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 подобрать теплообменник

На правах рекламы

И если профессиональные монтажники представляют себе подобные устройства и возможности их использования в достаточной мере, то для большинства обывателей теплообменник – это что-то металлическое, расположенное внутри котла, что греет воду. Вместе с тем сфера применения данных устройств очень обширна.

Прежде всего, теплообменник представляет собой оборудование, в рабочем блоке которого налажен теплообмен между элементами, обычно это жидкости с различными температурами. В теплообменнике две среды разделяют только тонкие стенки труб или пластин с высокой теплопроводностью. Чем выше площадь такого контакта, тем больше тепла успеет перейти от более нагретой жидкости к холодной. По смыслу теплообменник всегда поточный, хоть сами устройства между собой могут существенно отличаться объемом камер и секций для перекачки двух сред.

Теплообменники применяют в системах отопления, системах охлаждения, для обогрева бассейнов, в различных отраслях: машиностроении, химической промышленности, фармацевтике и пищевом производстве и т.д.

Вместе с тем при помощи данных устройств можно реализовать весьма эффективные инженерные решения в части отопления и горячего водоснабжения не только на крупных промышленных объектах, но и в частных домах, и даже в квартирах. И для этого нет необходимости самостоятельно изобретать велосипед из подручных средств – выпускаемый сегодня производителями ассортимент теплообменников в состоянии обеспечить решение любой бытовой задачи.

Возникает лишь один вопрос: как правильно подобрать необходимое и отвечающее именно вашим задачам оборудование и при этом не переплатить.

При выборе теплообменника нужно учитывать массу параметров, разобраться в значении которых обывателю порой просто не под силу. Поэтому выбор лучше доверить профессионалам, которые выполнят расчет, подберут необходимое оборудование и предоставят комплексную информационную поддержку.

Одним из крупнейших игроков на рынке теплообменников является компания «Комплексное снабжение», которая не только объединяет несколько десятков мировых брендов, но и имеет собственное производство подобного оборудования под торговой маркой «КС», для максимального удовлетворения запросов покупателей.

Инженеры компании по вашему запросу осуществят качественный расчет именно для вашего объекта и предложат оптимальный вариант по соотношению «цена-качество». При этом покупателю, оформляя заказ, не придется тратить много времени на заполнение непонятных опросных листов еще более непонятными показателями, как это зачастую бывает в других компаниях.

Под конкретный технологический процесс специалисты подберут определенный тип теплообменника с учетом технических характеристик и рабочих параметров. Не менее важен и материал, из которого изготавливают теплопередающие поверхности между теплоносителями, чтобы обеспечить надежную и долговечную работу.

На сегодняшний день наиболее совершенными устройствами являются пластинчатые теплообменники в разборном и паяном исполнении. Данные приборы являются универсальными, весьма компактными и отвечают высоким показателям энергоэффективности.

Каждый из названных типов применяется в зависимости от конкретной задачи.

Например, для частных домов и коттеджей чаще применяются паяные теплообменники. Их используют в системах теплого пола, для организации горячего водоснабжения, отопления теплиц, веранд и пешеходных дорожек. В многоквартирных жилых домах, в основном, используются пластинчатые разборные теплообменники (как в тепловых пунктах, так и по отдельности), что позволяет сократить издержки на потребление тепловой энергии.

Паяные теплообменники очень эффективны в технологических процессах, использующих неагрессивные жидкости без механических примесей. Они отличаются компактностью, отсутствием протечек и устойчивостью к нагрузкам. К большим преимуществам можно отнести их невысокую стоимость и отсутствие необходимости обслуживания. Рабочая температура паяных теплообменников варьируется от –180 до +200 °C, максимальное же давление — до 45 бар.

Клиент обратился с просьбой подобрать теплообменник для непостоянного отопления веранды площадью 100 метров квадратных и высотой потолка 3 метра. Установленный в доме газовый котел мощностью 35 кВт работает по температурному графику 95/70. Согласно расчету специалистов «Комплексного снабжения» в качестве оптимального варианта был выбран паяный теплообменник KAORI Е40-26, с залитой в отопительный контур незамерзающей жидкостью на основе пропилен-гликоля. Система обеспечивает температуру теплоносителя на выходе 80 градусов, на входе – 60. Когда нет необходимости отапливать веранду, клиенту достаточно просто выключить насос контура.

Пластинчатые теплообменники за счет своей конструктивной особенности имеют ряд превосходных потребительских характеристик:

• универсальность (может применяться на различных объектах и использоваться в зависимости от требуемой мощности);
• экономичность (стоимость теплообменника зависит от количества пластин, количество же пластин подбирается, исходя из требований конкретного объекта);
• как следствие – компактность (теплообменник подбирается согласно требуемым показателям теплоотдачи, чем меньше перепады – тем меньше пластин используется);
• ремонтопригодность (в случае повреждения можно обойтись заменой изношенной пластины, а не всего устройства).

Температурный диапазон пластинчатых теплообменников – от -50 до +200 градусов, а рабочее давление – от 10 до 30 бар, в зависимости от материала рамы.

Заказчик поставил задачу подобрать теплообменник для организации отопления коттеджа площадью 152 квадратных метра со стандартной высотой потолков. Температура теплоносителя (греющего контура) от ТЭЦ – 120 градусов на входе в теплообменник, 70 – на выходе. Требовалось рассчитать теплообменник так, чтобы на выходе из теплообменника (нагреваемый контур) получить 90 градусов. Для данного проекта специалисты «Комплексного снабжения» предложили пластинчатый разборный теплообменник КС03.

По каким параметрам осуществляется подбор теплообменника?

1. Технические характеристики: тепловая нагрузка, расходы рабочих сред, температурный график, допустимые потери давления, максимальные и минимальные рабочие температура и давление, коррозионная агрессивность рабочих сред. Например, чем выше требуемая мощность, тем большими габаритами, количеством пластин и уплотнений будет обладать теплообменник.
2. Компания-производитель. Зарубежные бренды, такие как Sondex, APV, Swep, Danfoss, Tranter, Funke, Alfa Laval и др. имеют более высокую цену, по сравнению с отечественными аналогами. Исходя из этого, стоимость теплообменника может варьироваться, хотя исходные характеристики будут совпадать. Теплообменники российского производства представлены марками КС, Ридан, ТИ и ТИЖ. Компания-производитель «Комплексное снабжение» использует современные импортные материалы, которые обеспечивают надежность и долговечность теплообменных аппаратов. Производственное оборудование соответствует международным и российским стандартам, а перед сдачей проводятся обязательные гидравлические испытания.
3. Типы и материалы рам. Рамы теплообменника определяют максимально возможное давление. Изготавливают как «облегченный» тип рам (до 10 бар), так и «усиленный» (до 25-30 бар).
4. Типы и материалы уплотнений и пластин для теплообменников. Основами пластин выступают титан, нержавеющая сталь (AISI 304, AISI 316), легированная сталь, латунь (специфические среды), медь, сплавы на основе никеля и другие материалы для специфических теплоносителей. Уплотнения в теплообменниках не допускают смешения теплоносителей в контурах теплообмена. По способу исполнения бывают клеевые (с использованием специального клея) или клипсовые (зажимается и фиксируется). Преимуществами клипсового соединения является то, что значительно легче осуществлять замену вышедших из строя уплотнений. На стоимость уплотнений также оказывают влияние многие показатели: сопротивление агрессивным средам, износостойкость, теплостойкость.

И это далеко не полный перечень нюансов, учитываемых при выборе теплообменников. Очевидно, что человеку, не являющемуся профессионалом в данном вопросе, купить теплообменник самостоятельно и сделать корректный выбор будет крайне сложно. В таких ситуациях на помощь придут специалисты компании «Комплексное снабжение». Достаточно отправить заявку на fhouse@sn22.ru, и вы получите качественный расчет именно для вашего объекта с предложением оптимального варианта по соотношению «цена-качество».

Тепловой расчет теплообменных аппаратов

Введение

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

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

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

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

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

Основы теплового расчета теплообменных аппаратов

Основой для расчета теплообменников являются уравнения теплопередачи и теплового баланса.

Уравнение теплопередачи имеет следующий вид:

• Q – 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.

Выводы

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

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

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

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

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