Как рассчитать теплообменник: Как рассчитать мощность пластинчатого теплообменника?

Содержание

Расчёт теплообменника – онлайн-калькулятор и расчёт оборудования – Комплексное снабжение

Расчет теплообменного аппарата необходим для подбора оборудования под конкретные теплотехнические задачи и условия эксплуатации. Для всех типов устройств действует единая методика теплотехнических и конструктивных расчетов на основе данных, которые вы можете взять из договора с теплоснабжающей организацией или техзадания, подготовленного инженером.

Поможем с расчётом теплообменников частным и юридическим лицам для любых нужд: от бассейнов до производственных предприятий. Инженер-консультант свяжется с вами в течении 15 минут

ОСТАВИТЬ ЗАЯВКУ

Мы разработали онлайн-калькулятор для расчета теплообменника с учетом тепловой нагрузки, характеристик рабочей среды, объема теплоносителя, начальной и конечной температур контуров. Вычисления применимы как для кожухотрубных моделей, так и для пластинчатых теплообменников.

Какие данные нужны для теплового расчета теплообменника

Тип среды — вода, пар, хладагенты, пищевые продукты (жидкости).
Температура на входе и на выходе из контура. Разница температур напрямую влияет на стоимость и размеры теплообменника. Чем больше этот показатель, тем дешевле и компактнее агрегат.
Тепловая мощность (кВт, P), — количество тепла, которое система способна передавать в единицу времени.
Пропускная способность (л/мин., м³/ч) — расход теплоносителя за определенное время (если неизвестна тепловая нагрузка).
Допустимые потери давления в системе.

Исходные данные можно получить в теплоснабжающей организации, из инженерного технического задания или проектной документации.

Расчет теплообменника: онлайн-калькулятор

Компания «Комплексное снабжение» предлагает бесплатно рассчитать стоимость теплообменника. Достаточно внести ваши данные в форму для расчета.

Расчет теплообменника
или
быстрая консультация

Выберите типовую схему: Ввести вручнуюдля гвсдля отоплениядля вентиляции

Температура греющей среды: Температура греющей среды:

Температура нагреваемой среды: Температура нагреваемой среды:

Расход нагреваемой среды:

м3/част/час

Мощность (тепловая нагрузка):

Гкалл/чмВт

Выберите типовую схему: Ввести вручнуюдля гвсдля отоплениядля вентиляции

Температура греющей среды (вход):Температура греющей среды (выход):Температура нагреваемой среды (вход):Температура нагреваемой среды (выход):

Расход нагреваемой среды: м3/част/час

Мощность (тепловая нагрузка): Гкалл/чмВт

Нажимая кнопку, Вы принимаете Положение и даёте Согласие на обработку персональных данных.

Формула расчета мощности теплообменника

Мощность теплообменника рассчитывается по формуле:

P = 1,16 х ∆Т / (t x V)

где
Р – необходимая мощность теплообменника;
1,16 – специально подобранная константа;
∆Т – разница температур;
t – время;
V – объем.

Расход теплоносителя, мощность теплообменника, среднюю разность температур сред и коэффициент теплопередачи теплообменника можно рассчитать посредством уравнения теплового баланса:

Q = Q₁ = Q₂

где
Q — объём теплоты, передаваемый или принимаемый теплоносителем (Вт).

Из этого следует:

Q₁ = G₁c₁•(t_1н – t_1к) и Q₂ = G₂c₂•(t_2к – t_2н

)

где
G_1,2 – расход воды в теплообменнике [кг/ч];
с_1,2 – теплоемкости горячего и холодного теплоносителей [Дж/кг•град];
t_{1,2 н} – начальная температура горячего и холодного теплоносителей [°C];
t_{1,2 к} – конечная температура горячего и холодного теплоносителей [°C].

Получите пример расчета теплообменного оборудования

Принцип расчета параметров оборудования в онлайн-калькуляторе основан на универсальных формулах термодинамики и уравнения теплового баланса. Следует понимать, что онлайн-форма даёт только пример расчета, максимально приближенный к реальным условиям. Для подбора оборудования с оптимальными параметрами для конкретных задач и объектов лучше сразу связаться с инженером-консультантом официального дилера ПТО.

ОСТАВИТЬ ЗАЯВКУ

Особенности расчета пластинчатых теплообменников

Расчет температуры теплообменника будет более точным, если указать материал, количество пластин, тип рифления поверхности — от этого зависит площадь теплообмена.

Проверка правильности расчета теплообменника

Проверочный расчет необходим для оценки соответствия параметров оборудования конкретным условиям эксплуатации с учетом источника тепла (ТЭЦ, автономная котельная), схемы ГВС, возможностей инженерных сетей. Перед покупкой оборудования рекомендуем связаться с нами для уточнения деталей.

Тепловой расчет теплообменника

На главную

Блог

Все о теплообменниках и теплотехническом оборудовании

Рубрики

Мы в соцсетях

Подписка на статьи

Фильтр по статьям

Содержание статьи

Введение
Основы теплового расчета теплообменных аппаратов
Пример расчета
Выводы

Введение

Теплообменный аппарат – это устройство, обеспечивающее передачу тепла между средами, разнящимися по температуре. Для обеспечения тепловых потоков различного количества конструируются разные теплообменные устройства. Они могут иметь разные формы и размеры в зависимости от требуемой производительности, но основным критерием выбора агрегата является площадь его рабочей поверхности. Она определяется с помощью теплового расчета теплообменника при его создании или эксплуатации.

Расчет может нести в себе проектный (конструкторский) или проверочный характер.

Конечным результатом конструкторского расчета является определение площади поверхности теплообмена, необходимой для обеспечения заданных тепловых потоков.

Проверочный расчет, напротив, служит для установления конечных температур рабочих теплоносителей, то есть тепловых потоков при имеющейся площади поверхности теплообмена.

Соответственно, при создании устройства проводится конструкторский расчет, а при эксплуатации – проверочный. Оба расчета идентичны и, по сути, являются взаимообратными.

Основы теплового расчета теплообменных аппаратов

Основой для расчета теплообменников являются уравнения теплопередачи и теплового баланса.

Уравнение теплопередачи имеет следующий вид:

Q = F‧k‧Δt, где:

Q – размер теплового потока, Вт;
F – площадь рабочей поверхности, м2;
k – коэффициент передачи тепла;
Δt – разница между температурами носителей на выходе в аппарат и на выходе из него. Также величина называется температурным напором.

Как можно заметить, величина F, являющаяся целью расчета, определяется именно через уравнение теплопередачи. Выведем формулу определения F:

F = Q/ k‧Δt

Уравнение теплового баланса учитывает конструкцию самого аппарата. Рассматривая его можно определить значения t1 и t2 для дальнейшего вычисления F. Уравнение выглядит следующим образом:

Q = G₁c_p₁(t₁^вх-t₁^вых) = G₂c_p₂(t₂^вых-t

2^вх), где:

G₁и G₂ – расходы масс греющего и нагреваемого носителей соответственно, кг/ч;
c_p₁и c_p₂ – удельные теплоемкости (принимаются по нормативным данным), кДж/кг‧ ºС.

В процессе обмена тепловой энергией носители изменяют свои температуры, то есть в устройство каждый из них входит с одной температурой, а выходит – с другой. Эти величины (t₁^вх;t₁^вых и t₂^вх;t₂^вых) являются результатом проверочного расчета, с которым сравниваются фактические температурные показатели теплоносителей.

Вместе с тем большое значение имеют коэффициенты теплоотдачи несущих сред, а также особенности конструкции агрегата. При детальных конструкторских расчетах составляются схемы теплообменных аппаратов, отдельным элементом которых являются схемы движения теплоносителей. Сложность расчета зависит от изменения коэффициентов теплопередачи

k на рабочей поверхности.

Для учета этих изменений уравнение теплопередачи принимает дифференциальный вид:

Такие данные, как коэффициенты теплоотдачи носителей, а также типовые размеры элементов при конструировании аппарата или при проверочном расчете, учитываются в соответствующих нормативных документах (ГОСТ 27590).

Пример расчета

Для большей наглядности представим пример конструкторского расчета теплообмена. Этот расчет имеет упрощенный вид, и не учитывает потерь теплоты и особенностей конструкции теплообменного аппарата.

Исходные данные:

Температура греющего носителя при входе t₁^вх = 14 ºС;
Температура греющего носителя при выходе t₁^вых

= 9 ºС;
Температура нагреваемого носителя при входе t₂^вх = 8 ºС;
Температура нагреваемого носителя при выходе t₂^вых = 12 ºС;
Расход массы греющего носителя G₁= 14000 кг/ч;
Расход массы нагреваемого носителя G₂= 17500 кг/ч;
Нормативное значение удельной теплоемкости с_р =4,2 кДж/кг‧ ºС;
Коэффициент теплопередачи k = 6,3 кВт/м².

1) Определим мощность теплообменного аппарата с помощью уравнения теплового баланса:

Q^вх = 14000‧4,2‧(14 – 9) = 294000 кДж/ч

Q^вых = 17500‧4,2‧(12 – 8) = 294000 кДж/ч

Qвх = Qвых. Условия теплового баланса выполняются. Переведем полученную величину в единицу измерения Вт. При условии, что 1 Вт = 3,6 кДж/ч, Q = Qвх = Qвых = 294000/3,6 = 81666,7 Вт = 81,7 кВт.

2) Определим значение напора t. Он определяется по формуле:

3) Определим площадь поверхности теплообмена с помощью уравнения теплопередачи:

F = 81,7/6,3‧1,4 = 9,26 м2.

Как правило, при проведении расчета не все идет гладко, ведь необходимо учитывать всевозможные внешние и внутренние факторы, влияющие на процесс обмена теплом:

особенности конструкции и работы аппарата;
потери энергии при работе устройства;
коэффициенты теплоотдачи тепловых носителей;
различия в работе на разных участках поверхности (дифференциальный характер) и т.д.

Вы можете самостоятельно провести тепловой расчет на основе уравнений выше и получить результат в pdf-формате (в полях «Допустимые потери», «Давление расч.» и «Tmax» можно указать произвольные данные, единственное ограничение: Tmax > t1).

Греющая сторона

Среда: Вода

м3/чт/чкПабармвс Гкал/чккал/чкВтМВт

Давление расч., кгс/см2

Введите мощность или один из расходов

Температура должна быть от 1 до 200, при этом t1 должна быть больше t4, а t2 должна быть больше t3

t1 должна быть больше t2, а t4 должна быть больше t3

Разность температур t1 и t4 не должна быть равна разности температур t2 и t3

Допустимые потери должны быть в пределах: мвс: от 0 до 10, бар: от 0 до 1, кПа: от 0 до 100

Максимальная температура должна быть от 1 до 200

Максимальная температура должна быть больше или равна t1

Мощность должна быть больше 0

Расход должен быть больше 0

Нагреваемая сторона

Среда: Вода

м3/чт/чкПабармвс

ВАЖНО: Для наиболее точного и достоверного расчета инженер должен понимать сущность процесса передачи тепла от одного тела к другому.

Также он должен быть максимально обеспечен необходимой нормативной и научной литературой, поскольку в расчете на множество величин составлены соответствующие нормы, которых специалист обязан придерживаться.

Выводы

Что мы получаем в результате расчета и в чем его конкретное применение?

Допустим, что на предприятие поступил заказ. Необходимо изготовить тепловой аппарат с заданной поверхностью теплообмена и производительностью. То есть перед предприятием не стоит вопрос размеров аппарата, но стоит вопрос материалов, которые обеспечат нужную производительность с заданной рабочей площадью.

Для решения данного вопроса производится тепловой расчет, то есть определяются температуры теплоносителей на входе и выходе из аппарата. Исходя из этих данных выбираются материалы для изготовления элементов устройства.

В конечном итоге, можно сказать, что рабочая площадь и температура носителей на входе и выходе из аппарата – основные взаимосвязанные показатели качества работы теплообменника. Определив их путем теплового расчета инженер сможет разработать основные решения для конструирования, ремонта, контроля и поддержания работы теплообменников.

В следующей статье мы рассмотрим назначение и особенности механического расчета теплообменника, поэтому подписывайтесь на нашу e-mail рассылку и новости в соц сетях, чтобы не пропустить анонс.

Расчет теплообменника | SACOME

Начиная с определения теплообменника , ключевой задачей проектировщика является определение размера теплообменника . Дизайнер должен рассчитать оптимальную зону обмена , которая сможет выполнить все требования, предъявляемые клиентом.

С этой целью применяется следующее уравнение теплопередачи , где Q – коэффициент теплообмена , U – глобальный коэффициент теплообмена ;

Это уравнение должно быть дискретизировано вдоль теплообменника на подходящее количество секций: эффективность теплопередачи между жидкостями меняется вдоль теплообменника, поскольку, среди прочего, тепловые свойства изменение температуры и сложные тепловые явления происходят внутри теплообменника.

Чтобы понять процедуру расчета, уравнение теплопередачи можно применить ко всему теплообменнику, таким образом получив начальный подход к требуемой площади теплообмена . Этот процесс поясняется ниже для теплообменника с двумя концентрическими трубами в противотоке.

Определение теплового режима

Получается из уже установленных данных процесса для продукта, который обычно обрабатывается через внутреннюю трубу.

Расчет средней логарифмической разности температур (LMTD)

Определяется между двумя секциями теплообменника и на выходе из теплообменника, и зависит от температуры на входе продукта. . Если говорить о теплообменнике в целом, то эти 4 температуры хорошо известны. Однако, если мы хотим разбить теплообменник на несколько приращений и рассчитать LMTD для каждого из них есть неизвестные на первый взгляд значения, необходимые для выполнения процесса итерации и сходимости.

Определение общего коэффициента теплопередачи

Это является результатом добавления различных термических сопротивлений :

9

111013
9
111013
9
111013
9
111013
9
1.
Это сопротивление оценивает теплообмен вызванный конвекцией в обоих каналах жидкости. Он обратно пропорционален коэффициенту теплообмена жидкости, ч.
Для стороны продукта, будучи DP и DP. Внешние и внутренние диаметры внутренней трубки:
В то время как для сервисного канала:
Важным вопросом при проектировании теплообменника является определение коэффициенты теплообмена достоверно и точно: неправильный расчет приведет к недостаточной производительности, а теплообменник может даже не достичь требуемых температур.

В зависимости от пути течения (трубка, кольцевое пространство и т.д.) и режима течения (ламинарный, турбулентный и т.д.) также необходимо будет установить эмпирическую корреляцию для Nusselt, т.к. это безразмерный параметр, по которому можно рассчитать коэффициент теплообмена. Вообще говоря, Nusselt будет зависеть от других безразмерных параметров, таких как Reynolds, Prandtl, Graetz, Grashof и т. д. версия программного обеспечения HTRI Xchanger Suite v7.00.

Термическое сопротивление проводимости

Используется для оценки теплообмен вызванный теплопроводностью через стенку, разделяющую обе жидкости. Для круговой трубки, будучи k теплопроводности Metal , определяется как:

Формический тепловой сопротивление

As Heatrade. Примеси продукта (аналогично это происходит и со стороны обслуживания) осаждаются на поверхностях, контактирующих с жидкостями. Эти засорение сопротивления ухудшают процесс теплообмена.

Для применений (главным образом в промышленной сфере), в которых требуется отсрочка выключения для выполнения задач по очистке, общепринятой практикой является учет этих дополнительных сопротивлений с самого начала, что увеличивает размер оборудования. Для пищевых применений они не предусмотрены, так как задачи по очистке выполняются чаще.

Со стороны продукта это:

, тогда как в сервисном канале:

Расчет требуемой зоны обмена

, применив тепло. необходимая область обмена . Учитывая, что диаметр внутренней трубы уже задан, решение задачи состоит в получении общей длины теплообменника Lt:

В результате мы получаем теоретическую необходимую площадь. Однако, так как необходимо выбрать длину доступной на рынке трубы L: если эта длина меньше теоретической, то необходимо последовательно разместить комплект теплообменников n:

В любом случае всегда желательно, чтобы область обмена была выше теоретической, в зависимости от неопределенности при определении тепловые свойства жидкостей, сопротивление обрастанию или коэффициенты теплопередачи . Для количественной оценки этого перепроектирования определяется общий коэффициент теплообмена или «загрязненное значение К»:

Как рассчитать тепловую нагрузку теплообменников

Содержание

Давайте сначала определим термин « Тепловая нагрузка», чтобы понимать, что именно мы рассчитываем. Тепловая нагрузка может быть определена как количество тепла, необходимое для передачи от горячей стороны к холодной за единицу времени.

Расчет очень важен для всех инженеров и является одним из самых распространенных, которые вам необходимо знать в своей карьере, если вы инженер-технолог. Уравнение для расчета тепловой нагрузки обычно записывается двумя способами.

Тот, который можно использовать для переноса явного тепла, это означает, что жидкость не претерпевает фазового перехода.

Другой может использоваться для передачи скрытой теплоты, это означает, что жидкость претерпевает фазовый переход. то есть конденсируется.

Тепловой режим (Явное тепло – без фазового перехода)

Q = M * Cp * ∆T
Где;
Q – тепловая нагрузка или общее количество переданного тепла. Btu/hr или W
M – массовый расход жидкости, подвергающейся изменению температуры. фунт/час или кг/с
Cp – теплоемкость жидкости, подвергающейся изменению температуры. БТЕ/фунт.°F или Дж/кг.°K
∆T – изменение температуры жидкости, обычно рассчитываемое как разница между температурами на выходе и на входе. °F или °C
Я указал две разные единицы измерения для каждой из перечисленных выше переменных, первая в английских/американских единицах, а вторая в единицах СИ.

No related posts.