Расчет пластинчатого теплообменника систем 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.

Расчет пластинчатого теплообменника. 3 реальных примера из практики.

Поговорим о расчетах теплообменников, это довольно непростой процесс, как бы ни казалось с первого взгляда. Сложность, как всегда кроется в деталях. При общении с заказчиками, мы часто слышим 3 основных вопроса:

1. Какая цена теплообменника?
2. За сколько времени вы его изготовите?
3. Есть ли скидка?

Кажется все очень просто, посчитал теплообменник, уточнил сроки изготовления, договорился о приемлемой цене и готово. Но, на практике все выглядит немного сложнее…

Итак, мы получили заявку на подбор теплообменника – что происходит дальше? Первое общение с заказчиком – это звонок по телефону. Цель этого звонка, выяснить, какие данные есть у заказчика для расчета теплообменника. В обязательном порядке, за клиентом закрепляется инженер. Его задача определить параметры для расчета:

1. Мощность теплообменного аппарата
2. Типы рабочих сред
3. Какой процесс будет происходить в теплообменнике (нагрев или охлаждение)
4. Температуры рабочих сред на входе и выходе из теплообменника

Эти параметры может предоставить заказчик, заполнив опросный лист или просто сообщив их нам. Очень часто, данных не достаточно для расчета. В таком случае, наш инженер начинает работать с организациями и людьми, которые имеют прямое отношение к разработке тех. условий, при которых будет эксплуатироваться теплообменник (проектные институты, поставщики тепла, специалисты на объектах и т.д.). При этом он самостоятельно выясняет недостающие параметры и приступает к расчету теплообменника.

Для расчета используются специальные программы. Их разрабатывают ведущие производители теплообменных аппаратов. Собранные технические параметры вносятся в программу, где происходит расчет аппарата.

Программа для расчета пластинчатых теплообменников

Мы подошли к этапу, когда все данные собраны и занесены в программу. Какой результат мы получим?
Для этого предлагаю рассмотреть реальный пример из нашей практики. К нам обратился заказчик из г. Волгограда. Он поставил задачу рассчитать пластинчатый теплообменник для системы отопления многоквартирного жилого дома. По техническому заданию теплообменник должен обладать следующими параметрами:

1. Мощность – 400 кВт.
2. Температура греющего теплоносителя – 95С
3. Нагреваемый контур имеет график 60C/80C. Теплоноситель для потребителя необходимо нагреть до 80С
4. Потери давления в теплообменнике 30 кПа по обоим контурам теплообменника
5. Запас поверхности теплообменника – 15%

Наш инженер внес эти параметры в программу расчета. В результате мы получили теплообменный аппарат SN14-37. Расчет состоит из теплофизической части и чертежа теплообменника.

Мы используем только сертифицированные программы для подбора теплообменников. Благодаря этому можем гарантировать 100% правильность расчета.

Расчет теплообменника занимает от 15 до 30 минут. Сложные случаи применения, такие как: агрессивные среды, мощность более 5 МВт., теплообменники с нестандартными патрубками и т. д. могут занимать до 3-4 часов.

После того как расчет будет выполнен, наш специалист направит вам на согласование:

1. Технический расчет теплообменника. Он включает в себя теплотехнический расчет и чертеж теплообменника.
2. Коммерческое предложение с ценой и сроком изготовления аппарата
3. Рекомендации по установке и эксплуатации

Мы проводим более 25 расчетов теплообменников в день. Эти расчеты затрагивают различные сферы применения, от стандартных (ГВС, отопление, теплый пол), до таких экзотических, как нагрев воды в аквариуме, майнинг и охлаждение воды в бассейне с моржом.
Давайте рассмотрим 3 примера расчета теплообменных аппаратов, выполненных для различных инженерных систем. Выясним особенности расчета каждого варианта.

Теплообменник для системы ГВС
При расчете этих теплообменников, ключевым параметром является пиковый расход горячей воды. Его можно определить, зная, сколько в системе точек водоразбора. Ниже представлен расчет теплообменника для системы ГВС с 30 точками. 20 точек могут работать одновременно – пиковый расход по горячей воде – 4,5 т./ч.

Теплообменник для системы отопления
Если вам необходим теплообменник для отопления, мы советуем обратить особое внимание на такой параметр как площадь отапливаемой поверхности и высота помещения. Так же важно знать теплопроводность ограждающих конструкций (стены, окна, крыша и т.д.). По этим данным определяется нагрузка на теплообменник отопления. Это пример расчета теплообменника для отопления жилого дома, с отапливаемой площадью – 650 м2. Высота потолков – 2,7 м. Это класс зданий относится к жилым зданиям.

3. Теплообменник для нагрева бассейна
Расчет теплообменника для бассейна проводится по следующим основным параметрам: объем бассейна, площадь зеркала воды, открытый или закрытый бассейн и т.д. Эти данные позволяют определить мощность теплообменного аппарата. Давайте рассмотрим пример расчета теплообменника для нагрева воды в бассейне объемом 150 м3.

В заключение, мы вынесем основные тезисы, которые помогут вам при подборе теплообменника:

1. Особое внимание уделите определению расчетных параметров, на основании которых будет проводиться расчет – это может сэкономить ваши средства! Бывают ситуации, когда изменение температуры рабочей среды на несколько градусов, меняет цену теплообменника на несколько тысяч рублей.
2. При сравнении расчетов от нескольких производителей. Обратите внимание на такие параметры как: площадь поверхности теплообмена, запас поверхности теплообмена в % и потери давления. Это параметры, которыми чаще всего манипулируют, чтобы снизить цену теплообменника.
3. Также найдите в расчете пункт, где указан материал пластин и толщина пластин. Очевидно, что теплообменник с пластинами из нержавеющей стали AISI304 будет дешевле теплообменника с пластинами из AISI316. Это же касается и толщины пластин, она должна быть 0,5 мм. – это оптимальный вариант. Более тонкие пластины это маркетинговый ход, цель которого снизить цену теплообменника, при этом ухудшив его эксплуатационные свойства.
4. Работайте с организациями, которые не первый год на рынке и имеют свой сервисный отдел. Это поможет вам в дальнейшем без проблем найти запасные комплектующие и провести промывку вашего теплообменника.

Надеемся, информация, изложенная в статье, поможет вам при выборе теплообменника. Если у вас возникнут какие-то сложности и вопросы – мы всегда готовы помочь. Наши специалисты объяснят, какие данные необходимы для расчета и помогут их правильно определить.

Если вы не нашли ответа на свой вопрос в нашей статье или
вам необходим подбор теплообменника, обращайтесь к нам:

ТЕЛЕФОН: +7 (800) 301-02-65 (бесплатный номер)

8-902-403-22-00 (WhatsApp, Viber)

АДРЕС: Россия, г. Краснодар, ул. Дзержинского 94/1

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.

1. Паровой котел на ТЭЦ или котельной.
2. Сетевой теплообменник.
3. Циркуляционный насос.
4. Теплообменник системы горячего водоснабжения.
5. 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».