Расчет теплообменника для гвс: Расчет пластинчатого теплообменника — как правильно определить параметры?

Содержание

Расчет пластинчатого теплообменника — как правильно определить параметры?

Общие принципы устройства схем теплоснабжения

Система теплоснабжения представляет собой систему транспортировки тепловой энергии (в виде нагретой воды или пара) от источника тепловой энергии к ее потребителю.

Система теплоснабжения в основном состоит из трех частей: источник тепла, потребитель тепла, тепловая сеть — служащая для транспортировки тепла от источника к потребителю.

Паровой котел на ТЭЦ или котельной.
Сетевой теплообменник.
Циркуляционный насос.
Теплообменник системы горячего водоснабжения.
Теплообменник системы отопления.

Роль элементов схемы:

котельный агрегат — источник тепла, передача теплоты сгорания топлива к теплоносителю;
насосное оборудование — создание циркуляции теплоносителя;
подающий трубопровод — подача нагретого теплоносителя от источника к потребителю;
обратный трубопровод — возврат охлажденного теплоносителя на источник от потребителя;

теплообменное оборудование — преобразование тепловой энергии.

Температурные графики

В нашей стране принято качественное регулирование отпуска теплоты потребителям. Т. е. не изменяя расход теплоносителя через теплопотребляющую систему, изменяется разность температур на входе и на выходе системы.

Это достигается изменением температуры в подающем трубопроводе в зависимости от температуры наружного воздуха. Чем ниже температура наружного воздуха, тем выше температура в подающем трубопроводе. Соответственно температура обратного трубопровода также изменяется по этой зависимости. И все системы потребляющие тепло проектируются с учетом этих требований.

Графики зависимости температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводе называются температурным графиком системы теплоснабжения.

Температурный график устанавливается источником теплоснабжения в зависимости от его мощности, требований тепловых сетей, требований потребителей. Температурные графики называются по максимальным температурам в подающем и обратном трубопроводах: 150/70, 95/70 …

Срезка графика в верхней части — когда у котельной не хватает мощности.

Срезка графика в нижней части — для обеспечения работоспособности систем ГВС.

Работа систем отопления идет в основном по графику 95/70 для обеспечения средней температуры в отопительном приборе 82,5°С при -30° С.

Если требуемую температуру в подающем трубопроводе обеспечивает источник тепла, то требуемую температуру в обратном трубопроводе обеспечивает потребитель тепла своей теплопотребляющей системой. Если происходит завышение температуры обратной воды от потребителя, то это означает неудовлетворительную работу его системы и влечет за собой штрафы т. к. приводит к ухудшению работы источника тепла. При этом снижается его КПД. Поэтому существуют специальные контролирующие организации, которые отслеживают, чтобы теплопотребляющие системы потребителей выдавали температуру обратной воды по температурному графику или ниже. Однако в некоторых случаях подобное завышение допускается, напр. при установке отопительных теплообменников.

График 150/70 позволят передавать тепло от источника тепла с меньшими расходами теплоносителя, однако в домовые системы отопления нельзя подавать теплоноситель с температурой выше 105°С. Поэтому производят понижение графика, например на 95/70. Понижение производится установкой теплообменника либо подмесом обратной воды в подающий трубопровод.

Гидравлика тепловых сетей

Циркуляция воды в системах теплоснабжения производится сетевыми насосами на котельных и тепловых пунктах. Так как протяженность трасс достаточно велика то разность давления в подающем и обратном трубопроводах, которую создает насос, уменьшается с удалением от насоса.

Из рисунка видно, что для наиболее удаленного потребителя самый малый располагаемый перепад давления. Т. е. для нормальной работы его теплопотребляющих систем необходимо чтобы они имели самое малое гидравлическое сопротивление для обеспечения требуемого расхода воды через них.

Расчет пластинчатых теплообменников для систем отопления

Приготовление отопительной воды может происходить путем нагрева в теплообменнике.

При расчете пластинчатого теплообменника для получения отопительной воды, исходные данные берутся для самого холодного периода , т. е. когда необходимы самые высокие температуры и соответственно самое большое теплопотребление. Это наихудший режим для теплообменника, рассчитанного на отопление.

Особенностью расчета теплообменника для системы отопления является завышенная температура обратной воды по греющей стороне. Это допускается специально т. к. любой поверхностный теплообменник принципиально не может охладить обратную воду до температуры графика, если по нагреваемой стороне на вход в теплообменник поступает вода с температурой графика. Обычно допускается разница 5—15°С.

Расчет пластинчатых теплообменников для систем ГВС

При расчете пластинчатых теплообменников для систем горячего водоснабжения исходные данные берутся для переходного периода , т. е. когда температура подающего теплоносителя низка (обычно 70°С), холодная вода имеет самую низкую температуру (2—5°С) и при этом еще работает система отопления — это май-сентябрь месяцы. Это наихудший режим для теплообменника ГВС.

Расчетная нагрузка для систем ГВС определяется исходя из наличия на объекте, где устанавливаются теплообменники аккумуляторных баков.

При отсутствии баков расчет пластинчатых теплообменников производится на максимальную нагрузку. Т. е. теплообменники должны обеспечивать нагрев воды и при максимальном водоразборе.

При наличии аккумуляторных баков пластинчатые теплообменники рассчитываются на среднечасовую нагрузку. Аккумуляторные баки пополняются постоянно и компенсируют пиковый водоразбор. Теплообменники должны обеспечивать только подпитку баков.

Соотношение максимальной и среднечасовой нагрузок достигает в некоторых случаях 4—5 раз.

Обращаем Ваше внимание, что расчет пластинчатых теплообменников удобно производить в собственной расчетной программе «Ридан».

Расчет и подбор теплообменника – онлайн калькулятор

Подбор теплообменника профессионалами

Есть готовый расчет, заполненный опросный лист или спецификация? Прикрепите файл:

Подбор теплообменного аппарата квалифицированными инженерами имеет очень сильное преимущество — опыт специалиста, который невозможно заменить ничем.

Например, после всех вычислений на выходе получаем несколько вариантов типомоделей теплообменников разных производителей, тогда можно ориентироваться на цену и подобрать более выгодный вариант, но не только.

Теплообменные аппараты, решающие одну и туже задачу, будут отличаться габаритами, весом, что в конечном счете влияет на стоимость доставки рекуператора до объекта, а в случае с размерами, агрегат вообще может не поместиться в месте монтажа, если не учесть данный момент во время подбора.

Чтобы получить решение «под ключ», которое избавит вас от подобных проблем — заполните простую форму и укажите контакты для связи.

Инженеры «ПроТепло» произведут все необходимые расчеты, подберут подходящие типомодели теплообменников, количество и материалы пластин и уплотнений для них, предложат вам несколько альтернативных вариантов на выбор.

Это быстро, точно и бесплатно!

Расчет онлайн калькулятором

Гкал/чккал/чкВтМВт

Давление расч., кгс/см2

1016

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

Специалисты компании «ПроТепло» разработали свой онлайн калькулятор расчета параметров теплообменного аппарата на основе уравнения теплового баланса, формул теплодинамики, таблиц характеристик сред. Достаточно ввести известные данные и расчет сформируется в формате pdf.

Если вы не знаете, что означают параметры в формах, прочтите справку здесь: Справочная информация.

Если необходимо получить решение «под ключ», то оптимальный вариант — воспользоваться Помощью профессионалов.

Преимущества

Быстро
Онлайн
Без регистрации

Недостатки

Невозможно подобрать типомодель теплообменника, количество и материалы комплектующих для него (пластины и уплотнения), соответственно нельзя получить сроки поставки и цены.
Это обусловлено тем, что у каждого производителя своя продуктовая линейка и многие детали, являясь коммерческой тайной, не разглашаются

Подбор по каталогу

Самый быстрый способ подбора — это использование фильтров в разделе каталога: Пластинчатые теплообменники.

Этот способ позволяет быстро сузить количество вариантов типомоделей пластинчатых теплообменных аппаратов, если известны некоторые из параметров.

Параметры, по которым можно произвести фильтрацию

Подходит проектировщикам для предварительной оценки, например, когда в проекте известны диаметры условного прохода присоединений трубопровода к системе или для подсчета сметы, когда выделен определенный бюджет на приобретение теплообменника и за его рамки выходить нельзя.

Если нужно точно рассчитать и подобрать модель теплообменного аппарата со всеми характеристиками, в том числе ценой, то лучше воспользоваться другим способом.

Преимущества

Скорость подбора
Не нужно регистрироваться или отправлять контактные данные

Недостатки

Способ очень неточный. Цена пластинчатого теплообменника, его конечные габариты и другие характеристики очень сильно зависят от типа решаемой задачи
Без технологических параметров (тип среды, допустимое давление и других) невозможно точно определить количество пластин, тип их рифления и материалы, которые понадобятся в конечном итоге, поэтому цена будет очень примерной

Справочная информация

Что такое t1, t2, t3, t4

t1, t2, t3, t4 — это температуры на входе и выходе греющей и нагреваемой сторон пластинчатого теплообменника.

К примеру, теплоноситель (t1) с подающего трубопровода поступает с температурой 95 °C в аппарат, а в сеть возвращается с температурой 70 °C (t2).

Потребитель заходит при 5 °C (t3) и нагревается до 60 °C (t4).

Обратите внимание на то, что чем больше разница между входом и выходом теплоносителя, тем устройство выйдет меньшим по габаритам.

Соответственно, этот показатель будет влиять и на стоимость теплообменника, поскольку будет затрачено меньшее количество материала.

Что такое Tmax и Давление расчетное

Tmax — максимальная рабочая температура. Определяются условиями системы, в которой будет встроен теплообменный аппарат. От нее зависит выбор материала уплотнений.

Расчетное давление влияет на выбор толщины пластин и прижимных плит.

Расход сред в рабочих контурах

Равен пропускной способности разборного пластинчатого теплообменника. Измеряется в л/с, л/ч, м3/ч, кг/ч.

Определяется техническими условиями, предоставляемыми сетевыми компаниями (если объект связан с коммунальным хозяйством) или условиями работы оборудования, которое будет напрямую взаимодействовать с аппаратом (например, котел, парогенератор, компрессор и другие).

Этот показатель не требуется для расчетов при наличии нагрузки (мощности).

Тепловая мощность теплообменника

Дает понимание какую тепловую энергию будет передавать теплообменник.

Величина измеряется в кВт, Гкал/ч. Высчитывается путем умножения следующих параметров: расход, удельная теплоемкость, температурная дельта по одной из сторон.

На что влияют допустимые потери напора

Допустимые потери по напору на каждую из сторон влияют на габаритные размеры теплообменника (чем больше показатель, тем меньше получится оборудование, как и цена за него благодаря пластинам, которые будут максимизировать турбулизацию потоков).

Почему в онлайн калькуляторе используются только среды «Вода-Вода»

Каждое вещество уникально и по-разному взаимодействует с рабочими материалами теплообменника. Все это влияет на конечный расчет и, как следствие, подбор конкретной типомодели теплообменного аппарата.

Если в качестве одной из рабочих сред используется не Вода, то расчеты очень затрудняются, так как появляется много дополнительных факторов (вязкость, плотность, теплопроводность).

Для расчета и подбора при таких специфичных условиях лучше сразу обратиться к профессионалам — инженерам «ПроТепло».

Какие еще параметры учитываются при расчете теплообменника

При расчете теплообменника также важно учитывать загрязненность сред, размер и характер механических включений — дабы обеспечить оптимальный подбор пластин по ширине каналов, чтобы агрегат не засорялся и соответственно не выходил из строя.

В ходе процесса теплообмена неизбежно на рабочих поверхностях образуются различного рода отложения: кальцевидные, железистые, органические и прочие, которые влекут за собой снижение передаваемой энергии.

Чтобы этого избежать — закладывайте запас площади на загрязнение. Иначе придется проводить сервисное обслуживание (чистку) несколько чаще, чем раз в год, что приведет к дополнительным издержкам.

Теплообменники для горячего водоснабжения

Степень цивилизации общества определяется качеством услуг для населения, комфортом бытовой и социальной сферы и рациональным распределением природных ресурсов. Теплообменник пластинчатый горячего водоснабжения – это отличная альтернатива традиционным решениям. Его применение позволяет оптимизировать расходы энергоносителей и существенно повысить качество процесса предоставления данной услуги.

Теплообменник незаменим в быту

Горячее водоснабжение уже давно стало обыденностью для горожан и владельцев загородных коттеджей. Но в последнее время счета за использованную горячую воду и электроэнергию, затраченную на работу бойлера, расстраивают все больше и чаще. Установив пластинчатый теплообменник для горячего водоснабжения, цена которого доступна даже при ограниченном бюджете, можно:

Обеспечить полноценное круглосуточное обеспечение горячей водой;
Существенно минимизировать итоговую сумму на оплату коммунального водоснабжения;
Рационально оптимизировать максимум нагрева воды и ее расход.

Несмотря на компактные размеры, теплообменник системы горячего водоснабжения широко применяется в современном загородном и городском домостроительстве и является очень эффективным и, главное, рациональным способом создания комфорта.

В зависимости от климатического окружения и специфики подключения теплообменный аппарат может:

Монтироваться на автономном контуре.

Включаться в централизованную систему отопления.

Подключаться к альтернативным энергетическим системам. Для летних домов, например, наиболее актуальна схема теплообменника горячего водоснабжения с питанием от солнечных батарей.

Но в любом случае, установка данного тепломеханического оборудования позволит обеспечить мгновенный и неограниченный доступ к горячей воде.

Профессиональная сфера

Существует ряд предприятий, где функциональность коммуникаций водоснабжения напрямую обуславливает их работоспособность и уровень производительности, определяет соблюдение обязательных правил санитарии и гигиены. К ним можно отнести предприятия общественного питания, спортивные организации, медицинские и детские образовательные и оздоровительные учреждения, парикмахерские и косметические салоны. Как правило, такие организации и компании не оперируют достаточными средствами для коммунальных платежей, купить теплообменник для горячего водоснабжения, цена которого гарантирует окупаемость в течение года, можно экономично и технологично обеспечить решение данного вопроса. Его установка:

Не потребует масштабной реорганизации существующих схем теплоснабжения;

Позволит удовлетворить полноценную потребность в горячей воде сотрудников и посетителей;

Обеспечит значительную экономию энергоресурсов. При использовании электрического бойлера счета на 60% превышают затраты на организацию и установку горячего водоснабжения с пластинчатым теплообменником.

Снизит нагрузку на персонал и обеспечит комфорт посетителей.

Проектные тонкости

Теплообменник вторичного горячего водоснабжения представляет собой гидромеханическое устройство косвенного нагрева, в котором два теплоносителя движутся навстречу друг другу. Отдающая тепло и нагревающаяся жидкости подводятся к пластинчатому рекуператору, направляются в чередующиеся камеры, образованные рифлеными/ребристыми пластинами, и после теплового обмена выходят через внешний слот аппарата. Чем мощней теплообменник, тем больше площадь и количество пластинчатых элементов; для герметизации используются уплотнители из EPDM резины. В большинстве случае нагревательный контур выполняется по замкнутому циклу, что позволяет добавлять в него химические реагенты, существенно сократить расходы на обслуживание и профилактику.

Расчет теплообменника пластинчатого горячего водоснабжения производится на основе алгоритмов гидродинамики и теплотехники и обязательно учитывает:

Тепловую и эксплуатационную нагрузку;
Целевое назначение теплообменного аппарата;
Минеральный состав воды, ее плотность и вязкость;
Конструктивную и теоретическую величину гидравлического сопротивления.

Уже в зависимости от полученных данных и проектной производительности может потребоваться теплообменники для горячего водоснабжения купить в паяном или разборном конструктивном исполнении. Правильно выполненные расчеты являются гарантом длительной и надежной эксплуатации оборудования и, главное, позволяют избежать покупки аппарата с существенно завышенным или заниженным потенциалом мощности.

Производители

Современный рынок предлагает теплообменники для горячего водоснабжения купить от разнообразных европейских, азиатских и отечественных брендов. Наиболее известны торговые марки Alfa Laval, Теплотекс АПВ, GEA, SWEP и Ридан.

Дорогостоящие европейские модели имеют высокий КПД, но очень щепетильны к качеству носителя и достаточно быстро засоряются. Произвести их ремонт также проблематично из-за недостатка комплектующих.

Азиатские модели относятся к бюджетному сегменту, но имеют незначительный эксплуатационный ресурс и подвержены коррозии.

Российские теплообменные аппараты Теплотекс АПВ выгодно отличаются отменной энергоэффективностью, доступной ценой, ремонтопригодностью, долговечностью и хорошей инертностью к качеству жидкого носителя. При желании и достаточном уровне знаний вполне возможно самостоятельно произвести их профилактическую чистку.

Плюсы и минусы пластинчатых теплообменных аппаратов

По сравнению с теплоэлектрическими устройствами теплообменник системы горячего водоснабжения отличается минимальными затратами на эксплуатацию и профилактическое обслуживание, долговечностью и надежностью. Он не взрывается как бойлеры и до 10 раз экономичней проточных водонагревателей.

Для обустройства современных систем теплоснабжения все активней применяется пластинчатый теплообменник для горячего водоснабжения, цена, технологичность и долговечность которого сделали его более практичным по сравнению с другими моделями теплообменных устройств.

Монтажная схема теплообменника горячего водоснабжения достаточна простая, а аппарат:

Имеет высокие показатели энергоэффективности и незначительные размеры и массу;
Позволяет произвести оперативные профилактические мероприятия по очистке внутренней части рекуператора;
Характеризуется минимальными тепловыми потерями;
Удобством и простотой проведения сервисного обслуживания и ремонтных работ.

Только применение резиновых уплотнителей накладывает технические ограничения на использование подобной схемы теплообменника пластинчатого горячего водоснабжения: предельный максимум температур для нагревательного контура не должен превышать 180 *С, а нормативное давление в системе – 25 атм. Хотя непродолжительные гидравлические удары выше 28 кгс/см2 такие аппараты выдерживают отлично.

Паяные модификации превосходно переносят эксплуатацию при повышенной влажности, а водоводяной теплообменник вторичного горячего водоснабжения позволяет произвести наращивание мощности простым изменением количества пластин в рекуператоре.

Пластинчатый теплообменник для горячего водоснабжения, цена которого относит его к оборудованию бюджетной группы, не занимает много места, элементарно устанавливается и не требует значительной переделки существующих трубопроводных систем.

Расчет теплообменника пластинчатого, быстрый онлайн подбор

Расчет теплообменников это этап, без которого не подобрать оборудование для гвс или отопления. Мощность аппарата должна соответствовать условиям. Для этих целей, часто используют онлайн-калькуляторы. Но они имеют погрешности. Мы предлагаем осуществить тепловой расчет теплообменника, используя таблицы. Этот метод расчет менее наглядный, но более точный.

Если у вас нет времени для самостоятельно расчета по таблице, или вы не знаете как рассчитать теплообменник, доверьте подбор нам! Это быстро, бесплатно и точно.

Обратите внимание: вы можете получить любую интересующую вас информацию у наших консультантов. Если вам неизвестны некоторые характеристики и параметры, просто позвоните нам и мы поможем получить их. Индивидуальный расчет теплообменников – важный элемент правильного функционирования системы его эксплуатации. Предоставляйте только точные и проверенные данные.

Запрос на быстрый расчет

и подбор теплообменника

Отопление

Горячее водоснабжение

Теплоноситель/Нагреваемая среда Допустимые потери напора	160->80/90 Макс 50/20 кПа	135->70/70 Макс 20/20 кПа	135->80/95 Макс 10/20 кПа	135->80/95 Макс 20/30 кПа	135->80/90 Макс 10/20 кПа	135->80/90 Макс 20/30 кПа	130->80/95 Макс 10/20 кПа
Мощность, кВт	Модель	Модель	Модель	Модель	Модель	Модель	Модель
50	M3-18H	M3-14M	M3-18H	M3-18H	M3-18H	M3-14H	M3-20H
100	M3-34H	M3-30M	M3-30H	M3-30H	M3-34H	M3-24H	M3-34H
150	M6M-12M	M6M-12L	M3-42H	M3-42H	M3-54H	M3-42H	M3-48H
200	M6M-16M	M6M-16L	M3-58H	M3-56H	M6M-16M	M3-60H	M3-62H
300	M6M-24M	M6M-22L	M6M-24M	M6M-24M	M6M-24M	M6M-20M	M6M-28M
400	M6M-34M	M6M-32L	M6M-32M	M6M-32M	M6M-34M	M6M-26M	M6M-34M
500	M6M-44M	M10M-22M	M6M-38M	M6M-38M	M6M-44M	M6M-34M	M6M-42M
750	M10M-40M	M10M-34M	M10M-34H	M6M-54M	M10M-42H	M10M-34H	M10M-36H
1.000	M10M-52M	M10M-46M	M10M-46H	M10M-42H	M10M-58H	M10M-46H	M10M-48H

Теплоноситель/Нагреваемая среда Допустимые потери напора	130->80/95 Макс 20/30 кПа	130->80/90 Макс 10/20 кПа	130->80/90 Макс 20/30 кПа	135->75/95 Макс 50/20 кПа	135->75/90 Макс 50/20 кПа	130->70/85 Макс 50/20 кПа	110->70/80 Макс 30/30 кПа
Мощность, кВт	Модель	Модель	Модель	Модель	Модель	Модель	Модель
50	M3-20H	M3-18Н	M3-16H	M3-32H	M3-24H	M3-26H	M3-28H
100	M3-34H	M3-34H	M3-28H	M3-60H	M3-44H	M3-46H	M3-52H
150	M3-48H	M3-54H	M3-42H	M6M-18H	M3-64H	M3-66H	M6M-24M
200	M3-62H	M6M-16M	M3-60H	M6M-22H	M6M-26M	M6M-28M	M6M-30M
300	M6M-28M	M6M-24M	M6M-20M	M6M-34H	M6M-38M	M6M-40M	M6M-42M
400	M6M-34M	M6M-34M	M6M-26M	M6M-46H	M6M-48M	M6M-50M	M10B-26H
500	M6M-42M	M6M-44M	M6M-34M	M6M-58H	M10M-34H	M10M-36H	M10B-32H
750	M10M-36H	M10M-42H	M10M-34H	M10M-68H	M10M-50H	M10M-52H	M10B-50H
1.000	M10M-48H	M10M-58H	M10M-46H	M10M-88H	M10M-64H	M10M-68H	M10B-66H

Теплоноситель/Нагреваемая среда Допустимые потери напора	110->60/80 Макс 30/30 кПа	110->60/70 Макс 30/30 кПа	105->70/85 Макс 50/30 кПа	95->45/75 Макс 20/20 кПа	75->40/70 Макс 10/20 кПа	65->40/60 Макс 10/30 кПа	60->50/45 Макс 20/20 кПа
Мощность, кВт	Модель	Модель	Модель	Модель	Модель	Модель	Модель
50	M3-48H	M3-18H	M3-52H	M6-12H	M6-46H	M6-30H	M3-24H
100	M3-90H	M3-30H	M6M-16H	M6-20H	M6-84H	M6-54H	M6M-14L
150	M6M-20M	M3-44H	M6M-22H	M6-28H	M6-124H	M6-80H	M6M-18L
200	M6M-26M	M3-62H	M6M-28H	M6-34H	M6-162H	M6-104H	M6M-24L
300	M6M-36M	M6M-24M	M6M-40H	M6-50H	M10B-294H	M6-152H	M10M-22M
400	M6M-46H	M6M-32H	M6M-50H	M6-64H	M10B-390H	M10B-208H	M10M-28M
500	M6M-56H	M6M-38H	M10B-64H	M6-78H	—	M10B-258H	M10M-36M
750	M6M-82H	M10M-36H	M10B-86H	M6-114H	—	M10B-382H	M10M-54M
1.000	M10B-68H	M10M-48H	M10B-134H	M10B-132H	—	—	—

Теплоноситель/Нагреваемая среда Допустимые потери напора	90->70/60 Макс 20/20 кПа	90->70/55 Макс 20/30 кПа	90->70/55 Макс 30/30 кПа	90->70/50 Макс 30/30 кПа	90->60/60 Макс 30/30 кПа	80->60/55 Макс 30/30 кПа	80->50/60 Макс 20/20 кПа
Мощность, кВт	Модель	Модель	Модель	Модель	Модель	Модель	Модель
50	M3-14M	M3-14M	M3-12M	M3-12M	M3-12H	M3-14M	M3-14M
100	M3-24M	M3-24M	M3-20M	M3-20M	M3-20H	M3-24M	M3-24M
150	M3-36M	M3-36M	M3-28M	M3-28M	M3-30H	M3-32M	M3-36M
200	M6M-14L	M6M-14L	M3-40M	M3-40M	M3-40H	M3-42M	M3-50M
300	M6M-18L	M6M-18L	M6M-16L	M6M-16L	M3-62H	M6M-20L	M6M-20M
400	M6M-24L	M6M-24L	M6M-20L	M6M-20L	M6M-20M	M6M-23L	M6M-26M
500	M6M-30L	M6M-30L	M6M-24L	M6M-24L	M6M-24M	M6M-30L	M6M-30M
750	M10M-26M	M10M-22L	M10M-22M	M10M-18L	M6M-36M	M10M-24M	M6M-46M
1.000	M10M-36M	M10M-28L	M10M-30M	M10M-24L	M6M-50M	M10M-30M	M10M-40H

Теплоноситель/Нагреваемая среда Допустимые потери напора	70->50/60 Макс 20/20 кПа	70->50/55 Макс 20/30 кПа	70->40/55 Макс 30/30 кПа	70->35/55 Макс 20/20 кПа	70->35/55 Макс 30/30 кПа	70->35/55 Макс 20/20 кПа	70->35/55 Макс 30/30 кПа
Мощность, кВт	Модель	Модель	Модель	Модель	Модель	Модель	Модель
50	M3-22H	M3-20H	M3-22H	M3-34H	M3-34H	M3-30H	M3-30H
100	M3-38H	M3-36H	M3-40H	M3-62H	M3-62H	M3-54H	M3-54H
150	M3-56H	M3-56H	M3-58H	M3-90H	M3-90H	M3-78H	M3-74H
200	M6M-22M	M6M-18M	M3-76H	M6M-18H	M6M-18H	M6M-18H	M6M-18H
300	M6M-30M	M6M-26M	M6-22M	M6M-26H	M6M-26H	M6M-26H	M6M-22H
400	M6M-40M	M6M-36M	M6-28M	M6M-34H	M6M-32H	M6M-34H	M6M-28H
500	M6M-48M	M6M-46M	M6-36M	M6M-42H	M6M-40H	M6M-42H	M6M-36H
750	M10M-44H	M10M-44H	M6-54M	M6M-66H	M6M-56H	M6M-66H	M6M-52H
1.000	M10M-60H	M10M-60H	M6-76M	M6M-92H	M6M-74H	M6M-92H	M6M-72H

Теплоноситель/Нагреваемая среда Допустимые потери напора	70->30/60 Макс 50/50 кПа	70->25/60 Макс 20/20 кПа	65->20/55 Макс 20/25 кПа	60->30/55 Макс 30/30 кПа	60->25/55 Макс 20/20 кПа	60->25/55 Макс 30/30 кПа	60->20/55 Макс 20/25 кПа
Мощность, кВт	Модель	Модель	Модель	Модель	Модель	Модель	Модель
50	M6-10H	M6-14H	M6-18H	M6-42H	M6-14H	M6-14H	M6-32H
100	M6-14H	M6-20H	M6-32H	M6-78H	M6-24H	M6-24H	M6-58H
150	M6-16H	M6-28H	M6-44H	M6-114H	M6-34H	M6-34H	M6-84H
200	M6-20H	M6-36H	M6-56H	M6-150H	M6-42H	M6-42H	M6-110H
300	M6-28H	M6-52H	M6-82H	M10B-268H	M6-60H	M6-60H	M6-164H
400	M6-36H	M6-66H	M6-108H	M10B-354H	M6-78H	M6-78H	M10B-256H
500	M6-44H	M6-82H	M6-132H	M10B-440H	M6-96H	M6-96H	M10B-320H
750	M6-64H	M6-120H	M6-196H	–	M10B-136H	M10B-136H	–
1.000	M6-82H	M10B-148H	M10B-274H	–	M10B-178H	M10B-178H	–

В первую очередь необходимо четко сформулировать задачи (расчет мощности теплообменника, расчет теплоотдачи), которые в процессе своей работы будет решать теплообменное оборудование. Далее необходимо учесть все возможные случаи изменения условий его эксплуатации, а именно:

Сезонные колебания нагрузок;
Необходимость наращивания мощности устройства;
Изменение рабочего давления.

Обратите внимание на ключевые данные для правильного расчета теплообменника:

Вид среды эксплуатации;
Тип отопления;
Необходимая мощность или статичная тепловая нагрузка;
Массовый расход тепла при постоянной эксплуатации;
Температуры сред на входе и выходе из теплообменника.

Для расчета теплообменника важно соблюсти условия, которые требует система. На сегодняшний день, существуют разные способы решения этой задачи, например:

программа для windows или mac
онлайн-расчет на сайтах
с помощью специалиста
используя таблицы

Наши специалисты бесплатно произведут профессиональный подбор теплообменника индивидуально для решения ваших задач, а также помогут определиться с выбором конкретного устройства.

Расчет двухступенчатой смешанной схемы присоединения теплообменника горячего водоснабжения с ограничением максимального расхода воды

Применяется при регулировании отпуска теплоты по повышенному температурному графику. — постоянный расход воды в теплосети, поддерживается регулятором ОР, установленным на вводе в тепловой пункт. Перемычка с насосом и трехходовым клапаном перед системой отопления позволяет устранить перетопы помещений в период срезки температурного графика за счет уменьшения расхода сетевой воды.

Схема:

Исходные данные:

Для расчета выбираем микрорайон с МВт. Выбираем микрорайон № 1, гдеМВт.

МВт.

МВт, где К_час — коэффициент часовой неравномерности потребления горячей воды.

Для обеих ступеней подбираем теплообменники одной марки. Необходимо знать площади поперечного сечения трубок, где течет нагреваемая вода, и межтрубного пространства, по которому движется греющая вода. В предварительном расчет задаемся скоростью 1 м/с и плотностью воды 975 кг/м³.

Подбор теплообменника первой ступени:

2) По табл.3 (3) выбираем подогреватель ПВ-219*4-1,0-СГ, где 219,мм — диаметр корпуса секции, 4,м — длина секции; 1,0 МПа — давление; СГ — тип секции (без компенсатора, для сварного подогревателя).

Выписываем технические характеристики подогревателя:

D_тр=0,014 м,

D_экв=0,0258 м,

F_секц=11,51 м².

3) Задаемся:

Средняя температура холодной воды:
Средняя температура греющей воды:
Средняя температура стенки трубки:
Средняя температура воды в трубках:
Средняя температура воды в межтрубном пространстве:
Действительные скорости движения воды в трубках и межтрубном пространстве:

Плотности в формулах взяты соответственно средним температурам воды в трубках и межтрубном пространстве.

Коэффициенты теплообмена в трубках и межтрубном пространстве:

где 3710=f(t) — по табл. 3 (3) для гладких трубок.

Коэффициент теплопередачи:

Среднелогарифмическая разность температур:
Площадь поверхности нагрева теплообменника первой ступени:
Число секций теплообменника первой ступени: секций. Округляем в большую сторону и принимаем.

Расчёт II ступени:

Задаёмся

;

Расход воды на отопление:

Расход воды через вторую ступень:

Задаемся

Теплопроизводительность теплообменника первой ступени при максимальном водоразборе:

Так как , то ведем расчет далее.

Проверяем правильность принятия по первой ступени:

— удовлетворяет условию, поэтому ведем расчет далее.

Определим количество секций теплообменника второй ступени:

, принимаем

Расчёт тепловой изоляции теплопроводов

Расчёт производится на главном участке (от ТЭЦ до первого ответвления)

Принципиальная схема:

Принимаем температуру грунта

Расчетные температуры теплоносителей взяты для t_но^ср:

Находим нормы тепловых потерь изолированными теплопроводами водяных тепловых сетей:

Значения величин q взяты при температуре подающей и обратной воды соответственно 90 и 50°С по данным табл.2 с.76 (3).

Значения потерь тепла определяются по формулам:

Определяем эквивалентные диаметры:

Термическое сопротивление теплопередаче от воздуха к внутренним стенкам канала:

Термическое сопротивление теплопередаче стенки канала:

Определяем эквивалентную глубину заложения:

Термическое сопротивление окружающего грунта:

Находим температуру воздуха в канале:

Задаёмся толщиной изоляции

В качестве изоляционного материала выбираем маты минераловатные:

Зная соотношение:

подставив в правую часть числа, находим, что:

из этих соотношений находим сначала диаметр изоляции, а потом её толщину:

=1,15,=1,15*720=830,

=1,125,=1,125*720=810,

Невязка: (-)/=(60-55)/55*100%=9,1%

=, невязка 0%

Разница в принимаемых предварительно и конечных значениях удовлетворяет начальному приближению.

Как рассчитать теплообменник для отопления

Расчёт и Подбор Теплообменника для системы отопления

Расчёт для ГВС парал. схемы

Расчёт для Отопления

Расчёт для ГВС двухступ. схемы

Устройство и конструкция

Установка и подключение

Данный online расчёт теплообменника сформирует запрос на подбор теплообменного аппарата для системы отопления, а также отправит его производителям пластинчатых теплообменников, разумеется при вашем желании.

Подбор теплообменника

Подбор теплообменника предполагает выбор формы, размеров и количества пластин, а также схемы их укладки в блок теплообменного аппарата. При этом из-за многообразия вариаций даже у одного производителя теплообменников на каждый запрос может быть подобранно несколько различных теплообменных аппаратов.

Пластины для теплообменников изготовленные различными производителями, даже при схожих размерах, не являются взаимозаменяемыми и обладают свойственными только им теплотехническими особенностями, поэтому и подбираются по индивидуальным методикам. Производители теплообменников не раскрывают методики подбора даже своим региональным партнёрам, предоставляя им лишь программное обеспечение, которое после ввода исходных данных выдаёт готовый результат.

Поэтому данный online расчёт поможет вам корректно сформировать запрос на подбор теплообменника и при вашем желании сразу отправит его нескольким производителям.

Расчёт теплообменника для системы отопления

Рассчитывая пластинчатый теплообменник пренебрегают незначительными потерями с корпуса считая, что всё тепло отданное теплоносителем в греющем контуре переходит к теплоносителю в нагреваемом контуре, поэтому в расчёте всегда должен соблюдаться тепловой баланс.

Проверить правильность теплового баланса между греющим и нагреваемым контуром можно по простой формуле.

Q [кВт] = 1.163 · G [т/ч] · dt [°C]

Полученные значения количества тепла после подстановки параметров греющего и нагреваемого контуров должны быть равны.

При расчёте пластинчатого теплообменника для системы отопления исходными являются величины тепловой мощности системы отопления и расчётный температурный график системы отопления и источника тепла. В результате расчёта определят расход теплоносителя в греющем и нагреваемом контурах.

Основной особенностью расчёта теплообменника для системы отопления является то, что теплообменный аппарат должен обеспечивать корректную работу как на максимальном, так и на переходном режимах эксплуатации.

Максимальным режимом при подборе теплообменника считается режим с расчётной для системы отопления температурой наружного воздуха (для Киева это -22°C). В расчётном режиме от источника тепла приходит теплоноситель с максимальной температурой на пике температурного графика (если источником является тепловая сеть, то это может быть 120/70°C, то есть в подаче 120°C, а в обрате 70 °C, а в автономной котельной может быть принят график 95/70 °C), так и в систему отопления вода поступает с максимальной температурой на пике температурного графика например 90/70°C или 80/60 °C, в зависимости от того какой принят при её расчёте.

Переходным режимом считается режим со средней температурой наружного воздуха за отопительный период в местности где предполагается установка теплообменника (для Киева это -0.1°C). Температуры теплоносителя в переходном режиме на вводе источника тепла и на входе в систему отопления соответственно ниже и определяются по температурному графику при соответствующей температуре наружного воздуха.

Для жителей Украины доступна опция выбора города, при этом температуры наружного воздуха для расчётного и переходного режимов будут выбраны автоматически по ДСТУ-Н Б В.1.1-27:2010 «Строительная климатология», а для жителей других стран придётся ввести температуры вручную.

Несколько распространённых ошибок при заполнении формы расчёта

1 Температура греющей воды на выходе из теплообменника должна быть больше температуры нагреваемой воды на входе в него на всех режимах эксплуатации. В противном случае теплообменный аппарат получится бесконечно больших размеров.

Это означает что если у вас температурный график работы источника тепла составляет 130/70°C, а расчётный температурный график системы отопления 90/70°C, то либо следует принять более высокую температуру греющей воды на выходе из теплообменника, например 130/80°C, либо принять более низкий температурный график для системы отопления например 80/60°C. Повышение температуры в обратном трубопроводе источника тепла при независимом подключении системы отопления на 5-10°C разрешается строительными нормами (ДБН).

2 Не задавайте допустимые потери давления в теплообменнике ниже 10кПа (1м.вод.ст), если это не принципиальное условие. Чем меньше вы задали допустимые потери давления, тем большим будет теплообменный аппарат и соответственно большей его цена.

Как рассчитать теплообменник для отопления

Расчет пластинчатого теплообменника

Сначала мы рассмотрим, какие бывают теплообменники, а потом рассмотрим формулы расчета теплообменников. И Таблицы различных теплообменников по мощностям.

Паяный теплообменник AlfaLaval — неразборный!

AlfaLaval — Разборный с резиновыми прокладками

Основное предназначение теплообменников такого типа — это мгновенная передача температуры от одного независимого контура — другому. Это дает возможность получить тепло от центрального отопления к своей независимой системе отопления. Также дает возможность получать горячее водоснабжение.

Существуют разборные и неразборные теплообменники! AlfaLaval — Российского производства!

Паяный теплообменник AlfaLaval — неразборный!

В паяных теплообменниках из нержавеющей стали не нужны прокладки и прижимные плиты. Припой надежно соединяет пластины во всех точках контакта, что обеспечивает оптимальный КПД теплопередачи и высокое сопротивление давлению. Конструкция пластин рассчитана на длительный срок эксплуатации ППТ очень компактны, так как теплопередача происходит практически через весь материал, из которого они изготовлены. Они имеют небольшую массу и малый внутренний объем. Компания Альфа Лаваль предлагает широкий спектр аппаратов, которые всегда можно приспособить к конкретным требованиям заказчиков. Любые задачи, связанные с теплообменом, ППТ решают наиболее эффективным с экономической точки зрения способом.

Паяный пластинчатый теплообменник состоит из тонких гофрированных пластин из нержавеющей стали, соединенных между собой вакуумной пайкой с использованием меди или никеля в качестве припоя. Теплообменники, паянные медью, чаще всего применяются в системах теплоснабжения или кондиционирования воздуха, в то время как никельпаяные в основном предназначены для пищевой промышленности и для работы с агрессивными жидкостями.

Защита от смешения сред

В тех случаях, когда по правилам эксплуатации или по иным причинам требуется обеспечить повышенную безопасность, можно воспользоваться патентованными конструкциями паяных теплообменников с двойными стенками. В этих теплообменниках две среды отделены друг от друга двойной пластиной из нержавеющей стали. В случае внутренней протечки ее можно будет заметить на внешней стороне теплообменника, но смешения сред в любом случае не произойдет.

AlfaLaval — Разборный с резиновыми прокладками

Теплообменник: Жидкость — жидкость

1-пластины; 2-стяжные болты; 3,4-передняя и задняя массивная плита; 5-патрубки для присоединения контура теплоснабжения; 6-патрубки для присоединения трубопроводов системы отопления.

Получить отдельный замкнутый (независимый) отопительный контур системы отопления, при этом получая только тепловую энергию. Расход и давление не передаются. Тепловая энергия передается за счет передачи температуры теплопередающими пластинами по разные стороны которого протекает теплоноситель (отдающий тепло и принимающий тепло). Это дает возможность изолировать свою систему отопления от центральной сети отопления. Могут быть и другие задачи.

1-подающий патрубок для отпуска тепла; 2-обратный патрубок для отпуска тепла; 3-обратный патрубок для приема тепла; 4-подающий патрубок для приема тепла; 5-канал для приема тепла; 6-канал для отпуска тепла. Стрелками указано направление движения теплоносителя.

Схема системы отопления

Каждый пластинчатый теплообменник обладает значениями, которые необходимы для расчета.

Эффективность (КПД) теплообменника находиться по формуле

На практике эти значения равны 80-85%

Какие должны быть расходы через теплообменник?

По разные стороны теплообменника имеются два независимых контура, это означает, что расходы этих контуров могут быть разными.

Чтобы найти расходы нужно знать, сколько тепловой энергии потребуется для отопления второго контура.

Например, это будет 10 кВт.

Теперь нужно посчитать необходимую площадь пластин для передачи тепловой энергии по этой формуле

Полный коэффициент теплопередачи

Чтобы решить задачу нужно познакомиться с некоторыми типами теплообменников, и на их основе производить анализ расчетов подобных тепловых обменников.

Самостоятельно сделать расчет теплообменника у Вас не получиться по одной простой причине. Все данные, которые характеризуют теплообменник скрыты от посторонних лиц. Возникает трудность найти коэффициент теплопередачи от реального расхода! И если расход будет заведомо маленьким, то и КПД теплообменника будет не достаточным!

Увеличение мощности с уменьшением расхода приводит к увеличению самого теплообменника в 3-4 раза по количеству пластин.

У каждого производителя теплообменников есть специальная программа, которая подбирает теплообменник.

Чем выше коэффициент теплопередачи, тем быстрее этот коэффициент становиться меньше из-за отложение от накипи!

Графа «Теплоноситель» — контур 1 источника тепла.

Что нужно для расчета теплообменника?

Что нужно знать для правильного расчета теплообменного оборудования?

При выборе и монтаже теплообменного оборудования следует учитывать индивидуальные особенности и условия конкретного объекта. По этой причине перед покупкой теплообменника важно провести расчет теплообменника и узнать основные характеристики системы, в которую он будет вмонтирован. Опираясь на полученные данные, можно подобрать самое подходящее устройство.

Чтобы купить подходящий теплообменник, технические характеристики которого подойдут под конкретную систему, нужно знать:

1. В каком месте будет стоять прибор, и где он будет использоваться. Это может быть вентиляционная система, горячее водоснабжение, отопление или технологические процессы.

2. Мощность теплообменника и его тепловую нагрузку. Если нет информации по тепловой нагрузке, нужно знать расход воды в теплообменнике

3. Производя расчет теплообменника пластинчатого вода-вода, масло-вода и пар-вода, следует учесть тип среды, в которой будет функционировать прибор. Также теплообменное оборудование используют в пищевой промышленности и в сложных технологических процессах.

4. Немаловажное значение при выборе теплообменного устройства имеет температура рабочей среды.

Благодаря этой информации можно узнать, как рассчитать теплообменник и определиться с материалом изготовления пластин и уплотнительных элементов. Также эти данные помогут подобрать компоновку, габариты рамы, число пластин и их толщину.

Как рассчитать мощность теплообменника?

Расчет мощности пластинчатого теплообменника начинается с того, что нужно знать знать объём подогреваемой среды и разницу температур между жидкостями. Мощность теплообменника высчитывается 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.

Тепловой расчет теплообменника

Для расчета важен расход воды через теплообменник, мощность теплообменника, средняя разность температур сред и коэффициент передачи тепла. Подсчет этих характеристик совершается посредством уравнения теплового баланса:

Где взять данные для расчета?

• в ТУ предприятия, которое занимается теплоснабжением;
• в техзадании, которое составляется инженером и главным технологом;
• в проекте теплообменной системы или в пункте, где находится устройство;
• в договоре с компанией, которая отвечает за теплоснабжение.

Как рассчитать теплообменник пластинчатый?

Расчет теплообменного оборудования – это сложный и длительный процесс, в котором легко допустить ошибку. Поэтому расчет теплообменника должен проводить исключительно специалист с опытом. В большинстве случаев этим занимается официальный дилер или специалист от завода-производителя теплообменного оборудования. Для того, чтобы свести к минимуму возможные ошибки в расчетах, профессионалы используют специальные программы и формулы.

В таких программах имеются специальные таблицы, куда вводятся исходные данные, после чего в автоматическом режиме выдается несколько правильных вариантов расчета.

Официальные дилеры производят расчеты намного быстрее, чем специалисты завода-изготовителя. Кроме теплообменного оборудования выдается лист расчета устройства. По нему можно будет легко определить, соответствуют ли параметры выбранного прибора техническим условиям конкретной системы, в которой монтируется теплообменник. Важно понимать, что самостоятельно провести расчет теплообменника практически невозможно, так как необходимые для этого данные скрыты, и получить их может не каждый человек.

Остались вопросы?

Вы всегда можете получить консультацию по расчету пластинчатого, паяного, кожухотрубного теплообменника, а также специального теплообменного оборудования у наших инженеров совершенно бесплатно.

Мы поможем определится какой именно вариант больше подходит для Вашего объекта, учитывая технические характеристики и пожелания.
Обращайтесь по номеру 8-804-333-71-04 (звонок бесплатный), или же напишите на электронную почту [email protected]
С наиболее полной информацией о теплообменном оборудовании Вы всегда можете ознакомиться на нашем сайте

Тепловой расчет теплообменных аппаратов

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 – 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:

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

G₁ и G₂ – расходы масс греющего и нагреваемого носителей соответственно, кг/ч;
c_p₁ и 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.

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/м 2 .

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).

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.

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 пластинчатого теплообменника — как правильно определить параметры?

Общие принципы устройства схем теплоснабжения

Паровой котел на ТЭЦ или котельной.
Сетевой теплообменник.
Циркуляционный насос.
Теплообменник системы горячего водоснабжения.
Теплообменник системы отопления.

Роль элементов схемы:

котельный агрегат — источник тепла, передача теплоты сгорания топлива к теплоносителю;
насосное оборудование — создание циркуляции теплоносителя;
подающий трубопровод — подача нагретого теплоносителя от источника к потребителю;
обратный трубопровод — возврат охлажденного теплоносителя на источник от потребителя;
теплообменное оборудование — преобразование тепловой энергии.

Температурные графики

Срезка графика в верхней части — когда у котельной не хватает мощности.

Срезка графика в нижней части — для обеспечения работоспособности систем ГВС.

Гидравлика тепловых сетей

Расчет пластинчатых теплообменников для систем отопления

Приготовление отопительной воды может происходить путем нагрева в теплообменнике.

Расчет пластинчатых теплообменников для систем ГВС

Соотношение максимальной и среднечасовой нагрузок достигает в некоторых случаях 4—5 раз.

Расчетная программа «Ридан»

Функционал

Конструкторский расчет – подбор ПТО по имеющимся исходным данным.

Поверочный расчет – определение теплогидравлических характеристик подобранного оборудования при заданном режиме.

Расчет 2-х ступенчатой смешанной схемы горячего водоснабжения (ГВС), а именно:

подбор ПТО для раздельных ступеней 2-х ступенчатой смешанной схемы ГВС;
подбор моноблока для 2-х ступенчатой схемы ГВС;
подбор ПТО для альтернативной схемы ГВС — с заниженной обраткой теплоносителя.

Поверочный расчет 2-х ступенчатой смешанной схемы горячего водоснабжения (ГВС).

Подбор ПТО для сред «водяной пар-жидкость» по имеющимся исходным данным в условиях конденсации.

Редактор сред — позволяет добавить новый теплоноситель в программу.

РЕГИСТРАЦИЯ

Для получения доступа ко всем функциям программы и для автоматического обновления программы через Интернет продукт нужно зарегистрировать. Регистрация занимает минимум времени. Зарегистрированный пользователь получает возможность работы с наиболее актуальным расчетным алгоритмом, учитывающим самые последние данные о физико-химических и тепловых параметрах комплектующих ПТО Ридан. Тем самым, исключаются опасность ошибок и необходимость повторной проверки клиентских расчетов.Можно использовать программу без регистрации в режиме ограниченной функциональности. Ограничение для незарегистрированных пользователей: печать расчетов невозможна.

ЛИЦЕНЗИОННОЕ СОГЛАШЕНИЕ

Лицензионное соглашение является нормативным документом, регулирующим отношения пользователя с разработчиками расчетной программы АО «Ридан».

Скачать лицензионное соглашение

СИСТЕМНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

Операционная система:

Windows 2000 SP3;
Windows 98;
Windows 98 Second Edition;
Windows Server 2003;
Windows XP SP2/ Windows Vista/ Windows 7/ Windows 8/ Windows 10

Дополнительное программное обеспечение:

.NET Framework 4.0 Процессор PIII 700 Hz RAM 128 Mb HDD 10 Mb

Минимальное разрешение экрана:

1024×768

Системы распределения горячей воды — обзор

5.5.4.3 Распределительная сеть

Системы централизованного теплоснабжения могут варьироваться по размеру от охвата целых городов сетью первичных труб большого диаметра, соединенных с вторичными трубами, которые, в свою очередь, соединяются с третичными трубами, которые могут подключиться к 10–50 зданиям. Некоторые схемы централизованного теплоснабжения могут быть рассчитаны только на потребности небольшой деревни или района города, и в этом случае потребуются только вторичные и третичные трубы.

Потери давления испытывают как проточный пар, так и горячая вода.В системах распределения горячей воды могут использоваться промежуточные подкачивающие насосы для повышения давления в точках между ТЭЦ и потребителем. Из-за более высокой плотности воды колебания давления, вызванные перепадом высот в системе горячего водоснабжения, намного больше, чем в паровых системах. Это может отрицательно сказаться на экономических показателях системы горячего водоснабжения, поскольку требует использования трубопроводов и / или подкачивающих насосов более высокого класса давления или даже теплообменников, используемых в качестве ограничителей давления.

Системы горячего водоснабжения делятся на три температурных класса:

•: системы горячего водоснабжения с температурой подачи более 175 ° C;
•: среднетемпературные системы горячего водоснабжения (MTHW) температуры подачи в диапазоне 120–175 ° C; и
•: низкотемпературные системы горячего водоснабжения (LTHW) обеспечивают температуру 120 ° C или ниже.

В идеале подходящий размер трубы следует определять на основе экономического исследования стоимости жизненного цикла строительства и эксплуатации. Однако на практике это исследование проводится редко из-за требуемых усилий. Вместо этого при проектировании часто используются критерии, выведенные из практики. Эти критерии обычно принимают форму ограничений на максимальную скорость потока или перепад давления. Для паровых систем рекомендуется максимальная скорость потока 60–75 м / с [45].Для водных систем европейцы используют критерий, согласно которому потери давления должны быть ограничены до 100 Па / м трубы [46].

Расчет расхода и давления в трубопроводной сети с ответвлениями, контурами, насосами и теплообменниками может быть затруднен без помощи компьютера. Методы, разработанные для бытовых систем распределения воды [47], могут применяться к системам распределения тепла с соответствующими модификациями. Большинство расчетов выполняется для установившегося состояния и имеет несколько исходных допущений (например,g., температуры, давления, потоки и / или нагрузки) в определенный момент времени. Некоторые программы компьютерного моделирования являются динамическими и временными входами расхода и давления для эффективного управления и оптимизации скорости вращения распределительных насосов.

Оптимальная расчетная модель разветвленных распределительных сетей горячего водоснабжения (рис. 5.28) в установившемся режиме на основе метода линейного программирования была разработана [48] и будет представлена далее.

Рисунок 5.28. Топология сети централизованного теплоснабжения.

Основы гидравлического расчета . Исходными данными для гидравлического расчета являются топология сети, схема производства горячей воды в ТЭЦ, расчетная тепловая нагрузка всех потребителей и начальные параметры теплоносителя.

Сеть централизованного теплоснабжения может быть представлена графом с прямой связью, состоящим из конечного числа дуг (труб, насосов, теплообменников и фитингов), соединенных друг с другом вершинами (узлами) в качестве критических точек, тепловых станций, потребителей. , и узлы соединения.

Топология сети может быть полностью описана с помощью матрицы инцидентности и матрицы циклов, построенной для связанного графа. Каждый участок трубы состоит из двух труб — подающей и обратной — с одинаковыми размерами.

Гидравлический расчет дает диаметр трубы и потерю давления для каждого участка трубы. На основе этого расчета строятся профили давления в системе централизованного теплоснабжения в динамических и установившихся режимах. Например, на рис. 5.29 показан профиль давления для одной трубы длиной L между ТЭЦ и потребителем, где p ₁ — p ₂ — потеря давления в подающей трубе, p2 − p ¯2 — потеря давления в установке потребителя, а p¯2 − p¯1 — потеря давления в обратном трубопроводе.

Рисунок 5.29. Напорный профиль для однотрубного сегмента.

Потери давления Δ p _ij в трубе ij сети централизованного теплоснабжения можно рассчитать с помощью общего уравнения:

(5,33) Δpij = 8ρπ2 (λijLijDij + ζij) Gij2Dij4,

где ρ — плотность воды; L _ij, D _ij, G _ij — длина, диаметр и выход трубы ij соответственно; λ _ij — коэффициент трения, рассчитанный по формуле Колебрука – Уайта; и ζ _ij — коэффициент малых потерь трубы ij .

Пренебрегая незначительной потерей давления, уравнение. (5.33) можно переписать как

(5.34) Δpij = 8ρλijπ2LijDij5Gij2

Экстремальные условия эксплуатации сети достигаются в самый холодный день года, а потребляемое тепло зависит от разницы между расчетной температурой в здании и наружной температура воздуха. Максимальная тепловая нагрузка потребителя рассчитывается как функция температуры наружного воздуха.

Максимальная тепловая нагрузка выражается расходом воды, потребляемой в узле, к которому подключен потребитель.Когда система работает с максимальной разницей температур Δ t _max между подающей и обратной сетью, расход воды q _j, сосредоточенный в узле j , выражается как

(5,35) qj = QjcpΔtmax ,

где Q _j — тепловая нагрузка потребителя j и c _p — удельная теплоемкость воды при постоянном давлении.

Для каждого потребителя необходимо учитывать как минимальную, так и максимальную тепловую нагрузку в два критических момента самого холодного дня в году. j .Эти нагрузки определяют соответствующие минимальные и максимальные расходы воды, сосредоточенные в каждом узле j , и средний расход q _j.

Для определения годового потребления энергии E для каждого насоса с достаточной практической точностью можно использовать следующее уравнение:

(5,36) E = 1ηGΠτu,

, где η — общий КПД насоса; G — расчетный расход рассматриваемой трубы, определенный с использованием средних расходов в узлах: q _j; Π — давление нагнетания, обеспечивающее работу сети до среднего расхода q _j; τ _u — время использования системы отопления каждый год.

Оптимизация модели . Для сетей, снабжаемых насосом, в литературе предлагается использовать минимальные общие годовые затраты (ОДУ) в качестве критерия [49].

Для разветвленной тепловой сети расчетный расход G _ij труб однозначно определяется концентрированным расходом q _j, который известен в узлах сети. Эти расчетные расходы имеют одинаковое значение в питающей и обратной сети, но с измененным знаком (G¯ij = −Gij).

Разряды G _ij определены для рабочего состояния. Серия промышленных диаметров, которые можно использовать D _{k , ij} ∈ [ D _{max, ij}, D _{min, ij}] для каждой трубы ij устанавливаются с использованием предельных значений оптимальных диаметров D _{max, ij} и D _{min, ij}, вычисленных по уравнению

(5.37) Dmax (min), ij = 4GijπVmin (max), ij,

, где G _ij — расчетный расход трубы ij и V _min и V _max являются пределами экономических скоростей.

Общая длина трубы ij , с напором G _ij, может быть разделена на s _ij сегментов ( k ) из D _{k , ij} диаметров и x _{k , ij} длины.Принимая во внимание уравнение Дарси-Вейсбаха. (5.34) выражение перепада давления между двумя концами трубы может быть линеаризовано как

(5.38) pi − pj = ∑k = 1sijαk, ijxk, ij − Πij + ρg (ZTj − ZTi)

дюйм whichss

(5,39) αk, ij = 8ρλijGij | Gij | π2Dk, ij5,

где Π _ij — активное давление дожимного насоса, встроенного в трубу ij , для нагнетания G _ij; г — ускорение свободного падения; ZT _i и ZT _j — высотные отметки в узлах i и j соответственно.

Минимальный критерий ОДУ может быть выражен в виде целевой функции [48], включая инвестиционные затраты на сетевые трубопроводы и встроенные насосы, а также стоимость энергии накачки, как

(5,40) Fo = ∑ij = 1T∑k = 1sijck, ij ∗ xk, ij + eτu∑j = 1NS1ηjqj (pj − p¯j) + ∑ij = 1NP [Aijyij + Bij (rij + r¯ij) + eτu1ηij (GijΠij + G¯ijΠ¯ij)] → min,

где ck, ij ∗ — годовая удельная стоимость участка k трубы ij в зависимости от диаметра D _{k , ij} [49]; е — стоимость электроэнергии; τ _u — годовая наработка системы отопления; NS — количество источников тепла; НП — количество подкачивающих насосов; A _ij и B _ij — годовые фиксированные затраты и пропорциональные затраты с мощностью насоса, соответственно; r _ij и r¯ij — максимальные мощности подкачивающего насоса, встроенного в подающий и возвратный трубопровод ij , соответственно, если r _ij ≠ 0 и r¯ij ≠ 0 ; p _j и p¯j — давления в узле j подающей и обратной сетей соответственно; G _ij и G¯ij — расчетные расходы в трубопроводах ij подающей и обратной сети соответственно; и Πij, Π¯ij — активное давление в трубопроводе ij подающей и обратной сети, соответственно, на котором может быть установлен подкачивающий насос в непосредственной близости от узла i .

Целевая функция имеет в качестве неизвестных переменные решения x _{k , ij}, r _ij, r¯ij, p _j, p¯j, Πij, Π¯ij, и сводит к минимуму общие годовые затраты.

Следовательно, значения переменных решения должны быть определены для минимизации целевой функции F _o с учетом:

•

конструктивных ограничений , которые вводятся для обеспечения того, чтобы сумма всех сегментов между любыми двумя узлами равна длине между этими узлами:

(5.41) ∑k = 1sijxk, ij = Lij; (ij = 1,…, T),

где T — количество труб в сети.

•: эксплуатационные ограничения , которые записаны во всех узлах j или сегментах труб ij для каждого из трех режимов работы, соответствующих минимальной, максимальной и средней нагрузкам нагрева:

( 5.42) pi − pj = ∑k = 1sijαk, ijxk, ij − Πij + ρg (ZTj − ZTi)

(5.43) p¯i − p¯j = −∑k = 1sijαk, ijxk, ij − Π¯ij + ρg (ZTj − ZTi)

(5.44) pj − p¯j≥δj

(5,45) rij≥GijΠij≥0

(5,46) r¯ij≥G¯ijΠ¯ij≥0

(5,47) rij≤Myij

(5,48) r¯ ij≤Myij

(5,49) hj≤pj≤Hj

(5,50) h¯j≤p¯j≤H¯j

(5.51) hj≤pj + Πij≤Hj

(5.52) h¯j≤ p¯j + Π¯ij≤H¯ij

(5.53) yij = {0,1}

(5.54) Xk, ij≥0

•

гидравлические ограничения , которые также записываются для каждого из трех указанных режимов работы:

(5.55) ∑i ≠ ji = 1NGij + qj = 0; (j = 1,…, N − NS)

(5.56) G¯ij = −Gij; (ij = 1, …, T)

где h _j, H _j и h¯j, H¯j — нижний и верхний пределы давления в каждом узле j подающей и обратной сети соответственно; δ _j — минимальный перепад давления в узле j между подающей и обратной трубой, обеспечивающий сброс q _j через установку потребителей, подключенную к соответствующему узлу.

Ограничения (5.42) и (5.43) связывают новые переменные с перепадом давления в узлах сети. Переменные y _ij могут иметь значение 0 или 1, если на трубопроводе ij должен быть встроен подкачивающий насос или нет. Через неравенство (5.47) эти переменные связаны с максимальной мощностью накачки, где M обозначает константу с достаточно высоким значением. Уравнения. (5.49) и (5.51) ограничивают диапазон изменения давления в сети либо в узлах, либо на входе или выходе встроенных насосов.

Поскольку целевая функция (5.40) и ограничения (уравнения (5.41) — (5.56)) линейны относительно неизвестных системы, оптимальное решение может быть определено в соответствии с методом линейного программирования [50], используя Симплексный алгоритм [51]. Компьютерная программа была разработана на основе линейной модели оптимизации на языке программирования FORTRAN для ПК-совместимых микросистем.

Управление теплообменником и расчет БТЕ

Обзор

Цифровой индикаторный контроллер US1000-11 может быть запрограммирован на выполнение двух функций, в качестве контроллера температуры теплообменника и калькулятора BTU.Зачем выполнять обе функции?

Контроль температуры используется для поддержания постоянной температуры продукта на нагнетательной стороне теплообменника. На входе установлен расходомер, который выполняет прямую связь, компенсируя изменения спроса и обеспечивая оптимальный контроль температуры на выходе.

Расчет BTU выполняется путем размещения элементов температуры как на впускном, так и на выпускном трубопроводе теплообменника. Используя разницу этих двух температур и умножая на расход, получается расчет в BTU.Это может быть использовано для выявления возможных загрязнений или накипи, снижающих эффективность теплообменника. Кроме того, если отдельные операционные единицы «заряжаются» за свое энергопотребление, они становятся более экономичными и экономичными.

Контроль температуры продукта

Температура на выходе теплообменника является переменной процесса (PV). Это вход ПИД-регулятора с обратной связью. Поток продукта измеряется, и сигнал передается на US1000 в качестве входного сигнала прямой связи.По мере увеличения или уменьшения потока управляющий выход клапана теплоносителя изменяется в соответствии с этим изменением потока, и может быть достигнуто оптимальное регулирование температуры. См. Диаграмму выше.

Расчет BTU

Британская тепловая единица (BTU) является общепринятой единицей измерения теплопередачи. BTU определяется как количество тепла, необходимое для повышения температуры одного фунта воды на 1 ° F. Уравнение теплопередачи в жидкость следующее:

Q = W (T2-T1) Cp

Q = Теплопередача за единицу времени (БТЕ / час)
Вт = Массовый расход (фунт / час)
T2 = Температура на выходе (° F)
T1 = Температура на входе (° F)
Cp = Удельная теплоемкость (1.0 БТЕ / фунт для воды)

US1000-11 имеет возможности пользовательских вычислений с использованием библиотеки функциональных блоков. В приведенном выше уравнении блок вычитания определяет ΔT входов температуры. Блок умножения используется для определения произведения потока продукта и ΔT. Для этого результата можно использовать другой блок умножения, если удельная теплоемкость отличается от 1,0 БТЕ / фунт (воды).

БТЕ могут отображаться на определяемом пользователем дисплее US1000-11 как мгновенная скорость передачи БТЕ.Кроме того, эти данные BTU могут быть повторно переданы как сигнал 4-20 мА на записывающее устройство. Данные BTU можно использовать для:

Определите счет для пользователя теплообменника. Это может обеспечить справедливый метод распределения затрат на электроэнергию.
Уменьшение скорости передачи БТЕ может указывать на образование накипи на трубках поверхности теплообменника. Запись этих данных может дать рекомендации по профилактическому обслуживанию для очистки теплообменника до того, как может произойти сбой.

Сводка

Цифровой контурный контроллер US1000-11 был разработан как высокопроизводительный ПИД-регулятор.Его универсальный дизайн позволяет настраивать многочисленные приложения для управления технологическим процессом с использованием одной и той же аппаратной платформы. Возможности пользовательских вычислений позволяют выполнять специальные вычисления, например скорость передачи BTU, как описано здесь.

Теплообменники

Теплообменники ТЕПЛООБМЕННИКИ

Цель

В этом упражнении ученики будут (1) управлять нагревательной трубкой в кожухе. теплообменник и (2) анализировать работу теплообменника с помощью LMTD и -NTU методы.

Фон

Теплообменник — это устройство, в котором энергия передается от одного жидкость к другому по твердой поверхности. Анализ и проектирование обменников следовательно, включают как конвекцию, так и проводимость. Перенос излучения между обменником и окружающей средой обычно можно пренебречь, если только обменник не изолирован, а его внешние поверхности очень горячие.

Две важные проблемы при анализе теплообменника: (1) оценка существующих теплообменники и (ii) определение размеров теплообменников для конкретного применения.Рейтинг предполагает определение скорости теплопередачи, изменение температуры двух жидкостей, а перепад давления в тепле обменник. Определение размеров предполагает выбор конкретного теплообменника из доступные в настоящее время или определяющие размеры для дизайна нового теплообменника с учетом требуемой скорости теплопередачи и допустимой падение давления. Метод LMTD можно легко использовать, когда на входе и выходе известны температуры как горячих, так и холодных жидкостей. Когда розетка температуры неизвестны, LMTD можно использовать только в итерационной схеме.В этом случае можно использовать метод -NTU для упростить анализ.

Энергетика

Первый закон термодинамики в форме скорости, применяемый к контролю объем (CV), может быть выражен как

(1)

, где обозначает массовый расход (например, 1 барр. / Мин. или кг / мин), пересекающих границы CV, h — удельная энтальпия (энергия / масса), _surr — скорость передачи тепла от CV к его окружению, а _st — скорость изменения энергии хранится в резюме.Эта упрощенная форма Первого закона не предполагает работы — производственные процессы, отсутствие выработки энергии внутри CV и незначительное кинетическая и потенциальная энергия входящих и выходящих потоков жидкости резюме. В установившемся режиме энергия, находящаяся в CV, постоянна, Это означает, что _st = 0. Если, кроме того, граница CV является адиабатической (т. е. идеально изолированной), тогда _surr = 0. В этих обстоятельствах уравнение. (1) сводится к простому балансу энтальпии притока и оттока энтальпии:.

(2)

Применяется к теплообменнику с двумя потоками, проходящими через него, уравнение. (2) можно переставить, чтобы получить

_h (h _{h, i} -h _{)
h, o}) = _c (h _{c, o} -h _{c, i})

(3)

где нижние индексы h и c обозначают горячую и холодную жидкости, соответственно, а i и o обозначают условия на входе и выходе. Проще говоря, уравнение. (3) говорит что скорость потери энергии горячей жидкостью (левая часть) равна скорость набора энергии холодной жидкостью. Помните : этот баланс ставок выполняется, только если оболочка теплообменника адиабатическая, а теплообменник достиг устойчивого состояния.

Кожухотрубный теплообменник
Рисунок 1 представляет собой принципиальную схему кожухотрубного теплообменника. с одним проходом оболочки и одним проходом трубы. Перекрестно-противоточный режим работы указывается.

Рисунок 1. Кожухотрубный теплообменник с одним кожухом и одним проходом. трубный проход; перекрестно-противоточный режим.

Внутри теплообменника распределение температуры горячей и холодной жидкости имел бы форму, изображенную на рис. 2 (а).

Рис. 2. (a) Распределение температуры в противоточном теплообменнике.

Рис. 2. (b) Энергетический баланс в элементе дифференциальной длины.

Точки 1 и 2 на оси x представляют два конца нагрева. обменник. При условии отсутствия потерь энергии в окружающей среде и теплообменник достиг установившегося состояния, затем dq, скорость теплопередачи от горячей жидкости, точно равна скорости передачи тепла к холодная жидкость на разной длине dx поверхности теплообменника.Для частный случай жидкостей, которые не меняют фазы и имеют постоянную удельную нагревает

dq = — _h c _{p, h} dT _h = -C _h dT _h,

(4)

dq = _c c _{p, c} dT _c = C _c dT _c,

(5)

где C _h и C _c называются горячей и холодной жидкостью теплоемкости соответственно.Интегрирование уравнений (4) и (5) по теплообменник (от 1 до 2) дает

и

1. Метод логарифмической средней разности температур (LMTD)

Дифференциальная скорость теплопередачи dq через элемент с площадью поверхности dA также можно выразить как

dq = UTdA,

(8)

где — местная разница температур между горячей и холодной средами. U — общий коэффициент теплопередачи при dA.И U, и T варьируются в зависимости от положения внутри теплообменника (т. е. x), но путем комбинирования Уравнения (4) и (5) с уравнением. (8) возможно однопроходный теплообменник для интеграции по контактной поверхности теплообменника от входа до выхода. В результат интеграции

q = AU _м T _ln,

(9)

где q — общая скорость теплопередачи (БТЕ / мин), A — общая внутренняя площадь контакта (футы ²), U _м — средний общий коэффициент теплопередачи (БТЕ / мин фут ² º F), определяемая как

(10) и — средняя логарифмическая разница температур (LMTD), определяемая как (11)
Как показано на Рис.2 (а), T ₁ = T _{h, i} -T _{c, o} и T ₂ = T _{h, o} -T _{c, i} для противотока, однопроходный вариант. Уравнение (9) также применяется к более сложные конструкции теплообменников с многопроходными и перекрестными потоками договоренности с поправочным коэффициентом, применяемым к LMTD. См. Ozisik (1). Как упоминалось выше, если указаны температуры на входе и выходе LMTD можно рассчитать по формуле. (11) и q из любого уравнения. (6) или уравнение. (7). Тогда продукт явно задается формулой.(9). Дальнейшая спецификация затем «размеров» теплообменника, т. е. определяет A и размеры внутренних проточных каналов.

2. -NTU Method
В случаях, когда только температура на входе горячих и холодных жидкостей известны, LMTD не может быть рассчитан заранее и применение метод LMTD требует итеративного подхода. Рекомендуемый подход это эффективность или метод -NTU. Теплообменник эффективность« определяется

= q / q _макс,

(12)

где q — фактическая скорость передачи тепла от горячей к холодной жидкости, а q _max представляет максимально возможную скорость теплопередачи, которое задается соотношением

q _макс. = C _мин. (T _{h, i} — T _{c, i})

(13)

где C _мин — меньшая из двух величин теплоемкости. (см. выше уравнения (4) и (5).Таким образом, фактическая скорость теплопередачи может быть выражается как

q = C _мин (T _{h, i} — T _{c, i})

(13)

и рассчитано с учетом эффективности теплообменника, массовый расход и удельная теплоемкость двух жидкостей и входа температуры.

Значение зависит от геометрии теплообменника и схемы потока (параллельный поток, противоток, поперечный поток и т. д.). Теоретические соотношения для а графические характеристики предоставлены Ozisik (1) и Incropera & DeWitt (2) для ограниченного выбора типов теплообменников.Для одного пройти противоточный теплообменник, подобный тому, который использовался в этом упражнении

(15)

, где C C _мин. / C _макс. и N U _м A / C _мин. Безразмерный коэффициент известен как количество единиц передачи. Это индикатор фактическая площадь теплопередачи или физический размер теплообменника. Экспериментальный определение эффективности определяется

(16)

Аппарат
Рисунок A1 в Приложении представляет собой схематическую диаграмму двух контуров потока. которые обмениваются энергией через теплообменник.Горячая вода циркулирует через кожух теплообменника, в то время как охлажденный раствор пропиленгликоля (PG) в воде (приблизительно 30% PG по весу) циркулирует по трубкам. Поток охлажденной воды приводится в движение центробежным насосом с постоянной скоростью вращения. поток горячей воды идет из водопровода здания. Оба потока управляется вручную с помощью клапанов. Массовый расход указан линейным расходомеры ротаметрового типа. Калибровочные кривые для двух расходомеров добавлены. Четыре термопары, установленные рядом с четырьмя портами теплообменник и подключенный к цифровому считывателю показывают T _{h, i}, T _{h, o} , T _{c, i} и T _{c, o}.
Основные геометрические характеристики теплообменника: следующее:

Диаметр корпуса (внешний) 3,63 дюйма Длина корпуса 27-1 / 4 дюйма Внешний диаметр трубы 0,250 дюйм. Объем корпуса 0,70 галлона. Объем трубки (внутренний) 0,40 галлона. Поверхность трубки площадь 11,1 фута ² Количество трубок 76 Длина трубок 26-11 / 16 дюймов

Процедура
1. Найдите график данных калибровки и уравнение для расхода воды. метр в лаборатории напиши.

2. Найдите график данных калибровки и уравнение для пропиленгликоля. расходомер.Поскольку эта калибровка проводилась с использованием воды в качестве рабочего жидкости необходимо исправить уравнение для использования с пропиленгликолем, используя следующие отношения:

_стр. = _h3
O (S.G. _стр.) ^1/2

Удельный вес (S.G.) пропиленгликоля указан на графика, представленная в описании 30% решения

3. Определите показания расходомера для шестнадцати возможных экспериментов. в следующем массиве выбирает расход воды как «минимальную» жидкость :

Таблица 1.Номинальные значения теплоемкости жидкости для контура пропиленгликоля.

C	(C _p) _макс [БТЕ / мин ° F]
1,00	5	10	20	40
0,75	5	10	30	60
0,50	7	15	30	60
0,25	15	30	45	65

C — это соотношение теплоемкостей двух потоков жидкости, которое определяется:
(17)

Из первой строки (5, 10, 20, 40) можно определить расход воды показания счетчика, а также показания расходомера пропиленгликоля, т.е.е., С = 1,0. По соотношению «C» определите другой поток пропиленгликоля. показания счетчика для шестнадцати экспериментов с использованием значений C _p из графика, представленного в рецензии.

4. Проведение эксперимента.
a) Установите расходомер H ₂ O на самое низкое показание в массиве. а затем следить за разницей между температурами на входе и выходе как для воды, так и для пропиленгликоля (C = 1,0), пока не установится устойчивое состояние (обычно через несколько минут).

b) Измерьте и запишите входные и выходные значения и разницу температур для течет и вода, и пропиленгликоль.

c) Измените поток пропиленгликоля, чтобы получить C = 0,75, затем 0,5 и 0,25, каждый раз повторяя а) и б) выше.

г) Последовательность через вторую, третью и четвертую колонки экспериментальной множество.

5. Лабораторный отчет.
a) Организуйте лабораторные данные и рассчитанные значения в аккуратной электронной таблице. множество. Используйте только английскую систему единиц .

b) Постройте график зависимости теплопередачи пропиленгликолю от средней логарифмической температуры. разница.

c) Из шестнадцати проведенных экспериментов определить средний общий коэффициент теплопередачи U из следующего определения:

Теплопередача = (C _p) _PG T _PG = U A T _LMTD Обратите внимание, что наклон кривой, построенной в b), равен UA.

г) На одном участке построить эффективность,, по сравнению с NTU, и кривая соответствует данным, где C — константа, путем построения графика аналогично рис.11.15 Incropera & DeWitt с использованием ур. (15). Помнить из ваших данных определяется из четырех измеренных температур с использованием экв. (16), а не из уравнения (15).

Приложение (распечатайте перед приездом в лабораторию):

Рис A1:	Принципиальная схема, контуры потока
Рис A2:	Калибровочная кривая для расходомера PENWALT № YYN-3447
Рис A3:	Калибровочная кривая для расходомера Fischer & Porter No.М2-1014 / 55
Рис A4:	Удельный вес водных растворов пропиленгликоля.
Рис A5:	Удельная теплоемкость водных растворов пропиленгликоля.

Перейти к оглавлению
Перейти следующая лаборатория
Перейти Топ

Конструкция змеевикового теплообменника для солнечной системы водяного отопления с дистанционным накоплением

Lv Cuiping
He Duanlian
Dou Jianqing

Abstract

Змеевиковый теплообменник для накопления тепла горячей водой был представлен с выбором конструкции параметры, тепловой расчет, конструктивное проектирование и расчет гидравлического сопротивления.В данной конструкции площадь проема контура солнечного коллектора составляет 4,26 м ², объем бака для воды — 300л. Диаметр и площадь теплообмена спирального змеевика составляет 460 мм и 1,48 м ², соответственно, он изготовлен из трубы из нержавеющей стали φ 15 мм x 1 мм, общая длина змеевика составляет 31,8 м. Результаты расчетов показали, что тепловой расчет соответствует требованиям системы горячего водоснабжения.

Ключевые слова

Теплопередача Коэффициент теплопередачи Число Рэлея Труба из нержавеющей стали Коэффициент теплопроводности

Эти ключевые слова были добавлены машиной, а не авторами.Это экспериментальный процесс, и ключевые слова могут обновляться по мере улучшения алгоритма обучения.

Это предварительный просмотр содержимого подписки,

войдите в

, чтобы проверить доступ.

Предварительный просмотр

Невозможно отобразить предварительный просмотр. Скачать превью PDF.

Информация об авторских правах

Авторы и аффилированные лица

Lv Cuiping
He Duanlian
Dou Jianqing

.Beijng Tsinghua Solar LTDПекин Китай

PEX, Сантехника, отопление, принадлежности для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха

Теплообменники вода-воздух предназначены для передачи тепла воды в систему принудительного воздушного отопления вашего дома или коммерческого здания. Эти устройства обычно работают, забирая нагретую воду через змеевики медных труб и перемещая ее вперед и назад по поверхности алюминиевых пластин. Эта конструкция использует тепло от жидкости, заключенной в трубке, и передает его воздуху с помощью алюминиевых пластин.

Эти теплообменники с ребристыми змеевиками используются во многих областях, как в жилых, так и в коммерческих зданиях. Они доступны во многих различных размерах и номиналах в БТЕ. Вот некоторые из распространенных приложений:

Теплообменники для наружных дровяных печей.
Принудительный нагрев и охлаждение воздуха посредством передачи воды в воздух.
Жидкостное охлаждение путем перекачки воздуха в воду или жидкости.
Гараж и внешнее отопление.
Геотермальное отопление и охлаждение.
Многие другие приложения используют перенос жидкости в воздух или воздух в жидкость.

Размер блока, необходимый для применения, если нет ограничений по площади, можно определить, используя либо теоретическую формулу теплопередачи, либо практическую формулу теплопередачи.

Теоретическая теплопередача

Этот метод основан на том факте, что более холодная жидкость забирает тепло от более теплой жидкости, когда проходит по проводящему материалу.

Qt = m x Cp x ΔT , где: Q = (Bth / h) = Общая нагрузка напора м (фунт / ч) = массовый расход жидкости Cp (Btu / f, фунты) = Удельная теплоемкость жидкости при постоянном давлении ΔT (F) = Изменение температуры между входом и выходом жидкости.

Это обеспечивает теоретическую тепловую нагрузку от жидкости, изменяющей температуру ΔT при массовом расходе m с удельной теплоемкостью жидкости Cp.

Практическая передача тепла

Обеспечивая также свойства теплопередачи жидкости, этот метод, кроме того, зависит от свойств жидкости, материалов сжатия и геометрических свойств конкретного теплообменника.

Максимальная потенциальная теплопередача выражается с помощью практической формулы теплопередачи.

Qp = U x A x LMTD , где: U = Общий коэффициент теплопередачи A = Площадь поверхности LMTD = Средняя логарифмическая разница температур на входе и выходе

В свою очередь, ниже выражена средняя логарифмическая разница температур для противоточных теплообменников.

LMTD = [(Thi-Tco) — (Tho — Tci)] / (In [(Thi-Tci)]) , где: Thi = Температура более горячей жидкости на входе Tho = Температура на выходе более горячей жидкости Tco = Температура на выходе более холодной жидкости Tci = Температура на выходе более горячей жидкости

Значения Qt по теоретической формуле и значения Qp по практической формуле необходимо сравнить, чтобы определить, достаточна ли мощность теплообменника.

Консультации — Инженер по подбору | Экономия энергии в системах водяного отопления

Автор: Мэтт Долан, PE, LEED AP BD + C, JBA Consulting Engineers, Лас-Вегас 18 июля 2012 г.

В сегодняшнюю эпоху сертификации LEED Совета по экологическому строительству США, сохранения планеты и «зеленых» рынков и требований общая тенденция заключается в экономии энергии внутри зданий, где это возможно, и создании более устойчивых методов строительства и оборудования.Многие из этих новых технологий и конструкций были сосредоточены на видимых строительных системах (например, высокоэффективное остекление или конструкции стен / крыш, ковровые покрытия, краски и столярные изделия с низким содержанием летучих органических соединений) или хорошо задокументированных потребителей энергии (например, приводы с регулируемой частотой на насосы центральной установки, чиллеры, энергоэффективное светодиодное или CFL освещение, а также системы котлов конденсационного типа с низкими температурами подаваемой воды и большими перепадами температур). Эти системы породили множество концепций проектирования и реализации и помогли получить многочисленные сертификаты LEED и значительную экономию энергии.

Системы водяного отопления не переживали такого же возрождения конструкции систем, как эти другие системы. Это произошло не из-за отсутствия энергоэффективного оборудования или новых технологий, а в большей степени из-за ограничений, связанных с температурой горячего водоснабжения и проблемами со здоровьем.

Водонагреватели резервуарного типа

Водонагреватели резервуарного типа оставались стандартной конструкцией, используемой в зданиях в течение длительного периода времени. Эти обогреватели полагаются на подогреваемый накопительный бак размером от 5 до 150 галлонов вместе с нагревательным элементом (газовым или электрическим) для подачи горячей воды в здание по мере необходимости.При использовании резервуара для хранения эти устройства могут быть снабжены нагревательными элементами меньшего размера или источниками тепла для снижения затрат на электрическую или газовую инфраструктуру (размер электрических проводов, разъединители, газовый счетчик, регулятор давления газа, трубопровод и т. Д.). Штраф за электроэнергию, уплачиваемый за использование этого типа водонагревателя, выражается в потерях в режиме ожидания. Это потери, связанные с поддержанием заданной температуры в резервуаре с горячей водой, в то время как он постоянно теряет энергию в окружающее пространство. В более новых водонагревателях резервуарного типа используется более толстая изоляция с более низким коэффициентом проводимости, чтобы максимально снизить такие потери.
Доступны агрегаты резервуарного типа с различной эффективностью от минимального энергетического кода 80% до приблизительно 96-98%. В высокоэффективных агрегатах используются теплообменники конденсационного типа, которые позволяют выхлопным газам охлаждаться и конденсироваться до их удаления из агрегата, что, в свою очередь, потребляет дополнительную энергию от источника газового топлива для повышения их общей эффективности. Конденсация, образующаяся в результате этого процесса, имеет слабокислый характер. По этой причине теплообменник должен быть спроектирован так, чтобы учитывать этот фактор коррозии, а также обеспечивать возможность отвода конденсата из камеры сгорания.

Размер водонагревателя резервуарного типа для коммерческого здания выполняется путем определения количества горячей воды, необходимого на основе подключенных приспособлений. Для душевых, унитазов и других приспособлений, которые могут работать непрерывно, необходимо установить время использования (12 секунд для каждого использования смесителя для унитаза, от 5 до 10 минут для душа и т. Д.). После определения общей потребности в горячей воде (в галлонах в час, галлонов в час) к этому значению можно применить коэффициент потребности и коэффициент накопления, чтобы учесть требуемый пиковый расход воды вместе с ожидаемой продолжительностью использования.Факторы спроса обычно варьируются в зависимости от типа объекта: от 0,25 для отеля до 0,40 для школы. Коэффициенты хранения обычно варьируются от 0,60 для больницы до 2,00 для офисного здания. (Коэффициенты спроса и хранения взяты из главы 50 справочника по приложениям ASHRAE 2011 г.)

Должен быть включен коэффициент приемлемости 80% от общего объема накопительного бака для горячей воды. Это необходимо для учета смешивания воды в резервуаре, чтобы гарантировать, что вода, забираемая из резервуара для хранения, поддерживается при требуемой температуре подачи.Коэффициент спроса умножается на необходимое количество галлонов в час, чтобы получить ожидаемый расход в час. Коэффициент хранения умножается на потребность в галлонах в час (из предыдущего расчета), чтобы определить объем памяти, необходимый для системы (в галлонах). С этого момента можно выбрать водонагреватель резервуарного типа для удовлетворения потребности в галлонах в час для рекуперации и размера резервуара для удовлетворения требований к хранению. Следует отметить, что водонагреватели резервуарного типа не имеют минимального расхода, необходимого для их использования.Они рассчитаны на поддержание заданной температуры воды в резервуаре и для определенной скорости восстановления галлонов в час.

Бесконтактные водонагреватели

В последние годы возрос спрос на безбаквальные водонагреватели. Это связано с мерами по энергоэффективности и скидками, связанными с их установкой. В этих водонагревателях используется горелка / нагревательный элемент гораздо большего размера (газовый или электрический) для подачи постоянного объема воды при заданном повышении температуры, что приводит к заданной температуре подачи горячей воды на основе температуры поступающей грунтовой воды, смешанной с любой возврат горячей воды (если это предусмотрено проектом сантехники).Во многих из этих конструкций используются ступени нагрева, позволяющие регулировать работу горелок и связанный с ними поток горячей воды, чтобы помочь согласовать выработку горячей воды с потребностями в горячей воде от сантехнической арматуры здания.
Эти блоки доступны с различным КПД от минимального энергетического кода 80% до приблизительно 96% до 98%. Большинство электрических безбактовых водонагревателей представляют собой водонагреватели, устанавливаемые под столешницей и обслуживающие один кран. Эти агрегаты очень эффективны при ограничении всех потерь в режиме ожидания и в трубопроводах, но обычно они не нагревают воду выше 110 F при расходе 0.5 галлонов в минуту для мытья рук. Эти небольшие агрегаты имеют электрическую мощность примерно от 3 до 4 кВт. Для специальных применений доступны большие электрические безрезервуарные агрегаты. Такие устройства, как удаленная аварийная промывка глаз / душ, могут выиграть от устройств такого размера из-за требуемого расхода теплой воды от 20 до 25 галлонов в минуту (температура смешанной воды от 60 до 100 F, как определено в ANSI Z358.1-2009) в течение 15 минут. . Этим блокам может потребоваться 72 кВт или более для нагревательного элемента, и они, как правило, непрактичны для большинства коммерческих зданий из-за требований к электричеству.

Определение размера безрезервуарной системы водяного отопления начинается примерно так же, как и определение размера агрегата резервуарного типа. Такой же расход в галлонах в час рассчитывается на основе подключенных сантехнических приборов. Это соответствует требуемому расходу системы водяного отопления в галлонах в минуту / час. К этой цифре можно применить диверсификацию, во многом аналогично коэффициенту спроса, отмеченному для единиц резервуарного типа. Определение точного уровня разнообразия зависит от дизайнера или владельца на основе ожидаемого уровня совпадающих приспособлений (и связанной с ними тепловой энергии), работающих одновременно.Поскольку в системе этого типа не требуется резервуар для хранения, любые резервные потери, связанные с резервуаром, устраняются.

В системах рециркуляции горячей воды, совмещенных с водонагревателями без резервуаров, вода продолжает течь через теплообменники, при этом возвратная вода смешивается с поступающей холодной водой для подпитки по мере необходимости для удовлетворения потребностей здания в горячей воде. Источник тепла безбаквального водонагревателя включается по мере необходимости для поддержания постоянной температуры подачи горячей воды. Поскольку водонагреватели полагаются на минимальный поток через свой теплообменник для поддержания внутренней температуры на должном уровне, безбаковые агрегаты требуют минимального расхода через агрегат, чтобы позволить источнику тепла его задействовать.Эта скорость может составлять приблизительно от 0,1 до 0,5 галлона в минуту. Минимальный расход 0,1 галлона в минуту обычно требует небольших внутренних буферных резервуаров, чтобы помочь водонагревателю удовлетворить низкие требования (от одного крана для унитаза или аналогичного приспособления с низким расходом), эксплуатируемого в здании. Для агрегатов без резервуаров, которым требуется более высокий минимальный поток, могут быть случаи, когда через агрегат может пройти пробка холодной воды, прежде чем он сможет почувствовать запрос на отопление (если нет системы рециркуляции горячей воды).

Гибридный котел / водонагреватель

Гибридные системы котла / водонагревателя основаны на механической системе бойлера для производства горячей воды или пара для нагрева, который проходит через теплообменник для создания горячей воды для бытового потребления.Существует множество конструкций теплообменников, которые могут выполнять эту роль: пластина и рама, кожух и труба, паяная пластина и пучки труб в резервуаре для хранения. Все эти конструкции могут подавать горячую воду для бытового потребления, используя котловую воду или пар в качестве источника тепла.
Этот тип системы допускает большее разнообразие систем котлов и водонагревателей благодаря расчету блочной нагрузки для потребности в горячей воде для бытовых нужд, а также для отопления здания. Этот тип системы чаще встречается на более крупных объектах, где трубопроводы для нагрева горячей воды или пара проходят от котлов, расположенных на центральной станции, через сеть зданий.Теплообменники размещаются по мере необходимости для обслуживания внутренних водопроводных систем в башне отеля или для обслуживания кухонь и других помещений. Эффективность этой системы зависит от того, насколько эффективна система котла за вычетом потерь, связанных с теплообменником, и, в случае источника котловой воды, дополнительной насосной мощностью. Доступны бойлеры с эффективностью, аналогичной газовым водонагревателям, от минимум 80% энергетического кода до примерно 96-98%. Типичная температура подхода к теплообменнику варьируется в зависимости от типа теплообменника, обычно от 2 до 5 F.Подход — это разница между температурой горячей стороны на входе в теплообменник (куда подается котловая вода) и температурой на выходе холодной стороны (где подается горячая вода для бытового потребления). Это означает, что если для здания требуется вода для бытового потребления 140 F, то температура воды в котле должна подаваться как минимум при температуре от 142 F до 145 F для поддержания этого состояния.

Размер гибридной системы котла / водонагревателя зависит от конкретного типа теплообменника, который используется в проекте.Если используется паяный пластинчатый, пластинчатый и рамный теплообменник или кожухотрубный теплообменник, размер будет аналогичен критериям проектирования безбаковых водонагревателей. Если для приготовления горячей воды используется пучок труб внутри резервуара для хранения воды, размер будет более точно соответствовать критериям конструкции водонагревателя резервуарного типа. Чтобы еще больше усложнить ситуацию, к паяным пластинам, пластинам и раме могут быть добавлены резервуары для хранения, а также кожухотрубные теплообменники, чтобы модифицировать эти «безбаковые» агрегаты, превратив их в гибридный водонагреватель резервуарного типа.

Гибридная система позволяет использовать самые разные конструкции для достижения одного и того же конечного результата. Теплообменники могут быть рассчитаны на любой расход, какой только может придумать дизайнер. Единственным ограничивающим фактором является количество подаваемой котловой воды или пара и при какой температуре. Эти теплообменники также допускают большой диапазон регулирования с использованием полностью регулирующих регулирующих клапанов.

Есть некоторые ограничения и проблемы, которые необходимо учитывать при принятии решения об использовании этого типа системы.Резервирование является ключевой проблемой при использовании котловой воды для отопления помещений, а также для нагрева воды для бытового потребления. Если котлы выведены из строя для обслуживания или ремонта, даже если один или несколько все еще работают, они могут не соответствовать требованиям здания. Разработчик / инженер системы должен работать с владельцем / пользователем здания, чтобы установить разумный уровень резервирования. Некоторым зданиям может потребоваться 100% резервирование (от N + 1 до N + N), в то время как для других это не повлияет, если отопление помещения или горячее водоснабжение будут недоступны в течение короткого времени.Гибридные системы также могут приводить к более низкой общей энергоэффективности, чем приведенные выше бакового типа и безбаковые агрегаты, когда речь идет о строгом энергопотреблении. Хотя конденсационные котлы могут достигать очень высокой энергоэффективности, разница температур приближения для теплообменников приводит к снижению эффективности примерно от 5% до 12% при производстве горячей воды для бытового потребления, в зависимости от типа используемого теплообменника (на основе от 2 до 5 F с ΔT 40 F для котловой воды).Эти потери, наряду с потерями в трубопроводе, обсуждаемыми ниже, являются расплатой за универсальность и уровень реконфигурации, доступные при объединении котлов и теплообменников для бытовой воды.

Системы рециркуляции горячей воды

Системы рециркуляции горячей воды были широко внедрены для поддержания потока горячей воды по всему зданию и обеспечения необходимой температуры горячей воды в каждой арматуре в пределах требуемых временных ограничений, установленных санитарным округом и соответствующими нормативами.Системы рециркуляции помогают сократить количество питьевой воды, расходуемой впустую пользователями, использующими раковины, души и другие приспособления, до тех пор, пока вода не достигнет подходящей температуры для использования. Такие здания, как башни с гостиничными номерами и рестораны, значительно выигрывают от рециркуляции горячей воды. Эти здания имеют значительные потребности в горячей воде в условиях нагрузки и более длинные трубопроводные системы, которые могут позволить горячей воде остыть до комнатной температуры, оставаясь при этом стоячей, если эта вода не рециркулирует.

Рециркуляция горячей воды имеет свою цену. Это может привести к сокращению потерь питьевой воды и рекомендуется для удовлетворения требований департамента здравоохранения относительно наличия горячей воды на кухнях в определенных юрисдикциях, но это также приводит к увеличению потребления энергии во всей системе. Потеря энергии происходит из-за передачи тепла от нагретой воды в окружающий воздух, даже несмотря на то, что все трубопроводы рециркуляции горячей воды должны быть изолированы в соответствии с минимальными требованиями.

Эта потеря энергии определяется стандартным уравнением теплопередачи для радиальной геометрии:

Q = [k * t * A ₂ * (T ₁ -T ₂)] / [12 * r ₂ * ln (r ₂ / r ₁)]

(Это уравнение взято из главы 23 справочника по основам ASHRAE 2009 г. и было изменено с учетом толщины изоляции в дюймах.) «Q» — скорость теплового потока в БТЕ / час. «K» — это теплопроводность изоляции, окружающей трубу, которая обычно составляет от 0,19 до 0,28 БТЕ * дюйм / час * фут ² * F. «T» — толщина изоляции в дюймах. ASHRAE 90.1-2007 требует как минимум ½ дюйма изоляции с коэффициентом «k» 0,28 при средней температуре 100 F для трубопроводов горячего водоснабжения диаметром менее 1–1⁄2 дюйма и толщиной изоляции 1 дюйм для всех больших размеров труб. «A ₂» — это площадь внешней поверхности в футах ².«T ₁» — это температура подаваемой воды (обычно 120–140 F), а «T ₂» — температура окружающего воздуха, которая составляет приблизительно 70 F для внутренних пленумов в течение зимнего сезона. «R ₂ * ln (r ₂ / r ₁)» называется эквивалентной толщиной изоляционного слоя.

Это уравнение показывает, что при увеличении толщины изоляции или уменьшении ее теплопроводности общее количество тепла, теряемого на каждом линейном футе трубопровода, уменьшается.Кроме того, если разница температур между температурами воды и воздуха уменьшается, уменьшается и соответствующая теплопередача. Это означает, что использование изоляции с более высокими эксплуатационными характеристиками, превышающей минимальные требования по нормам, снизит потери энергии в системе трубопроводов горячей воды. В таблице 1 показаны теоретические различия теплопередачи для данных типов изоляции и толщины для номинальных размеров труб от ½ дюйма до 6 дюймов для медных трубопроводов типа L с горячей водой 140 F и температурой окружающей среды 70 F.

Следует отметить, что, как и в случае со многими высокоэффективными продуктами, существуют дополнительные затраты, связанные с изоляцией с низким коэффициентом k, а также с увеличением толщины изоляции по всей системе трубопроводов. Минимальная изоляция по нормативам — это обычно изоляция труб из стекловолокна с коэффициентом k приблизительно 0,28. Фенольная или полиизоциануратная изоляция необходима для достижения коэффициента k 0,19 или меньше из-за свойств материала, хотя фенольные или стекловолоконные изоляционные материалы более приемлемы в зданиях типа 1A (негорючие конструкции согласно определению Международного строительного кодекса) из-за их низкого распространения пламени и Дымовой рейтинг (ниже требуемого рейтинга 25/50 для этого типа здания, основанного на тестировании ASTM E84).Полиизоциануратные изоляционные материалы с трудом выдерживают требования 25/50, и их следует тщательно изучить, если они рассматриваются для использования в зданиях типа 1A. Кроме того, изоляция из стекловолокна, фенола и полиизоцианурата может быть изготовлена без использования CFC или HCFC.

Даже самые энергоэффективные продукты и конструкции, использующие изоляцию большей толщины, высокоэффективные водонагреватели и водопроводную арматуру с низким расходом, могут иметь неблагоприятные последствия для планеты.Конечно, глядя на микрокосм отдельного здания, мы можем поверить в то, что мы сохраняем человеческую среду и создаем более устойчивое будущее для наших внуков. Но если мы не сможем выйти за рамки наших проектов и увидеть, какое влияние наш выбор имеет на рынки и условия в остальном мире, мы можем в конечном итоге принести больше вреда, чем пользы. Переоборудование старых зданий новым оборудованием требует ресурсов для производства и распределения. Многие типы изоляции не поддаются биологическому разложению и имеют ограниченные возможности вторичной переработки.

Специалисты в области дизайна должны рассматривать все аспекты проектирования и понимать влияние каждой единицы оборудования и выбора продукта, чтобы гарантировать, что правильный выбор будет сделан для каждого конкретного проекта. Как правило, следует избегать практических правил и методологий проектирования копирования / вставки, потому что то, что сработало для одного здания, может не подходить для другого. Как всегда повторял мой технический наставник, «вы должны все понять, прежде чем что-либо делать». Специалисты по дизайну должны помнить о том, как они влияют не только на свое здание, но и на сообщество, чтобы они действительно могли стать «надежными советниками».”

Долан — инженер проекта в JBA Consulting Engineers. Его опыт заключается в проектировании сложных систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и водопроводных систем для различных типов зданий, таких как коммерческие офисы, медицинские учреждения и гостиничные комплексы, включая высотные башни с номерами и многочисленные рестораны.

Справочник

Water — Системы водяного охлаждения — Теплопередача

SUEZ предлагает широкий спектр передовых решений для обработки охлаждающей воды, специально разработанных для повышения эффективности теплопередачи.Узнайте больше о программах обработки охлаждающей воды SUEZ.

Функция системы охлаждения заключается в отводе тепла от процессов или оборудования. Тепло, отведенное от одной среды, передается другой среде или технологической жидкости. Чаще всего охлаждающая среда — вода. Однако концепции теплопередачи и расчеты, обсуждаемые в этой главе, также могут быть применены к другим жидкостям.

Эффективный отвод тепла — экономическое требование при проектировании и эксплуатации системы охлаждения.Движущей силой передачи тепла является разница температур между двумя средами. В большинстве систем охлаждения он находится в диапазоне 10-200 градусов по Фаренгейту. Тепловой поток обычно невелик и находится в диапазоне от 5000 до 15000 БТЕ / фут ² / час. В исключительных случаях, таких как непрямое охлаждение расплавленного металла, тепловой поток может достигать 3 000 000 БТЕ / фут ² / час.

Передача тепла от технологических жидкостей или оборудования приводит к повышению температуры или даже изменению состояния охлаждающей воды.Многие свойства воды, а также поведение содержащихся в ней загрязнителей зависят от температуры. На склонность системы к коррозии, образованию накипи или поддержанию микробиологического роста также влияет температура воды. Эти эффекты и контроль условий, которые их способствуют, рассматриваются в следующих главах.

ВИДЫ СИСТЕМ

С водой, нагретой в процессе теплообмена, можно обращаться одним из двух способов. Воду с повышенной температурой можно сбрасывать в приемный корпус (прямоточная система охлаждения) или охлаждать и повторно использовать (рециркуляционная система охлаждения).

Существует два различных типа систем водяного охлаждения и повторного использования: открытые и закрытые рециркуляционные системы. В открытой рециркуляционной системе охлаждение достигается за счет испарения части воды. Испарение приводит к потере чистой воды из системы и концентрации оставшихся растворенных твердых частиц. Воду необходимо удалить или продуть, чтобы контролировать эту концентрацию, а затем необходимо добавить свежую воду для пополнения системы.

Замкнутая рециркуляционная система на самом деле представляет собой систему охлаждения внутри системы охлаждения.Вода, содержащая тепло, передаваемое в процессе, охлаждается для повторного использования посредством обмена с другой жидкостью. Потери воды в системах такого типа обычно невелики.

Каждый из трех типов систем охлаждения — прямоточная, открытая рециркуляционная и закрытая рециркуляционная — подробно описан в следующих главах. В этих главах также содержится конкретный подход к разработке соответствующей программы лечения для каждой системы.

ЭКОНОМИКА ТЕПЛООБМЕНА

При проектировании системы теплопередачи капитальные затраты на строительство системы должны быть сопоставлены с текущими затратами на эксплуатацию и техническое обслуживание.Часто более высокие капитальные затраты (большая поверхность обмена, экзотическая металлургия, более эффективное заполнение башни и т. Д.) Приводят к более низким эксплуатационным расходам и расходам на техническое обслуживание, в то время как более низкие капитальные затраты могут привести к более высоким эксплуатационным расходам (мощность насоса и вентилятора, необходимое обслуживание и т. Д.) ). Одной из важных эксплуатационных затрат, которую необходимо учитывать, является химическая обработка, необходимая для предотвращения технологической или водной коррозии, отложений и накипи, а также микробиологического загрязнения. Эти проблемы могут отрицательно повлиять на теплопередачу и привести к отказу оборудования (см. Рисунок 23-1).

Теплообмен

Ниже приводится обзор сложных соображений, которые необходимо учитывать при проектировании теплообменника. Доступно множество текстов для более подробной информации.

В системе теплопередачи происходит обмен тепла, когда две жидкости с неравной температурой приближаются к равновесию. Более высокая разница температур приводит к более быстрой передаче тепла.

Однако температура — это только один из многих факторов, влияющих на конструкцию теплообменника для динамической системы.Другие соображения включают область, в которой происходит теплопередача, характеристики используемых текучих сред, скорости текучих сред и характеристики металлургии теплообменника.

Технологический тепловой режим, технологические температуры и доступная температура охлаждающей воды обычно указываются на начальных этапах проектирования. Размер теплообменника (ов) рассчитывается в соответствии с важными параметрами, такими как скорость технологического процесса и потока воды, тип кожуха, расположение труб, перегородок, металлургия и склонность жидкостей к загрязнению.

Факторы, влияющие на конструкцию теплообменника, связаны уравнением теплопередачи:

Q = UA DTm, где Q = скорость теплопередачи (БТЕ / час)

U = коэффициент теплопередачи (БТЕ / ч / фут ² F) A = площадь поверхности теплопередачи (футы ²)

DTm = средняя логарифмическая разница температур между жидкостями (градусы F)

Скорость теплопередачи Q определяется по уравнению: Q = WC DT + WDH, где

Вт = расход жидкости (фунт / час) C = удельная теплоемкость жидкости (БТЕ / фунт / градус F)

D T = изменение температуры жидкости (градусы F) D H = скрытая теплота парообразования (БТЕ / фунт)

Если жидкость не меняет состояние, уравнение принимает вид Q = WC DT.

Коэффициент теплопередачи U представляет собой теплопроводность теплообменника. Чем выше значение U, тем легче тепло передается от одной жидкости к другой. Теплопроводность обратно пропорциональна сопротивлению R тепловому потоку.

Общее сопротивление тепловому потоку складывается из нескольких отдельных сопротивлений. Это показано на рисунке 23-2 и математически выражено ниже.

Rt = r1 + r2 + r3 + r4 + r5, где Rt = полное сопротивление тепловому потоку

r1 = сопротивление тепловому потоку пленки на стороне процесса

r2 = сопротивление тепловому потоку загрязнения на стороне процесса (если есть)

r3 = сопротивление тепловому потоку стенки трубы теплообменника

r4 = сопротивление тепловому потоку обрастания со стороны воды (если есть)

r5 = сопротивление тепловому потоку водяной пленки

Сопротивление тепловому потоку пленки на стороне процесса и пленки охлаждающей воды зависит от геометрии оборудования, скорости потока, вязкости, удельной теплоемкости и теплопроводности.Влияние скорости на теплопередачу воды в трубке показано на рисунке 23-3.

Сопротивление тепловому потоку из-за загрязнения сильно различается в зависимости от характеристик слоя загрязнения, жидкости и загрязняющих веществ в жидкости, которые создали слой загрязнения. В конструкции теплообменника обычно учитывается незначительное загрязнение. Однако, если загрязнение не сведено к минимуму, сопротивление теплопередаче увеличится, а коэффициент U снизится до точки, при которой теплообменник не сможет адекватно контролировать температуру процесса.Даже если этот момент не достигнут, процесс передачи будет менее эффективным и потенциально расточительным.

Сопротивление трубки теплопередаче зависит только от материала конструкции и не меняется со временем. Стенки труб, утоненные в результате эрозии или коррозии, могут иметь меньшую стойкость, но это не является значительным изменением.

Средняя логарифмическая разница температур (DTm) — это математическое выражение, относящееся к разнице температур между двумя жидкостями в каждой точке вдоль теплообменника.Для истинного противотока или прямотока:

Когда нет изменений в состоянии жидкостей, противоточный теплообменник более эффективен для теплопередачи, чем прямоточный теплообменник. Поэтому большинство охладителей работают с противотоком или с вариацией противотока. Расчетные формулы DTm могут быть исправлены для конфигураций теплообменника, которые не являются действительно противоточными.

МОНИТОРИНГ

Уравнения теплопередачи полезны при мониторинге состояния теплопередающего оборудования или эффективности программ обработки.Сопротивление трубки постоянно; геометрия системы не меняется. Если скорости потока поддерживаются постоянными как на стороне процесса, так и на стороне охлаждающей воды, сопротивление пленки также будет оставаться постоянным. Вариации измеренных значений коэффициента U можно использовать для оценки степени загрязнения. Если коэффициент U не меняется, то на ограничивающей стороне загрязнения не происходит. По мере того, как обменник загрязняется, коэффициент U уменьшается. Следовательно, сравнение значений U во время работы может предоставить полезную информацию о необходимости очистки и может использоваться для контроля эффективности программ обработки.

Узнайте больше о технологии контроля и измерения SUEZ.

Использование коэффициента чистоты или фактора загрязнения также может быть полезным при сравнении состояния теплообменника во время эксплуатации с расчетными условиями. Коэффициент чистоты (Cf) рассчитывается следующим образом:

Сопротивление засорению, или коэффициент засорения (R _f), представляет собой соотношение между начальным общим коэффициентом теплопередачи (U _и) и общим коэффициентом теплопередачи во время эксплуатации (U _f), выраженное следующим образом :

Теплообменники обычно рассчитаны на коэффициент загрязнения 0.От 001 до 0,002, в зависимости от ожидаемых условий технологической жидкости и охлаждающей воды.

Узнайте больше о программах SUEZ по очистке охлаждающей воды.

Расчет пластинчатого теплообменника — как правильно определить параметры?

Общие принципы устройства схем теплоснабжения

Температурные графики

Гидравлика тепловых сетей

Расчет пластинчатых теплообменников для систем отопления

Расчет пластинчатых теплообменников для систем ГВС

Расчет и подбор теплообменника – онлайн калькулятор

Подбор теплообменника профессионалами

Расчет онлайн калькулятором

Преимущества

Недостатки

Подбор по каталогу

Параметры, по которым можно произвести фильтрацию

Преимущества

Недостатки

Справочная информация

Теплообменники для горячего водоснабжения

Расчет теплообменника пластинчатого, быстрый онлайн подбор

Запрос на быстрый расчет

Расчет двухступенчатой смешанной схемы присоединения теплообменника горячего водоснабжения с ограничением максимального расхода воды

Расчёт тепловой изоляции теплопроводов

Как рассчитать теплообменник для отопления

Расчёт и Подбор Теплообменника для системы отопления

Подбор теплообменника

Расчёт теплообменника для системы отопления

Несколько распространённых ошибок при заполнении формы расчёта

Как рассчитать теплообменник для отопления

Что нужно для расчета теплообменника?

Что нужно знать для правильного расчета теплообменного оборудования?

Как рассчитать мощность теплообменника?

Тепловой расчет теплообменника

Где взять данные для расчета?

Как рассчитать теплообменник пластинчатый?

Остались вопросы?

Тепловой расчет теплообменных аппаратов

Основы теплового расчета теплообменных аппаратов

Пример расчета

Расчет пластинчатого теплообменника — как правильно определить параметры?

Общие принципы устройства схем теплоснабжения

Температурные графики

Гидравлика тепловых сетей

Расчет пластинчатых теплообменников для систем отопления

Расчет пластинчатых теплообменников для систем ГВС

Расчетная программа «Ридан»

Функционал

РЕГИСТРАЦИЯ

ЛИЦЕНЗИОННОЕ СОГЛАШЕНИЕ

СИСТЕМНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

Системы распределения горячей воды — обзор

5.5.4.3 Распределительная сеть

Управление теплообменником и расчет БТЕ

Обзор

Контроль температуры продукта

Расчет BTU

Сводка

Теплообменники

Конструкция змеевикового теплообменника для солнечной системы водяного отопления с дистанционным накоплением

Abstract

Ключевые слова

Предварительный просмотр

Информация об авторских правах

Авторы и аффилированные лица

PEX, Сантехника, отопление, принадлежности для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха

Теоретическая теплопередача

Практическая передача тепла

Консультации — Инженер по подбору | Экономия энергии в системах водяного отопления

Рекомендации по проектированию водяного отопления

Водонагреватели резервуарного типа

Бесконтактные водонагреватели

Гибридный котел / водонагреватель

Системы рециркуляции горячей воды

Water — Системы водяного охлаждения — Теплопередача

Добавить комментарий Отменить ответ