Расчет площади теплообмена
Важность оптимального подбора теплообменного устройства с учётом его условий использования и необходимых технических параметров обусловлена необходимостью поддержания его длительной надёжной работы с высокой производительностью. Основой такого подбора выступает технический расчёт площади теплообменного прибора.
Несомненно, имеются различные стандарты, имеющие универсальные характеристики, с помощью которых можно самостоятельно подобрать устройство для своих условий работы. Однако индивидуальный расчёт оборудования более чем оправдан, поскольку может увеличить эффективность устройства в разы, и взять максимум от его работы. Более того, проведение технического расчёта является обязательным пунктом при необходимости организации теплообмена в техническом помещении с конкретно обозначенными характеристиками рабочей среды.
Создание технического проекта теплообменного прибора проходит ряд стадий.
Расчёт количества тепла
Формула теплопередачи, применяемая для постоянных величин времени и процедур, задана следующим образом:
Q = KFtcp (Вт),
Где:
K – коэффициент передачи тепла (измеряется в ВТ/(м2/К));
tcp – усреднённая величина значений температуры между двумя рабочими средами (измеряется как в градусах Цельсия (0С), так и в градусах Кельвина (К));
F – показатель площади, на которой необходим обмен теплом (измеряется в м2).
Эта формула описывает процесс передачи тепла от горячей рабочей среды к холодной. В уравнении заложены:
- Теплообмен горячей рабочей среды и стенки;
- Характеристики проводимости тепла самой стенки;
- Теплообмен между стенкой и холодной рабочей средой.
Расчёт коэффициента передачи тепла
При расчёте предварительного проекта теплообменника, а также в ходе проверки существующего прибора, используют стандартные показатели коэффициентов для разных категорий:
- Коэффициент теплообмена для конденсации пара воды – от 4000 до 15000 Вт/(м2К);
- Коэффициент теплообмена для водного теплоносителя, циркулирующего в системе – от 1200 до 5800 Вт/(м2К);
- Коэффициент теплообмена от конденсата пара к водному теплоносителю – от 800 до 3500 Вт/(м2К).
Строгое определение показателя коэффициента теплообмена (К) можно произвести по формуле:
Где:
• α1 — значение коэффициента отдачи тепла для горячей рабочей среды (измеряется в Вт/(м2К));
• α2 — значение коэффициента отдачи тепла для холодной рабочей среды (изменяется в Вт/(м2К));
• δст — значение толщины стенок трубопровода (измеряется в метрах);
• λст — показатель коэффициента проводимости тепла материала, применяемого для изготовления трубопровода (измеряется в Вт/(м*К)).
Однако это выражение выдаёт совершенное значение коэффициента, которое может не соответствовать до 100% реальным условиям использования. Именно поэтому чаще всего к этой формуле прибавляют ещё один параметр – Rзаг.
Эта величина обозначает тепловое сопротивление разного рода отложений, образующихся в плоскости трубопровода, подверженных нагреву (например, накипь и др. отложения).
Уравнение параметра загрязнения представляют следующим образом:
R = δ1/λ1 + δ2/λ2,
Где:
- δ1 — размер толщины слоя загрязнений внутри трубопровода (в метрах);
- δ2 — размер толщины слоя загрязнений снаружи трубопровода (в метрах);
- λ1 и λ2 — показатели коэффициентов проводимости тепла для соответствующих элементов загрязнений (измеряется в Вт/(м*К)).
Порядок проведения расчёта теплообменного прибора (площади поверхности)
Как видим, мы сделали расчёт таких показателей, как теплоёмкость (Q) и коэффициент передачи тепла (K). Для заключительного определения дополнительно необходимо узнать среднюю величину значений температуры (tср) и коэффициент отдачи тепла.
Поэтому итоговое уравнение определения значения площади поверхности, передающей тепло, в пластинчатом теплообменнике можно представить в следующем виде:
Где:
- Показатели Q и K расписаны ранее;
- Параметр tср (усреднённая величина значений температур) определяют по формуле (среднеарифметической либо среднелогарифмической);
- коэффициенты отдачи тепла определяют любым из двух способов: либо через эмпирические формулы, либо через число Нуссельта (Nu) с применением уравнений подобия.
Подбор модели
На основе выполненных расчётов, которые мы представили выше, вы получаете целый ряд важных параметров и их числовых значений. Среди них — скорость движения воды в трубопроводах, необходимый диаметр труб, площадь теплообмена и другие ключевые характеристики.
Когда все расчёты завершены, наступает время для выбора подходящего теплообменного оборудования. Как выбрать теплообменник, который будет идеально соответствовать всем техническим требованиям? Этот процесс требует особого внимания и профессионального подхода.
Современные технологии позволяют существенно упростить задачу подбора оптимальной модели теплообменника. Специально разработанное программное обеспечение от ведущих производителей, таких как Ридан, Alfa Laval и GEA, даёт возможность быстро и точно подобрать нужную модель. Инженеры компании «Термосистемы» используют исключительно самые актуальные версии этих программ, что гарантирует максимальную точность при подборе оборудования.
Как подобрать теплообменник с оптимальной площадью теплообмена? Наши специалисты рекомендуют обращать внимание на этот параметр при сравнении различных моделей. Также важно учитывать размеры и вес устройства, поскольку они напрямую влияют на его эффективность и надёжность.
Полезные материалы: Гидравлическое сопротивление теплообменников: что это и как учитывать
Если же вам требуется подобрать теплообменник в кратчайшие сроки, мы предлагаем воспользоваться нашей удобной формой подбора. Просто заполните необходимые параметры, и наши специалисты оперативно подберут для вас оптимальную модель, которая будет полностью соответствовать всем вашим требованиям и задачам.
Не упустите возможность получить профессиональную консультацию и помощь в выборе теплообменного оборудования. Свяжитесь с нами прямо сейчас, и мы поможем вам сделать правильный выбор!
