расчет теплообменника по площади (5 видео)

Содержание

Расчет теплообменника
Что необходимо знать для осуществления расчета теплообменного оборудования?
Как рассчитать мощность теплообменника?
Типы расчета теплообменника
Коэффициент теплоотдачи
Методики и примеры расчета
Тепловой расчет
Конструктивный расчет
Гидравлический расчет
Расчет средней разности температур
Подбор теплообменника специалистами ООО «Сервис-ПТО»
Опыт наших профессионалов
Скорость расчёта
Точность специалистов
Заключение
Расчет площади теплообменника
Определение количества теплоты
Определение коэффициента теплопередачи
Методика расчета теплообменника (площади поверхности)
Расчет теплообменника пластинчатого
Подробнее об исходных данных для расчета
Получить консультацию
Рассчитаем по параметрам
Есть готовый расчет теплообменника?
ОСТАВЬТЕ ЗАПРОС и наш специалист поможет подобрать оборудование
Виды технического расчета теплообменного оборудования
Тепловой расчет
Конструктивный расчет
Гидравлический расчет
ОСТАВЬТЕ ЗАПРОС и наш специалист поможет подобрать оборудование
Как проверить правильность расчета пластинчатого теплообменника?
Пример расчета пластинчатого теплообменника
Как рассчитать пластинчатый теплообменник (видео)

Видео:Как рассчитать мощность пластинчатого теплообменника? Формула для расчёта.Скачать

Расчет теплообменника

Технический расчет пластинчатого теплообменника – это поиск требуемого решения в теплоснабжении, а также реализация найденного варианта. Для того чтобы верно выполнить подобный расчет, требуются сведения:

относительно типа той или иной рабочей среды;
по тепловой нагрузке (мощности);
о массовом расходе среды (это когда тепловая нагрузка остается неизвестной);
о температуре среды на входе в теплообменник (и по горячей стороне, и по холодной), а также на выходе из него.

Еще нужны будут данные, содержащиеся в ТУ теплоснабжающей организации, а, кроме того, отображенные в договоре с ней. Потребуются сведения и из ТЗ главного инженера или технолога.

официальные сервисные партнеры

большой опыт более 11 лет

Видео:Как посчитать теплообменник лучше любого проектировщикаСкачать

Что необходимо знать для осуществления расчета теплообменного оборудования?

Для того чтобы грамотно выполнить расчет теплообменника, нужно знать:

Температуру обоих контуров на входе и выходе.
Допустимую (по max) температуру для работы.
Давление рабочей среды.
Расход рабочей среды (массовый) и в том, и в другом контурах (речь о пропускной способности оборудования).
Тепловую мощность (то количество тепла, которое отдает оборудование).

Кроме того, понадобятся при расчетах следующие характеристики:

вид рабочей среды и ее вязкость (это по подбору материала на пластины);
LMTD (средний температурный напор);
загрязненность среды (уровень в цифрах), если потребуется.

Видео:Расчет кожухотрубного теплообменникаСкачать

Как рассчитать мощность теплообменника?

Расчет мощности теплообменника проводится в 2 этапа (рассмотрим на примере бассейна).

Первый этап подразумевает дополнительно расчет объема, а второй – производство вычислений по формуле:

Р = 1,16 x (Т1/Т2)/t x V, где:

Р — мощность конкретного теплообменника;

1,16 — примененный коэффициент;

Т1 — конечная температура для нагрева;

Т2 — температура воды (скажем, водопроводная должна нагреться не менее, чем на 15 С);

t — время, необходимое для нагрева (где-то 3-4 часа в нашем случае);

V — объем самого бассейна.

Произведя все предусмотренные действия, несложно определить требуемую мощность теплообменника, который нужен, чтобы вода, находящаяся в бассейне, грелась до необходимой температуры за какой-то определенный временной промежуток.

Далее требуется найти (по специальным каталогам, например) подходящий под произведенные расчеты теплообменник.

Перед реализацией обсуждаются возможности устройства. Затем сравниваются все показатели со значениями, указанными в технической документации к теплообменнику.

Так, в данном конкретном случае (с бассейном) ориентиром послужат параметры насоса для циркуляции воды.

Правильный расчет теплообменника под любые задачи могут выполнить специалисты нашей компании. Звоните в ООО «Сервис-ПТО» по телефонам +7 (812) 646-10-76, +7 (921) 794-11-63, и мы ответим на любые вопросы!

Видео:Инструкция по расчету теплообменникаСкачать

Типы расчета теплообменника

Расчет пластинчатого теплообменника (ПТ) осуществляется в двух случаях. Во-первых, на этапе конструирования нужно рассчитать площадь поверхности теплообмена, которая бы обеспечивала необходимые параметры тепловых потоков. Во-вторых, в процессе эксплуатации ПТ может возникнуть необходимость определить температуру создаваемых тепловых потоков при имеющейся площади поверхности теплообмена. Два этих вида расчетов – взаимообратные. Для их осуществления нужно знать тип и температурные показатели теплоносителя на выходе и входе, нормы расхода теплоносителя, мощность либо тепловую нагрузку.

Чаще всего расчет теплообменника выполняют инженеры в процессе разработки решений для проектирования, ремонта теплообменника либо их сервисного обслуживания. Специалистам важно знать 2 ключевых параметра данной установки – рабочую площадь и температуры теплоносителей на входе и выходе. От них в конечном итоге зависит качество работы всей установки.

Однако помимо инженеров тепловой расчет может быть интересен и тем лицам, которые собираются приобрести либо в данный момент обслуживают пластинчатые теплообменники либо установки иного типа. Если вы планируете купить пластинчатый теплообменник в СПб, желательно заранее иметь представление о базовых понятиях, таких как тепловая мощность, массовый расход теплоносителя, температурный напор теплообменника и пр. Это поможет правильно выбрать установку и параметры ее подключения к имеющимся сетям.

Базовые понятия

При расчете теплообменника для бассейна, частного дома или производственного объекта используются следующие понятия:

Вязкость и вид рабочей среды.
Максимальная рабочая t и давление теплоносителя. От данных параметров напрямую зависит стоимость ПТ.
Массовый расход теплоносителя или пропускная способность (расход теплоносителя), обозначается m. Если указан только расход воды (м 3 /час, л/мин), то для получения массового расхода необходимо эту величину умножить на плотность среды. Плотность зависит от t теплоносителя, например, для холодной воды она равна 0.99913.
Температурная разность на входе и выходе каждого контура, обозначается Δt.
Удельная теплоемкость – кол-во тепловой энергии, которое необходимо передать единичной массе тепловой среды для того, чтобы ее t изменилась на единицу, например, чтобы нагреть 1 кг вещества на 1 0 С. Параметр обозначается с.
Тепловая мощность (Q, кВт). Расчет тепловой мощности позволяет определить отдаваемое количество тепловой энергии и производится по формуле Q = m*с*Δt.

Коэффициент теплоотдачи

Основой для расчета теплообменников являются 2 уравнения.

Во-первых, используют кинетическое уравнение, или уравнение теплопередачи, отражающее связь между тепловой мощностью Q и поверхностью теплопередачи, обозначаемой как F. Уравнение выглядит следующим образом:

Q = K * F * Δt_c_р* τ

где К – коэффициент теплопередачи, характеризующий скорость переноса теплоты;
Δt_c_р – средняя разность t между теплоносителями;
τ – время.

Для непрерывного процесса теплопередачи кинетическое уравнение выглядит следующим образом:

Во-вторых, помимо уравнения теплопередачи при расчете теплообменников используют уравнение теплового баланса. Его формула выглядит следующим образом:

где G₁ и G₂ –расход горячего и холодного теплоносителей;
с₁ и с₂ – теплоемкости теплоносителя;
t_1н и t_1к – t холодного (1) и горячего (2) теплоносителя начальная (н) и конечная (к);

Используя данные 2 формулы можно определить коэффициент теплоотдачи, α – величину, характеризующую интенсивность теплоотдачи при заданном изменении t.

Коэффициент теплопередачи через плоскую стенку теплообменника связан с коэффициентом теплоотдачи формулой:

k = (1) / (1/α1) + (d/μ) + (1/α2)

где α1 — коэффициент теплоотдачи от первой среды к стенке;
α2 — коэффициент теплоотдачи от стенки ко второй среде;
d — толщина стенки;
μ — коэффициент теплопроводности стенки.

Также в ряде случаев прибавляется показатель R_з – коэффициент загрязнения стенки.

Методики и примеры расчета

Существует несколько методик расчета теплообменных установок, включая ПТ, среди которых наиболее популярными являются:

Тепловой расчет;
Конструктивный расчет;
Гидравлический расчет.

Рассмотрим подробнее каждый из вариантов.

Тепловой расчет

Тепловой расчет позволяет определить те данные теплоносителей, которые не известны, к примеру, расход теплоносителя, коэф-т теплоотдачи, расход температуры (разницу t), тепловую нагрузку.

В теплообменнике тепловая энергия в процессе нагрева и охлаждения циркулирует от одного потока к другому, в итоге выходит, что Q = Q₁= Q₂.

Далее используется уравнение теплового баланса для теплоносителя, пребывающего в неизменном агрегатном состоянии, которое мы рассмотрели выше:

Если же один из теплоносителей в процессе функционирования тепловой установки меняет свое агрегатное состояние, используется следующая формула:

где r – теплоотдача при конденсации;
с_{п, к} – теплоемкости пара и образующегося конденсата;
t_к – конечная t конденсата.

Если конденсат не охлаждается, формула приобретает вид:

Именно это выражение позволяет нам выполнить расчет расхода теплоносителя:

Если в качестве теплоносителя используется пар, применяется следующая формула:

G_пара = Q/Gr

Конструктивный расчет

Ориентировочный конструктивный расчет применяется для вычисления поверхности теплопередачи (рабочей поверхности теплообменника, F), размера проходного сечения и коэффициентов теплообмена. Проведение конструктивного расчета позволяет выбрать определенные теплообменники, оптимально соответствующие требуемым поверхностям.

В данном расчете применяется формула кинетического уравнения теплопередачи, описанная нами выше:

Q = K * F * Δt_ср

Используя эту формулу можно определить искомые параметры, например – F= Q/k* Δt_ср.

Размер сечения для прохода теплоносителя определяют по формуле:

S = G/(w*p) [м 2 ]

где G – расход теплоносителя;

(w·ρ) – массовая скорость потока вещества.

Скорость потока составляет для:

Вязких жидкостей – менее 1 м/с;
маловязких жидкостей – 1-3 м/с;
запыленных газов – 5-10 м/с;
чистых газов – 10-15 м/с;
насыщенного пара – 30-50 м/с;
перегретого пара – 50-75 м/с;
разреженного пара – 100-200 м/с.

Проведенный расчет позволяет выбрать 1 или несколько аппаратов, соответствующих требуемой поверхности теплообмена. После этого для определения прочих необходимых показателей проводится подробный конструктивный и тепловой расчеты.

В частности, расчет кожухотрубного теплообменника предполагает нахождение длины и количества труб. При расчете змеевикового теплообменника нужно найти общую длину змеевика, определить кол-во витков и секций. Для теплообменника типа «труба в трубе» рассчитывают кол-во секций, а для спирального — определяют сечение каналов, параметры спирали, включая наружный диаметр, и кол-во витков.

Для теплообменников пластинчатого типа следует рассчитать соотношение кол-ва ходов нагревающей и нагреваемой рабочей среды. Используется формула:

где G – расход теплоносителей;

∆P – перепад давления.

При Х_гр/Х_нагр 2 – несимметричная компоновка.

Количество каналов определяется по формуле:

где w_oпт – оптимальная скорость потока вещества;

f_м_k – живое сечение канала между пластинами ПТ.

Гидравлический расчет

Гидравлический расчет теплообменника считается одним из наиболее точных, так как учитывает потери давления каждым из используемых в установке теплоносителей и определяет расход энергии при движении теплоносителей через установку. При необходимости можно выполнить обратный расчет – в зависимости от заданных перепадов давления подобрать оптимальные переходные сечения элементов.

Для расчета общего снижения давления необходимо суммировать все потери в элементах теплообменника. Используется формула:

где первое слагаемое — сумма гидравлических линейных сопротивлений элементов теплообменника, по которым движется один из теплоносителей (прямые и изогнутые трубы, змеевики, каналы); второе слагаемое — сумма потерь напора в местных сопротивлениях; третье слагаемое— сумма потерь давления за счет изменений скоростей потоков; четвертое слагаемое — потеря давления на преодоление гидростатического давления столба жидкости.

Гидравлический расчет применяется и для охлаждаемой рабочей среды, и для охлаждающей среды (воды либо воздуха).

Расчет средней разности температур

Также при тепловом расчете бывает необходимо вычислить разницу t в обоих контурах. Она рассчитывается по формуле:

где t_м _{и б} — большая и меньшая средняя разность t на входе и выходе.

Если присутствуют перекрестный или смешанный ток вещества внутри пластин, в формулу, представленную выше, добавляется поправочный коэффициент:

Расчет теплообменника производится с целью правильного подбора материалов, используемых при производстве установки, определения ее размеров, величины поверхности или же производительности. Чаще всего подобные расчеты выполняются специалистами с использованием профессионального ПО, однако, зная базовые формулы, можно попытаться произвести необходимые вычисления и самостоятельно, без использования специальных программ.

Видео:Как правильно подобрать пластинчатый теплообменник?Скачать

Подбор теплообменника специалистами ООО «Сервис-ПТО»

ООО «Сервис-ПТО» предлагает, наряду с комплексным обслуживанием, ремонтом и наладкой, еще и расчет пластинчатых теплообменников для заказчиков.

Опираясь на многолетний опыт в подборе теплообменного оборудования, специалисты компании в кратчайшие сроки предоставляют клиенту оптимальное решение под поставленные им задачи. При этом фирма гарантирует высокое качество устройств в сочетании с вполне доступной их стоимостью.

Видео:Расчет теплообменного аппаратаСкачать

Опыт наших профессионалов

Сотрудники компании «Сервис-ПТО» прошли обучение у ведущих производителей теплообменников. Они прибудут на место в оговоренное время и выполнят все необходимые операции быстро, а главное, качественно, с гарантией.

При необходимости впоследствии будет произведен профессиональный монтаж и пусконаладочные работы в отношении теплообменного оборудования.

Мы также поставляем любые теплообменники и комплектующие к ним.

Видео:Тепловой расчет теплообменника. Виды тепловых расчетов. Показатели для расчета теплообменника.Скачать

Скорость расчёта

Как только поступает клиентская заявка на расчет теплообменника с определенной площадью и объемом, менеджеры компании «Сервис-ПТО» незамедлительно отправляют ее в работу.

Таким образом, заказчик оперативно получает все необходимые ему данные и рекомендации. Ему также предоставляется подробная и обоснованная смета затрат.

Видео:Расчет и выбор теплообменникаСкачать

Точность специалистов

Мы гарантируем точность любых расчетов по теплообменному оборудованию. Наши специалисты неоднократно проводили подобные вычисления, и оборудование всегда соответствовало требованиям заказчиков.

Работаем быстро и слаженно с прицелом на действительно качественный результат. И у вас есть возможность в этом убедиться, заказав услугу расчета (а также любую другую) именно в нашей компании.

Видео:Вебинар на тему: "Подбор теплообменников в расчетной программе ООО "Завод Теплосила".Скачать

Заключение

Оставить заявку, уточнить детали, а также задать интересующие вопросы можно по контактным телефонам или на сайте.

Подбор качественного оборудования в соответствии с заявленными требованиями является гарантией высокой эффективности систем. Закажите квалифицированную помощь в ООО «Сервис-ПТО» по телефонам +7 (812) 646-10-76, +7 (921) 794-11-63.

Видео:16. Основы теплотехники. Теплообменные аппараты. Конструкция и расчёт теплообменников.Скачать

Расчет площади теплообменника

Главное условие стабильной, эффективной работы системы теплообмена — это подбор теплообменных агрегатов с учетом точного соответствия конкретным эксплуатационным и техническим требованиям. Ключевым фактором для такого подбора является расчет площади теплообменника.

Конечно, существуют определенные стандарты, с универсальными параметрами, по которым можно подобрать оборудование для своего объекта. Тем не менее, часто в этой сфере индивидуальный подход более чем оправдывает себя. Проведение измерений и расчетов по конкретным данным позволяет получить максимальную отдачу от системы теплообмена. Кроме того, подобные вычисления попросту необходимы, если речь идет о работе по техническому заданию со строго обозначенными параметрами.

Методика расчета теплообменника предполагает несколько этапов.

Видео:Что нужно для расчета (подбора) теплообменника (теплообменного оборудования)?Скачать

Определение количества теплоты

Уравнение передачи тепла, используемое для установившихся единиц времени и процессов выглядит следующим образом:

В данном уравнении:

К — значение коэффициента теплопередачи (выражается в Вт/(м2/К));
tср — средняя разность температурных показателей между разными теплоносителями (величина может даваться как в градусах по Цельсию (0С), так и в кельвинах (К));
F — значение площади поверхности, для которой происходит теплообмен (значение дается в м2).

Уравнение позволяет описать процесс, в ходе которого происходит передача теплоты между теплоносителями (от горячего — к холодному). Уравнение учитывает:

отдачу тепла от теплоносителя (горячего) к стенке;
параметры теплопроводности стенки;
отдачу тепла от стенки к теплоносителю (холодному).

Видео:Расчет теплообменного аппаратаСкачать

Определение коэффициента теплопередачи

Для предварительных расчетов теплообменного оборудования и разного рода проверок применяют ориентировочные значения коэффициентов, стандартизированные для определенных категорий:

коэффициенты теплопередачи для процесса конденсации паров воды — от 4000 до 15000 Вт/(м2К);
коэффициенты теплопередачи для воды, движущейся по трубам — от 1200 до 5800 Вт/(м2К);
коэффициенты теплопередачи от парообразного конденсата к воде — от 800 до 3500 Вт/(м2К).

Точный расчет коэффициента теплопередачи (К) производится по следующей формуле:

В данной формуле:

α1 — коэффициент теплоотдачи для греющего теплоносителя (выражается в Вт/(м2К));
α2 — коэффициент теплоотдачи для нагреваемого теплоносителя (выражается в Вт/(м2К));
δст — параметр толщины стенок трубы (выражается в метрах);
λст — коэффициент теплопроводности материала, использованного для трубы (выражается в Вт/(м*К)).

Такая формула дает «идеальный» результат, обычно несоответствующий на 100% реальному положению дел. Поэтому в формулу добавляется еще один параметр — Rзаг.

Это показатель термического сопротивления различных загрязнений, формирующихся на нагревающихся поверхностях трубы (т.е. обычной накипи и др.)

Формула для показателя загрязнения выглядит так:

В данной формуле:

δ1 — толщина слоя отложений на внутренней стороне трубы (в метрах);
δ2 — толщина слоя отложений на внешней стороне трубы (в метрах);
λ1 и λ2 — значения коэффициентов теплопроводности для соответствующих слоев загрязнений (выражаются в Вт/(м*К)).

Видео:Расчет теплообменника для среды подаваемой в маточникСкачать

Методика расчета теплообменника (площади поверхности)

Итак, мы рассчитали такие параметры, как количество теплоты (Q) и коэффициент теплопередачи (K). Для окончательного вычисления дополнительно потребуется разность температур (tср) и коэффициент теплоотдачи.

Итоговая формула расчета теплообменника пластинчатого (площади теплопередающей поверхности) выглядит так:

В данной формуле:

значения Q и K описаны выше;
значение tср (средняя разность температур) получают по формуле (среднеарифметической либо среднелогарифмической);
коэффициенты теплоотдачи получают двумя способами: либо с помощью эмпирических формул, либо через число Нуссельта (Nu) с использованием уравнений подобия.

Видео:Теплообменник для нагрева воды (площадь теплообмена 1,09 м2)Скачать

Расчет теплообменника пластинчатого

Расчет пластинчатого теплообменника – это процесс технических расчетов, предназначенный для поиска желаемого решения в теплоснабжении и его осуществления.

Данные теплообменника, которые нужны для технического расчета:

тип среды (пример вода-вода, пар-вода, масло-вода и др.)
тепловая нагрузка (Гкал/ч) или мощность (кВт)
массовый расход среды (т / ч) — если не известна тепловая нагрузка
температура среды на входе в теплообменник °С (по горячей и холодной стороне)
температура среды на выходе из теплообменника °С (по горячей и холодной стороне)

Для расчета данных также понадобятся:

из технических условий (ТУ), которые выдает теплоснабжающая организация
из договора с теплоснабжающей организацией
из технического задания (ТЗ) от гл. инженера, технолога

Видео:Паяные теплообменники - в Наличии! Расчет - 15 минут.Скачать

Подробнее об исходных данных для расчета

Температура на входе и выходе обоих контуров.
Для примера рассмотри котел, в котором максимальное значение входной температуры – 55°С, а LMTD равен 10 градусам. Так, чем больше эта разница, тем дешевле и меньше в размерах теплообменник.
Максимально допустимая рабочая температура, давление среды.
Чем хуже параметры, тем ниже цена. Параметры и стоимость оборудования определяют данные проекта.
Массовый расход (m) рабочей среды в обоих контурах (кг/с, кг/ч).
Проще говоря – это пропускная способность оборудования. Очень часто может быть указан всего один параметр – объем расходов воды, который предусмотрен отдельной надписью на гидравлическом насосе. Измеряют его в кубических метрах в час, или в литрах в минуту.
Умножив объем пропускной способности на плотность, можно высчитать общий массовый расход. Обычно плотность рабочей среды изменяется в зависимости от температуры воды. Показатель для холодной воды из центральной системы равен 0.99913.
Тепловая мощность (Р, кВт).
Тепловая нагрузка – это отданное оборудованием количество тепла. Определить тепловую нагрузку можно при помощи формулы (если нам известны все параметры, что были выше):
P = m * cp *δt, где m – расход среды, cp – удельная теплоемкость (для воды, нагретой до 20 градусов, равна 4,182 кДж/(кг *°C)), δt – температурная разность на входе и выходе одного контура (t1 — t2).
Дополнительные характеристики.

для выбора материала пластин стоит узнать вязкость и вид рабочей среды;
средний температурный напор LMTD (рассчитывается по формуле ΔT1 — ΔT2/( In ΔT1/ ΔT2), где ΔT1 = T1(температура на входе горячего контура) — T4(выход горячего контура)
и ΔT2 = T2 (вход холодного контура) — T3 (выход холодного контура);
уровень загрязненности среды (R). Его редко учитывают, так как данный параметр нужен только в определенных случаях. К примеру: система центрального теплоснабжения не требует данный параметр.

Подбор и расчет стоимости теплообменника удобным для вас способом

Получить консультацию

Рассчитаем по параметрам

Делаем расчёт точно и профессионально, без всяких манипуляций

Есть готовый расчет теплообменника?

Рассчитаем стоимость по номеру расчета, серийному номеру, расчетному листу, спецификации, по шильдику теплообменника

Откуда взять расчетные данные для ПТО?

Расчетные данные (нагрузки, давления, температурные графики) выдаются теплоснабжающими организациями (тепловыми сетями, котельными) в виде пояснительных записок, Технических условий (ТУ).

Также эти данные вы можете взять из договора с теплоснабжающей организацией, или из проекта модернизации или переоборудования ИТП, УУТО. Если у вас остались вопросы по данным для расчета, то можно обратиться к менеджеру за консультацией.

Видео:Потери в теплообменникахСкачать

ОСТАВЬТЕ ЗАПРОС
и наш специалист поможет подобрать оборудование

Видео:Как работает теплообменникСкачать