Навигация
Чтобы правильно выбрать модель теплообменника (разборного пластинчатого или паяного), надо рассчитать нужную мощность оборудования.
Какие данные нужны для расчетов
Принцип работы теплообменника – передача тепла от нагретой среды, циркулирующей по пластинам в одном контуре, к холодной среде, находящейся в другом контуре теплообменника.
Значит, для расчета мощности любого теплообменника надо знать характеристики теплоносителя (нагретой среды) и нагреваемой среды. Это характеристики вязкости и теплоемкости.
Теплоемкость показывает, какое количество тепла может получать и отдавать теплоноситель. От характеристик вязкости зависит, с какой скоростью будет двигаться вода или пар по каналам теплообменника. Также параметры вязкости влияют на подбор мощности насосного оборудования, которое перекачивает теплоноситель. Для масел мощность насоса должна быть больше.
Чаще всего в теплообменниках используется вода. Ее теплоемкость составляет 1,163 Вт/кг*К. Но в качестве теплоносителя также может использоваться пар, масло. При расчете теплообменников, в которых применяется масло или пар, требуется учитывать не только вязкость, но и плотность среды, что серьезно усложняет подсчеты. Поэтому будем рассматривать расчет мощности для теплообменника с системой вода/вода.
Для расчетов также нужны показатели нагрева теплоносителя на входе и выходе из теплообменника. Важно знать, до какой температуры надо довести греющую среду, чтобы нагреть до нужных параметров воду, в нагреваемом контуре теплообменника.
Например, теплоноситель подается в теплообменное оборудование нагретым до 95 градусов (показатель Т1), а на выходе остывает до 70 градусов (показатель Т2).
Потребляющая тепло сторона контура теплообменника на входе имеет температуру 5 градусов (Т3), а на выходе нагревается до 60 градусов (Т4).
Для расчета мощности нужна разница (дельта) температур как греющей, так и нагреваемой среды.
Также для расчетов и подбора типа уплотнений, нужно знать максимальную температуру нагрева теплоносителя.
Еще для определения мощности, нужен общий объем воды, который надо нагреть или охладить в теплообменнике (V) за определенное время, измеряется в м3/час или литрах/час.
Итак, для расчетов нам нужны следующие данные:
- Температура нагрева на выходе и на входе в теплообменник
- Максимальная температура нагрева
- Объем прокачиваемой жидкости за единицу времени
- Коэффициент теплопроводности теплоносителя
Теперь узнаем, как можно посчитать мощность теплообменного оборудования.
Как можно сделать расчет мощности теплообменника
Самый простой и понятный способ – приблизительный. Определяется по целевому назначению эксплуатации теплообменника.
Для системы отопления при расчетах берется усредненное значение мощности теплообменника – нужен 1 кВт на 10 м2 площади помещения. Надо учитывать, что этот показатель подходит для высоты потолков не более 2.5 метра. Значит, для обогрева комнаты 20 м2, нужен теплообменник с мощностью 2 кВт, как модель Alfa Laval MX25.
Для сетей ГВС, при расходе горячей воды 150 литров в час, при нагреве до 60 градусов, нужен теплообменник мощностью 10 кВт. Значит, для расхода в 300 литров, нужно оборудование мощностью 20 кВт, как в теплообменнике Alfa Laval AC30EQ.
При устройстве системы теплый пол, за единицу расчета мощности принимается 0.15 кВт на каждый квадратный метр площади. Для 10 м2 теплого пола, нужен теплообменник на 1.5 кВт, для 20 м2, нужна мощность 3 кВт, например, модель Alfa Laval TL10.
Для подогрева воды в бассейне, при расчетах, принимают за средний расчетный показатель 0.75 кВт мощности на 1 м3 (для закрытых бассейнов) и 1 кВт мощности на 1 м3 для открытых бассейнов.
Расчет мощности теплообменника по формуле
Формула для определения мощности теплообменника:
N = C x (T2 – T1) / т x V
- N – мощность теплообменника (кВт)
- С – теплоемкость теплоносителя
- Т2 – температура нагретого теплоносителя (градусы)
- Т1 – температура теплоносителя на входе в теплообменник (градусы)
- т – время нагрева (часы, минуты, секунды)
- V – прокачиваемый объем теплоносителя, который надо нагреть или охладить за определенное время.
Подставив данные, полученные от снабжающей теплосети, можно легко рассчитать нужную мощность теплообменника.
Сложные теплотехнические расчеты
Для сложных инженерных систем отопления, ГВС, кондиционирования, кроме температуры нагрева/охлаждения, надо учитывать много других параметров работы сети. Для этого проводятся гидравлический расчет давления в системе, также учитываются риски перепадов давления.
В гидравлических расчетах принимается во внимание скорость движения теплоносителя по пластинам теплообменника. Обязательно рассчитывается замедление и ускорение движения теплоносителя, для обеспечения равномерного теплообмена по всей поверхности пластин.
В гидравлических расчетах для пластинчатых теплообменников, учитывается тип используемых уплотнителей. Подбираются варианты уплотнений для конкретных рабочих температур, характеристик теплоносителя.
В компоновочных расчетах, при определении нужного количества пластин, учитываются параметры давления, пропускная способность теплообменника, подбираются оптимальные диаметры входных и выходных трубопроводов.
Теплотехнические и компоновочные расчеты позволяют максимально точно определить нужное количество пластин в пакете, их расположение, с учетом конфигурации теплопроводящих каналов.
Также подбирается мощность и производительность насосного оборудования, системы фильтрации, очистки теплоносителя.
Самостоятельно сделать расчет и выбрать модель теплообменника можно при помощи удобных калькуляторов, которые есть на сайте производителей оборудования. Но надежней всего заказывать расчет теплообменника у специалистов. Инженеры учтут все особенности конкретной инженерной системы – давление, температурный режим, параметры теплоносителя и правильно подберут нужную модель паяного или разборного пластинчатого теплообменника.