал охладительного цикла, применение полусварных пластинчатых теплообменников в качестве форконденсаторов позволяет осуществлять нагрев воды для технологических нужд и отопления помещений нагретым теплоносителем.

С другой стороны для повышения холодопроизводительности и теплоэнергетических показателей работы холодильной установки эффективно использовать полусварные пластинчатые теплообменники в качестве переохладителей жидкого аммиака. Кроме того, при их использовании для охлаждения масла в винтовых компрессорах исключается перегрев компрессора и снижается тепловая нагрузка на масло, что увеличивает срок интенсивной эксплуатации компрессора между заменами масла.

Паяный неразборный пластинчатый теплообменник

Услуги сантехника в Москве и Московской области

Паяный пластинчатый теплообменник состоит из набора металлических гофрированных пластин, изготовленных из нержавеющей стали, которые соединены между собой посредством пайки в вакууме с использованием медного или никелевого припоя. На лицевой пластине (в классическом исполнении) расположены патрубки для подключения трубопроводов теплоносителей, выполненные из нержавеющей стали. Конструкция классического пластинчатого паяного теплообменника показана на рисунке:

Услуги сантехника в Москве и Московской области

У соседних пластин углы между гофрами направлены в противоположные стороны. Точки, в которых стенки гофров соприкасаются, играют роль опорных точек для пакета пластин. Несколько таких точек выделены красным цветом на схеме:

Услуги сантехника в Москве и Московской области

Для сопротивления давлению теплоносителей паяные пластинчатые теплообменники, помимо пайки по контуру пластин, дополнительно пропаяны во всех указанных точках. Таким образом, увеличивается рабочий диапазон давлений, который может достигать 40-45 бар.

В отличие от разборных пластинчатых теплообменников, на краях пластин отсутствуют желобки для уплотнителей. Вместо этого край каждой пластины загибается вниз и соприкасается с соседней пластиной. Между пластинами помещается тонкая медная фольга, такого же размера, как и сами пластины. Пакет пластин зажимается между двумя более толстыми гладкими плитами, к которым присоединяются входные патрубки, и затем производится пайка пакета в вакуумной печи.

В большинстве паяных пластинчатых теплообменников в качестве припоя используется медь. Такие теплообменники называют меднопаянными. В случае если один из теплоносителей агрессивен по отношению к меди (например аммиак), используют никельпаяные теплообменники.

Конструкция пластин паяного пластинчатого теплообменника

Канал, образованный двумя пластинами с глубокими остроугольными гофрами, создает небольшой перепад давлений и имеет небольшой коэффициент теплопередачи для данного расхода теплоносителя. С увеличением угла между гофрами и (или) уменьшением их глубины соответственно увеличиваются перепад давлений и коэффициент теплопередачи. Увеличение длины пластин имеет почти такой же эффект, как и уменьшение глубины или увеличение угла между гофрами. Перепад давлений увеличивается из-за большей длины потока. Теплопередача также увеличивается, но не из-за увеличения коэффициента теплопередачи, а из-за большей площади теплообмена.

Пластина с острыми углами – это пластина L-типа (от английского low – низкий, малый).

Пластина с тупыми углами – это пластина Н-типа (от английского high – высокий, большой).

Канал, образованный L-пластиной и Н-пластиной, – это канал М-типа (от английского medium – средний).

М-пластин не существует.

В зависимости от тепловой нагрузки любой из типов пластин может оказаться оптимальным для решаемой задачи. Вообще говоря, для режимов с большими объемными расходами теплоносителей и небольшой теплопередачей (низкая теплоемкость или небольшое изменение температуры) необходимы L-каналы. Хорошим примером такого теплоносителя является воздух при окружающем давлении. Для него необходима такая предельная форма L-каналов, что применение пластинчатого теплообменника теряет практическую ценность.

Для режимов с малыми объемными расходами, но большой теплопередачей (большая теплоемкость, изменение фазового состояния или большой перепад температуры) предпочтительнее Н-каналы. Хорошим примером в данном случае является изменение фазового состояния хладагентов. Поэтому почти всегда, когда в холодильном цикле требуется обеспечить передачу теплоты, используются Н-каналы. Они является стандартным типом пластин в холодильных паяных пластинчатых теплообменниках.

Теоретически, можно комбинировать каналы разных типов в одном паяном пластинчатом теплообменнике, т.е. после нескольких Н-каналов расположить М-каналы. В результате мы получим теплообменник с тепловой мощностью, промежуточной между Н и М-каналами. Это очень распространенный метод изменения тепловой мощности паяного пластинчатого теплообменника. Однако в случае теплопередачи с изменением фазового состояния такое комбинирование приведет с серьезным нарушениям в распределении теплоносителей между первым Н-каналом и последним М-каналом. Поэтому в холодильных пластинчатых теплообменниках данный метод не используется.

Области применения

Паяный пластинчатый теплообменник широко применяется в системах теплоснабжения в качестве нагревателя воды, в холодоснабжении и кондиционировании в качестве испарителя и конденсатора, в гидросистемах в качестве охладителя масла.

Преимущества
  • Высокая надежность
  • Компактная конструкция
  • Простота монтажа
  • Самоочистка каналов за счет высокой турбулизации потока
  • Экономическая эффективность
Недостатки

Непригоден для ремонта. В случае возникновения течи паяный пластинчатый теплообменник необходимо менять.

Подключение пластинчатых теплообменников

Классическая схема подключения пластинчатых теплообменников имеет патрубки входа и выхода теплоносителей на передней плите. В большинстве случаев входы и выходы расположены таким образом, чтобы обеспечить противоток теплообменных сред. Работа пластинчатого теплообменника с противотоком рабочих сред показана на видео:


Существуют конструкции пластинчатых теплообменников, в которых патрубки входа и выхода теплоносителей расположены как на передней, так и на задней плите:


Присоединение к входам и выходам рабочих сред осуществляется с помощью фланцевых соединений, соединений под сварку (стальная труба) или резьбового соединения. Возможно также отсутствие какого-либо патрубка на входе или выходе теплоносителя. В таком случае вокруг отверстия на плите выполняются отверстия с внутренней резьбой под шпильки, с помощью которых можно подсоединить трубопровод с теплоносителем с применением термостойкого резинового или каучукового уплотнения.

Пластины для пластинчатых теплообменников

Услуги сантехника в Москве и Московской области

Серийно выпускаемые пластинчатые теплообменники комплектуют пластинами, штампованными из листового металла толщиной до 1 мм. В качестве материала применяется коррозионностойкая сталь, титан, специальные сплавы. Пластины пластинчатого теплообменника имеют гофрированную поверхность для турбулизации потоков в каналах, что повышает эффективность теплопередачи и препятствует отложению загрязнений. Гофры пластин обычно имеют в сечении профиль равностороннего треугольника. Чем тупее угол, под которых расположены гофры пластины, тем большее сопротивление создается в каналах, чем острее угол, тем меньше сопротивление и выше скорость потоков.

Расчет пластинчатых теплообменников

Расчет пластинчатых теплообменников на прочность сводится к расчету нажимных и промежуточных плит, пластин, штанг, стяжных болтов, коллекторов, днищ и крышек.

При проектировании и подборе производятся тепловые и гидравлические расчеты с целью определения всех характеристик пластинчатого теплообменника, а также параметров процесса теплопередачи. Далее приведен упрощенный расчет пластинчатого теплообменника для примера. Итак, пластинчатый теплообменник уже спроектирован. Он состоит из 101 пластины, которые образуют 100 каналов. Половина из них зарезервирована для потока горячей воды, другая половина для потока холодной воды. Два внешних канала, один горячий и один холодный, будут иметь теплопередачу только на одной стороне, т.к. со второй стороны канала с водой нет. Помним об этом, но не учитываем данное в примере:
  • Количество пластин 100 (101) [-]
  • Длина пластины 8.000 [m]
  • Ширина пластины 0.500 [m]
  • Толщина пластины 0.002 [m]
  • Ширина холодного и горячего каналов 0.008 [m]
  • Температура горячей воды 353.15 [K]
  • Температура холодной воды 293.15 [K]
  • Массовый расход горячей и холодной воды 400.0 [kg/s]
  • Коэффициент загрязнения на горячей и холодной стороне 0.00005 [m2W/K]
  • Теплопроводность материала пластин 50 [W/m/K]
Свойства воды приняты для средних температур. Так как температуры горячей и холодной воды на входе составляют 80 и 20 градусов по Цельсию, соответственно, средняя температура составляет 50 градусов. Для расчета пластинчатого теплообменника вручную пренебрегаем изменением коэффициента теплопередачи при изменении температуры воды. Значения на каждой из сторон будет меняться противоположно.
  • Площадь теплообменной поверхности A_hx = 8.000 * 0.500 * 100 = 400 [m2]
  • Количество горячих и холодных каналов N_ch = 50 [-]
  • Площадь сечения одного канала A_fch = 0.008 * 0.5 = 0.004 [m2]
  • Периметр сечения канала C_fch = 2 * (0.008 + 0.5) = 1.016 [m]
  • Гидравлический диаметр D_hyd = 4 * A_fch / C_fch = 0.015748 [m]
  • Площадь сечения для жидкости A_flow = N_ch * A_fch = 0.2 [m2]
  • Массовый расход жидкости G = M_flow / A_flow = 400.0 / 0.2 = 2000.0 [kg/m2/s]
  • Плотность воды при 50°C u_w = 0.000525 [Pa.s]
  • Теплопроводность воды при 50°C k_w = 0.6435 [W/m/K]
  • Коэффициент Рейнольдса Re = G * D / u_w = 59993 [-]
  • Коэффициент Прандтля для воды при 50°C Pr = 3.555 [-]
  • Коэффициент теплопередачи на горячей и холодной стороне U_w = 0.023 * k_w/D_hydr * Re^0.8 * Pr^0.4 = 10372 [W/m2/K]
  • Коэффициент теплового сопротивления пластины на м2 R_pl = thickness/cond = 0.002 / 50 = 0.00004 [m2W/K]
  • Общее сопротивление теплопередаче на м2 R_t = 2/U_w + 2 * R_foul + R_pl 
  • R_t = 2/10372 + 2*0.00005 + 0.00004 = 0.0003328 [m2W/K]
  • Общий коэффициент теплопередачи U_oa = 1 / R_t = 3004.6 [W/m2/K]
Общий коэффициент теплопередачи посчитан. Мы имеем следующие уравнения:
  • Q_transferred = delta_T_mean * U_oa * A_hx (ур.1)
  • Q_fluid = delta_T_fluid * M_flow * Cp_fluid (ур.2)
Поскольку жидкости и их массовые расходы одинаковы с обеих сторон, delta_T_mean равна разности начальной температуры (ITD=T_hot,in-T_cold,in) минус delta_T_fluid, или:
  • delta_T_mean = ITD – delta_T_fluid (ур.3)
Вставляем это в (ур.1), вычисляем (ур.1) и (ур.2), получаем:
  • (ITD – delta_T_fluid) * U_oa * A_hx = delta_T_fluid * M_flow * Cp_fluid (ур.4)
Вычисляем delta_T_fluid :
  • delta_T_fluid = ITD * U_oa*A_hx / (U_oa*A_hx  +  M_flow*Cp_fluid) (ур.5)
Изменение температуры воды в каждом контуре:
  • delta_T_fluid = 60.0 * 3004.6*400.0 / (3004.6*400.0 + 400.0*4035) = 25.61 [K]
Расчетная мощность пластинчатого теплообменника:
  • Q_fluid = M_flow * Cp * delta_T_fluid = 400.0 * 4035 * 25.61 = 41334540 [W] или 41.33 [MW]
Температура на выходе горячей стороны: 80 – 25.61 = 54.39°С 
Температура на выходе холодной стороны: 20 – 25.61 = 45.61°С

Расчет пластинчатого теплообменника вручную дает некоторую погрешность, т.к. не учитывает изменение свойств жидкости и материалов при изменении их температуры. Данный метод расчета значительно упрощен, но в более сложных случаях, когда в процессе теплопередачи происходят фазовые изменения сред, он позволяет быстро провести оценочный расчет основных параметров.

На практике расчет пластинчатого теплообменника производится с помощью специальных расчетных программ. Каждый производитель имеет собственное программное обеспечение, которое позволяет быстро подобрать теплообменник и рассчитать все необходимые характеристики.

Видео

В сюжете - Принцип работы теплообменника для систем отопления


Таким образом, устройство и принцип работы теплообменников влияет на работу различных сфер, среди которых как промышленное производство, так и объекты общественного и культурного значения. Вместе с этим их использование возможно и в частных жилых домах, где вопрос поддержки температуры стоит наиболее остро. Установка и монтаж теплообменников может быть произведён как самостоятельно, так и при помощи специалистов. Смысл же устройства состоит в равномерном распределении тепла на помещение.

Комментариев нет:

Отправить комментарий