Пластинчасті теплообмінники є одними з найбільш затребуваних пристроїв для теплообміну в системах опалення, вентиляції та кондиціонування. Їх популярність пояснюється компактністю, високою ефективністю та гнучкістю у налаштуванні під конкретні завдання. Правильний розрахунок пластинчастого теплообмінника — ключ до його ефективної роботи, мінімальних енергетичних втрат та довгого строку служби.
У цій статті ми детально розглянемо етапи розрахунку, додамо корисні приклади і торкнемося ключових технічних аспектів, пов’язаних із такими пристроями.
Основні параметри для розрахунку пластинчастого теплообмінника
Перш ніж почати розрахунок пластинчастого теплообмінника, важливо зібрати вихідні дані. Це гарантує точність розрахунку та вибір оптимальної моделі. Основні параметри:
- Теплове навантаження (Q) — кількість тепла, яке потрібно передати, вимірюється в кВт.
- Температура на вході та виході:
- Гарячий теплоносій: t (гарячого теплоносія на вході) та t (гарячого теплоносія на виході).
- Холодний теплоносій: t (хол. вх.) та t (хол.вих.).
- Витрата теплоносіїв (G) — об’ємна або масова, у м³/год або кг/с.
- Фізичні властивості середовища: густина (ρ), теплоємність (c), в’язкість (μ), теплопровідність (λ).
- Допустимий гідравлічний опір (ΔP) для контурів теплообміну.
Крок 1. Визначення теплового навантаження
Перший етап розрахунку — визначення теплового навантаження. Формула:
Q = G × c × (t_вх – t_вих),
де:
- G — витрата теплоносія, кг/с;
- c — питома теплоємність, Дж/(кг·К);
- t_вх і t_вих — температури теплоносія на вході та виході.
Приклад:
Для води з витратою 2 м³/год (або 0,56 кг/с), яка охолоджується з 80 °C до 60 °C, теплове навантаження буде:
Q = 0,56 × 4200 × (80 – 60) = 47 040 Вт або 47,04 кВт.
Крок 2. Середній логарифмічний температурний перепад
Для врахування зміни температурного перепаду використовують формулу:
ΔT_ср.лог = (ΔT_1 – ΔT_2) / ln(ΔT_1 / ΔT_2),
де:
- ΔT_1 = t_гор.вх – t_хол.вих;
- ΔT_2 = t_гор.вих – t_хол.вх.
Приклад:
Якщо t_гор.вх = 90 °C, t_гор.вих = 70 °C, t_хол.вх = 40 °C, t_хол.вих = 60 °C:
ΔT_ср.лог = (90 – 60 – (70 – 40)) / ln((90 – 60) / (70 – 40)) = 25,06 °C.
Крок 3. Розрахунок площі теплообміну
Площа теплообміну визначається за формулою:
F = Q / (K × ΔT_ср.лог),
де:
- Q — теплове навантаження, Вт;
- K — коефіцієнт теплопередачі, Вт/(м²·К);
- ΔT_ср.лог — середній логарифмічний перепад температур, °C.
Приклад:
При тепловому навантаженні Q = 47,04 кВт, K = 600 Вт/(м²·К), ΔT_ср.лог = 25,06 °C:
F = 47 040 / (600 × 25,06) = 3,12 м².
Крок 4. Підбір кількості пластин
Кількість пластин розраховується як відношення площі теплообміну до площі однієї пластини. Формула:
N = F / F_пласт,
де F_пласт — площа однієї пластини, м² (визначається виробником).
Приклад:
Якщо площа однієї пластини становить 0,25 м², то:
N = 3,12 / 0,25 = 12,5.
Округлюємо до 14 для врахування герметизуючих пластин.
Крок 5. Гідравлічний розрахунок
Для перевірки падіння тиску використовують формулу:
ΔP = ζ × (ρ × v²) / 2,
де:
- ζ — коефіцієнт опору;
- ρ — густина рідини, кг/м³;
- v — швидкість рідини, м/с.
Якщо ΔP перевищує допустиме значення, збільшують кількість каналів або змінюють конструкцію теплообмінника.
Приклад підбору пластинчастого теплообмінника
Припустимо, ваша система вимагає теплового навантаження 100 кВт, а площа теплообміну за розрахунком становить 6 м². Для вибору моделі можна звернутися до виробника, вказавши параметри. Якщо площа однієї пластини дорівнює 0,3 м², знадобиться близько 20 пластин.
Коли потрібно теплообмінник пластинчастий купити, важливо враховувати не тільки розрахункові параметри, а й такі характеристики, як матеріал пластин (наприклад, нержавіюча сталь або титан), тип ущільнень (EPDM або Viton) і допустимий тиск.
Розрахунок пластинчастого теплообмінника – це ключовий етап для забезпечення його ефективної та довговічної роботи. Він включає визначення теплового навантаження, логарифмічного перепаду температур, площі теплообміну і перевірку гідравлічних параметрів. Наша компанія готова запропонувати професійний розрахунок і підбір пластинчастого теплообмінника адаптованого під ваші завдання.
Ми співпрацюємо з провідними світовими виробниками, такими як Alfa Laval, SWEP і Danfoss, що дає нам змогу пропонувати тільки надійне і сертифіковане обладнання. Якщо вам потрібен якісний теплообмінник пластинчастий, купити його ви можете у нас. Ми не тільки забезпечуємо поставку, а й надаємо повний комплекс послуг – від розрахунку і підбору до консультацій з експлуатації.
