Пластинчатые теплообменники являются одними из наиболее востребованных устройств для теплообмена в системах отопления, вентиляции и кондиционирования. Их популярность объясняется компактностью, высокой эффективностью и гибкостью в настройке под конкретные задачи. Правильный расчет пластинчатого теплообменника – ключ к его эффективной работе, минимальным энергопотерям и долгому сроку службы.
В этой статье мы подробно разберем этапы расчета, добавим полезные примеры, и коснемся ключевых технических аспектов, связанных с такими устройствами.
Основные параметры для расчета пластинчатого теплообменника
Прежде чем начать расчет пластинчатого теплообменника, важно собрать исходные данные. Это гарантирует точность расчета и выбор оптимальной модели. Основные параметры:
- Тепловая нагрузка (Q) — количество тепла, которое нужно передать, измеряется в кВт.
- Температура на входе и выходе:
- Горячий теплоноситель: t (горячего теплоносителя на входе) и t (горячего теплоносителя на выходе)
- Холодный теплоноситель: t (хол. вх) и t (хол.вых).
- Расход теплоносителей (G) — объемный или массовый, в м³/ч или кг/с.
- Физические свойства среды: плотность (ρ), теплоемкость (c), вязкость (μ), теплопроводность (λ).
- Допустимое гидравлическое сопротивление (ΔP) для контуров теплообмена.
Шаг 1. Определение тепловой нагрузки
Первый этап расчета — определение тепловой нагрузки. Формула:
Q = G × c × (t_вх – t_вых),
где:
- G — расход теплоносителя, кг/с;
- c — удельная теплоемкость, Дж/(кг·К);
- t_вх и t_вых — температуры теплоносителя на входе и выходе.
Пример:
Для воды с расходом 2 м³/ч (или 0,56 кг/с), охлаждающейся с 80 °C до 60 °C, тепловая нагрузка будет:
Q = 0,56 × 4200 × (80 – 60) = 47 040 Вт или 47,04 кВт.
Шаг 2. Средний логарифмический температурный перепад
Для учета изменения температурного перепада используют формулу:
ΔT_ср.лог = (ΔT_1 – ΔT_2) / ln(ΔT_1 / ΔT_2),
где:
- ΔT_1 = t_гор.вх – t_хол.вых;
- ΔT_2 = t_гор.вых – t_хол.вх.
Пример:
Если t_гор.вх = 90 °C, t_гор.вых = 70 °C, t_хол.вх = 40 °C, t_хол.вых = 60 °C:
ΔT_ср.лог = (90 – 60 – (70 – 40)) / ln((90 – 60) / (70 – 40)) = 25,06 °C.
Шаг 3. Расчет площади теплообмена
Площадь теплообмена определяется по формуле:
F = Q / (K × ΔT_ср.лог),
где:
- Q — тепловая нагрузка, Вт;
- K — коэффициент теплопередачи, Вт/(м²·К);
- ΔT_ср.лог — средний логарифмический перепад температур, °C.
Пример:
При тепловой нагрузке Q = 47,04 кВт, K = 600 Вт/(м²·К), ΔT_ср.лог = 25,06 °C:
F = 47 040 / (600 × 25,06) = 3,12 м².
Шаг 4. Подбор количества пластин
Количество пластин рассчитывается как отношение площади теплообмена к площади одной пластины. Формула:
N = F / F_пласт,
где F_пласт — площадь одной пластины, м² (определяется производителем).
Пример:
Если площадь одной пластины равна 0,25 м², то:
N = 3,12 / 0,25 = 12,5.
Округляем до 14 для учета герметизирующих пластин.
Шаг 5. Гидравлический расчет
Для проверки падения давления используют формулу:
ΔP = ζ × (ρ × v²) / 2,
где:
- ζ — коэффициент сопротивления;
- ρ — плотность жидкости, кг/м³;
- v — скорость жидкости, м/с.
Если ΔP превышает допустимое значение, увеличивают количество каналов или изменяют конструкцию теплообменника.
Пример подбора пластинчатого теплообменника
Предположим, ваша система требует тепловой нагрузки 100 кВт, а площадь теплообмена по расчету составляет 6 м². Для выбора модели можно обратиться к производителю, указав параметры. Если площадь одной пластины равна 0,3 м², потребуется около 20 пластин.
Когда нужно теплообменник пластинчатый купить, важно учитывать не только расчетные параметры, но и такие характеристики, как материал пластин (например, нержавеющая сталь или титан), тип уплотнений (EPDM или Viton) и допустимое давление.
Расчет пластинчатого теплообменника — это ключевой этап для обеспечения его эффективной и долговечной работы. Он включает определение тепловой нагрузки, логарифмического перепада температур, площади теплообмена и проверку гидравлических параметров. Наша компания готова предложить профессиональный расчет и подбор пластинчатого теплообменника адаптированного под ваши задачи.
Мы сотрудничаем с ведущими мировыми производителями, такими как Alfa Laval, SWEP и Danfoss, что позволяет нам предлагать только надежное и сертифицированное оборудование. Если вам нужен качественный теплообменник пластинчатый, купить его вы можете у нас. Мы не только обеспечиваем поставку, но и предоставляем полный комплекс услуг — от расчета и подбора до консультаций по эксплуатации.
