Výpočet tepelného výměníku v současné době netrvá déle než pět minut. Každá organizace, která takové zařízení vyrábí a prodává, zpravidla poskytuje každému vlastní program výběru. Můžete si jej stáhnout zdarma z webových stránek společnosti, nebo přijde do vaší kanceláře jejich technik a zdarma si jej nainstaluje. Jak správný je však výsledek těchto výpočtů, je možné mu důvěřovat a není výrobce mazaný, když bojuje v soutěži se svými konkurenty? Kontrola elektronické kalkulačky vyžaduje znalost nebo alespoň znalost metodiky výpočtu pro moderní výměníky tepla. Zkusme zjistit podrobnosti.
Co je to výměník tepla
Před výpočtem tepelného výměníku si pamatujme, o jaké zařízení se jedná? Zařízení pro výměnu tepla a hmoty (aka tepelný výměník, aka tepelný výměník nebo TOA) je zařízení pro přenos tepla z jednoho nosiče tepla do druhého. V procesu změny teplot chladicích kapalin se mění také jejich hustoty a podle toho i hmotnostní ukazatele látek. Proto se takové procesy nazývají přenos tepla a hmoty.
Výpočet deskového výměníku tepla
Údaje o tepelných nosičích v technickém výpočtu zařízení musí být známy. Tyto údaje by měly zahrnovat: fyzikální a chemické vlastnosti, průtok a teploty (počáteční a konečné). Pokud nejsou známy údaje o jednom z parametrů, stanoví se pomocí tepelného výpočtu.
Tepelný výpočet je určen k určení hlavních charakteristik zařízení, mezi něž patří: průtok chladicí kapaliny, koeficient přenosu tepla, tepelné zatížení, průměrný teplotní rozdíl. Najděte všechny tyto parametry pomocí tepelné bilance.
Podívejme se na příklad obecného výpočtu.
V zařízení výměníku tepla cirkuluje tepelná energie z jednoho proudu do druhého. K tomu dochází během ohřevu nebo chlazení.
Q = Qg = Qx
Q - množství tepla přenášeného nebo přijímaného nosičem tepla [W],
Odkud:
Qг = Gгсг · (tгн - tгк) a Qх = Gхcх · (tхк - tхн)
Kde:
Gr, x - spotřeba teplých a studených nosičů tepla [kg / h]; sr, x - tepelná kapacita horkých a studených nosičů tepla [J / kg · deg]; tg, xn - počáteční teplota horkých a studených nosičů tepla [° C]; tr, x k - konečná teplota horkých a studených činidel pro přenos tepla [° C];
Zároveň mějte na paměti, že množství vstupního a výstupního tepla do značné míry závisí na stavu chladicí kapaliny. Pokud je stav během provozu stabilní, provede se výpočet podle výše uvedeného vzorce. Pokud alespoň jedno chladivo změní svůj stav agregace, měl by se výpočet vstupního a výstupního tepla provést podle následujícího vzorce:
Q = Gcp (tp - tsat) + Gr + Gck (tsat - ts)
Kde:
r - kondenzační teplo [J / kg]; cn, k - měrné tepelné kapacity páry a kondenzátu [J / kg · deg]; tk- teplota kondenzátu na výstupu z přístroje [° C].
Pokud kondenzát není ochlazen, měl by být z pravé strany vzorce vyloučen první a třetí výraz. Vyloučením těchto parametrů bude mít vzorec následující výraz:
Qhory
= Qkond= Gr
Díky tomuto vzorci určujeme průtok chladicí kapaliny:
Ghory
= Q / chory(tgn- tgk) nebo GStudený= Q / cStudený(thk- tslepice)
Vzorec pro spotřebu, je-li topení parou:
Gpair = Q / Gr
Kde:
G - spotřeba příslušného nosiče tepla [kg / h]; Q - množství tepla [W]; z - měrná tepelná kapacita nosičů tepla [J / kg · deg]; r - kondenzační teplo [J / kg]; tg, xn - počáteční teplota horkých a studených nosičů tepla [° C]; tg, x k - konečná teplota horkých a studených činidel pro přenos tepla [° C].
Hlavní silou přenosu tepla je rozdíl mezi jeho složkami. To je způsobeno skutečností, že procházející chladicí kapaliny se mění teplota průtoku, v souvislosti s tím se mění také ukazatele teplotních rozdílů, takže pro výpočty stojí za to použít průměrnou hodnotu. Teplotní rozdíl v obou směrech jízdy lze vypočítat pomocí střední hodnoty protokolu:
Avtav = (∆tb - ∆tm) / ln (∆tb / ∆tm) Kde ∆tb, ∆tm- větší a menší průměrný teplotní rozdíl mezi chladicími kapalinami na vstupu a výstupu z přístroje. Stanovení s příčným a smíšeným tokem nosičů tepla se provádí podle stejného vzorce s přidáním korekčního faktoru ∆tav = ∆tavf ... Součinitel přestupu tepla lze určit následovně:
1 / k = 1 / α1 + δst / λst + 1 / α2 + Rzag
v rovnici:
osmý- tloušťka stěny [mm]; λst- koeficient tepelné vodivosti materiálu stěny [W / m · deg]; α1,2 - koeficienty přenosu tepla na vnitřní a vnější straně stěny [W / m2 · °]; Rzag - koeficient znečištění stěny.
Druhy přenosu tepla
Nyní si promluvme o typech přenosu tepla - jsou pouze tři. Záření - přenos tepla zářením. Příkladem je opalování na pláži v teplém letním dni. A takové výměníky tepla lze dokonce najít na trhu (lampové ohřívače vzduchu). Nejčastěji však pro vytápění obytných místností, pokojů v bytě kupujeme olejové nebo elektrické radiátory. Toto je příklad jiného typu přenosu tepla - konvekce. Konvekce může být přirozená, nucená (digestoř a v krabici je rekuperátor) nebo mechanicky indukovaná (například ventilátorem). Druhý typ je mnohem efektivnější.
Nejúčinnějším způsobem přenosu tepla je však tepelná vodivost nebo, jak se také říká, vedení (z anglického vedení - „vedení“). Každý inženýr, který se chystá provést tepelný výpočet tepelného výměníku, v první řadě přemýšlí o výběru účinného zařízení v co nejmenších rozměrech. A toho je dosaženo právě díky tepelné vodivosti. Příkladem toho je dnes nejúčinnější TOA - deskové výměníky tepla. Deska TOA je podle definice výměník tepla, který přenáší teplo z jedné chladicí kapaliny na druhou stěnou, která je odděluje. Maximální možná kontaktní plocha mezi dvěma médii, společně se správně zvolenými materiály, profilem desek a jejich tloušťkou, vám umožní minimalizovat velikost vybraného zařízení při zachování původních technických charakteristik požadovaných v technologickém procesu.
Odrůdy tepelných výměníků pro teplovodní systémy
Dnes je jich mnoho, ale mezi nejpopulárnější pro každodenní život patří dva: jedná se o systémy typu shell-and-tube a plate-type. Je třeba poznamenat, že systémy typu shell-and-tube téměř zmizely z trhu kvůli jejich nízké účinnosti a velké velikosti.
Deskový výměník tepla pro zásobování horkou vodou sestává z několika vlnitých desek umístěných na pevném rámu. Jsou navzájem identické v designu a rozměrech, ale navazují na sebe, ale podle principu zrcadlového odrazu a jsou mezi sebou rozděleny specializovanými těsněními. Těsnění mohou být buď ocelová nebo gumová.
Díky střídání desek v párech se objevují takové dutiny, které se během provozu plní buď kapalinou pro ohřev, nebo tepelným nosičem. Díky této konstrukci a principu činnosti je zcela vyloučen posun média mezi sebou.
Prostřednictvím vodicích kanálů se kapaliny ve výměníku tepla pohybují směrem k sobě navzájem a vyplňují rovnoměrné dutiny, poté opouštějí strukturu, přičemž přijímají nebo vydávají část tepelné energie.
Schéma a princip činnosti deskového výměníku teplé vody
Čím více desek bude mít počet a velikost v jednom tepelném výměníku, tím větší plochu bude schopen pokrýt, a tím větší bude jeho výkon a užitečné působení během provozu.
U některých modelů je mezi nosníkem a ložem na nosníku volný prostor. Stačí nainstalovat několik desek stejného typu a velikosti. V tomto případě budou další dlaždice instalovány ve dvojicích.
Všechny deskové výměníky tepla lze rozdělit do několika kategorií:
- 1. Pájené, tj. Neoddělitelné a se zapečetěným hlavním tělem.
- 2. Skládací, tj. Skládající se z několika samostatných dlaždic.
Hlavní výhodou a výhodou práce se skládacími strukturami je, že je lze odtud upravovat, modernizovat a vylepšovat, aby se odstranil přebytek nebo se přidaly nové desky. Pokud jde o pájené vzory, nemají takovou funkci.
Nejpopulárnějšími dnes však jsou pájené systémy zásobování teplem a jejich popularita je založena na nedostatku upínacích prvků. Díky tomu jsou kompaktní, což nijak neovlivňuje užitečnost a výkon.
Typy výměníků tepla
Před výpočtem tepelného výměníku se určí jeho typ. Všechny TOA lze rozdělit do dvou velkých skupin: rekuperační a regenerativní tepelné výměníky. Hlavní rozdíl mezi nimi je následující: v rekuperačním TOA dochází k výměně tepla stěnou oddělující dvě chladicí kapaliny a v regeneračním TOA mají obě média přímý vzájemný kontakt, často se mísí a vyžadují následné oddělení ve speciálních odlučovačích. Rekuperační výměníky tepla se dělí na směšovací a výměníky s náplní (stacionární, klesající nebo mezilehlé). Zhruba řečeno, kbelík horké vody vystavený mrazu nebo sklenice horkého čaje umístěná do chladničky k ochlazení (nikdy to nedělejte!) Je příkladem takového míchání TOA. A nalitím čaje do talířku a jeho ochlazením tímto způsobem získáme příklad regenerativního výměníku tepla s tryskou (talíř v tomto příkladu hraje roli trysky), který nejprve kontaktuje okolní vzduch a měří jeho teplotu , a poté odebírá část tepla z horkého čaje, který se do něj nalije. a snaží se obě média uvést do tepelné rovnováhy. Jak jsme však již dříve zjistili, je efektivnější použít tepelnou vodivost k přenosu tepla z jednoho média na druhé, proto jsou dnes samozřejmě užitečné TOA, které jsou dnes z hlediska přenosu tepla užitečnější (a široce používané) rekuperační.
Tepelný a konstrukční výpočet
Jakýkoli výpočet rekuperačního výměníku tepla lze provést na základě výsledků tepelných, hydraulických a pevnostních výpočtů. Jsou zásadní, povinné při konstrukci nového zařízení a tvoří základ pro metodiku výpočtu pro následné modely linky stejného typu zařízení. Hlavním úkolem tepelného výpočtu TOA je určit požadovanou plochu teplosměnné plochy pro stabilní provoz výměníku tepla a udržení požadovaných parametrů média na výstupu. Při takových výpočtech dostávají inženýři často libovolné hodnoty hmotnostních a velikostních charakteristik budoucího zařízení (materiál, průměr potrubí, velikosti desek, geometrie paprsku, typ a materiál žebrování atd.), Proto po tepelný se obvykle provádí konstruktivní výpočet tepelného výměníku.Ve skutečnosti, pokud v první fázi inženýr vypočítal požadovanou plochu pro daný průměr potrubí, například 60 mm, a délka výměníku tepla se tak ukázala být asi šedesát metrů, pak je logičtější předpokládat přechod na víceprůchodový výměník tepla nebo na trubkový typ nebo ke zvětšení průměru trubek.
Hydraulický výpočet
K určení a optimalizaci hydraulických (aerodynamických) tlakových ztrát ve výměníku tepla ak výpočtu nákladů na jejich překonání jsou prováděny hydraulické nebo hydromechanické a aerodynamické výpočty. Výpočet jakékoli cesty, kanálu nebo potrubí pro průchod chladicí kapaliny představuje pro člověka primární úkol - zintenzivnit proces přenosu tepla v této oblasti. To znamená, že jedno médium by se mělo přenášet a druhé by mělo přijímat co nejvíce tepla v minimálním intervalu svého toku. K tomu se často používá další povrch pro výměnu tepla ve formě rozvinutého žebrování povrchu (k oddělení hraniční laminární podvrstvy a zvýšení turbulizace toku). Optimální poměr vyvážení hydraulických ztrát, povrchové výměny tepla, hmotnostních a velikostních charakteristik a odebraného tepelného výkonu je výsledkem kombinace tepelného, hydraulického a konstruktivního výpočtu TOA.
Výpočet průměrného teplotního rozdílu
Teplovýměnná plocha se vypočítá při určování požadovaného množství tepelné energie pomocí tepelné bilance.
Výpočet požadované teplosměnné plochy se provádí pomocí stejného vzorce jako ve výpočtech provedených dříve:
Teplota pracovního média se zpravidla mění v průběhu procesů spojených s výměnou tepla. To znamená, že bude zaznamenána změna teplotního rozdílu podél teplosměnné plochy. Proto se vypočítá průměrný teplotní rozdíl. Vzhledem k nelinearitě změny teploty se vypočítá logaritmický rozdíl
Protiproudý pohyb pracovních médií se liší od přímého toku v tom, že požadovaná plocha teplosměnné plochy by v tomto případě měla být menší. Pro výpočet rozdílu teplotních ukazatelů při použití stejného průběhu výměníku tepla a protiproudých a přímých toků se používá následující vzorec
Hlavním účelem výpočtu je vypočítat požadovanou plochu výměny tepla. Tepelný výkon je nastaven v referenčních podmínkách, ale v našem příkladu jej také vypočítáme, abychom zkontrolovali samotné referenční podmínky. V některých případech se také stane, že může dojít k chybě v původních informacích. Nalezení a oprava takové chyby je jedním z úkolů kompetentního technika. Použití tohoto přístupu je velmi často spojováno s konstrukcí mrakodrapů, aby se uvolnil tlak zařízení.
Výpočet ověření
Výpočet tepelného výměníku se provádí v případě, že je nutné položit rezervu pro výkon nebo pro plochu teplosměnné plochy. Povrch je vyhrazen z různých důvodů a v různých situacích: pokud je to požadováno podle zadání, pokud se výrobce rozhodne přidat další rezervu, aby se ujistil, že takový výměník tepla bude fungovat, a minimalizovat chyby ve výpočtech. V některých případech je k zaokrouhlování výsledků konstrukčních rozměrů nutná nadbytečnost, v jiných (výparníky, ekonomizéry) se do výpočtu kapacity znečištění výměníku oleje kompresorovým olejem přítomným v chladicím okruhu zavádí povrchová rezerva. A je třeba vzít v úvahu nízkou kvalitu vody.Po nějaké době nepřetržitého provozu tepelných výměníků, zejména při vysokých teplotách, se usazeniny usazují na teplosměnném povrchu zařízení, což snižuje koeficient přenosu tepla a nevyhnutelně vede k parazitnímu snížení odvodu tepla. Proto příslušný technik při výpočtu tepelného výměníku voda-voda věnuje zvláštní pozornost dodatečné redundanci teplosměnné plochy. Provádí se také ověřovací výpočet, aby se zjistilo, jak bude vybrané zařízení fungovat v jiných, sekundárních režimech. Například v centrálních klimatizačních zařízeních (jednotkách přívodu vzduchu) se v létě často používají první a druhé topné ohřívače používané v chladném období k ochlazování přiváděného vzduchu dodáváním studené vody do trubek vzduchového výměníku tepla. Jak budou fungovat a jaké parametry budou rozdávat, vám umožní vyhodnotit ověřovací výpočet.
Metoda výpočtu tepelného výměníku (povrchová plocha)
Takže jsme vypočítali parametry, jako je množství tepla (Q) a koeficient přenosu tepla (K). Pro konečný výpočet budete navíc potřebovat teplotní rozdíl (tav) a koeficient přenosu tepla.
Konečný vzorec pro výpočet deskového výměníku tepla (plocha přenosu tepla) vypadá takto:
V tomto vzorci:
- hodnoty Q a K jsou popsány výše;
- hodnota tav (průměrný teplotní rozdíl) se získá podle vzorce (aritmetický průměr nebo logaritmický průměr);
- koeficienty přenosu tepla se získávají dvěma způsoby: buď pomocí empirických vzorců, nebo pomocí Nusseltova čísla (Nu) pomocí podobnostních rovnic.
Výzkumné výpočty
Výzkumné výpočty TOA jsou prováděny na základě získaných výsledků tepelných a ověřovacích výpočtů. Zpravidla jsou nezbytné pro provedení nejnovějších změn konstrukce promítaného zařízení. Rovněž jsou prováděny za účelem korekce rovnic stanovených v implementovaném výpočtovém modelu TOA, získaném empiricky (podle experimentálních údajů). Provádění výzkumných výpočtů zahrnuje desítky a někdy stovky výpočtů podle zvláštního plánu vyvinutého a implementovaného do výroby podle matematické teorie plánování experimentů. Podle výsledků je odhalen vliv různých podmínek a fyzikálních veličin na výkonnostní ukazatele TOA.
Další výpočty
Při výpočtu plochy tepelného výměníku nezapomeňte na odolnost materiálů. Výpočty pevnosti TOA zahrnují kontrolu navržené jednotky na napětí, kroucení, pro aplikaci maximálních přípustných provozních momentů na součásti a sestavy budoucího výměníku tepla. Při minimálních rozměrech musí být výrobek odolný, stabilní a zaručující bezpečný provoz v různých, i těch nejnáročnějších provozních podmínkách.
Dynamický výpočet se provádí za účelem stanovení různých charakteristik tepelného výměníku v různých provozních režimech.
Trubkové výměníky tepla
Uvažujme o nejjednodušším výpočtu tepelného výměníku trubka v trubce. Strukturálně je tento typ TOA co nejvíce zjednodušen. Zpravidla se horké chladivo přivádí do vnitřní trubky zařízení, aby se minimalizovaly ztráty, a chladicí chladivo se vypouští do pláště nebo do vnější trubky. Úkol inženýra se v tomto případě omezuje na stanovení délky takového výměníku tepla na základě vypočítané plochy teplosměnné plochy a daných průměrů.
Zde je třeba dodat, že v termodynamice je zaveden koncept ideálního tepelného výměníku, to znamená aparátu nekonečné délky, kde chladicí látky pracují v protiproudu a teplotní rozdíl mezi nimi je plně spuštěn. Konstrukce trubka v trubce je nejblíže splnění těchto požadavků.A pokud chladicí kapaliny spouštíte v protiproudu, pak to bude takzvaný „skutečný protiproud“ (a nikoli crossflow, jako v desce TOA). Teplotní hlava je nejúčinněji spuštěna s takovou organizací pohybu. Při výpočtu výměníku tepla trubka v trubce by však měl být realistický a nezapomínat na logistickou součást i na snadnou instalaci. Délka eurotrucku je 13,5 metru a ne všechny technické místnosti jsou přizpůsobeny pro smyk a instalaci zařízení této délky.
Výměník tepla pro topný systém. 5 tipů pro správný výběr.
Výměník tepla pro vytápění je zařízení, ve kterém dochází k výměně tepla mezi topením a ohřívaným nosičem tepla. Topné médium pochází ze zdroje tepla, kterým je topná síť nebo kotel. Vyhřívaná chladicí kapalina cirkuluje mezi výměníkem tepla a topnými zařízeními (radiátory, podlahové topení atd.)
Úkolem tohoto výměníku tepla je přenášet teplo ze zdroje tepla na topná zařízení, která přímo ohřívají místnost. Okruh zdroje tepla a okruh spotřebiče tepla jsou hydraulicky odděleny - nosiče tepla se nemísí. Jako pracovní nosiče tepla se nejčastěji používají směsi vody a glykolu.
Princip činnosti deskového výměníku tepla pro vytápění je poměrně jednoduchý. Zvažte příklad, kdy zdrojem tepla je teplovodní kotel. V kotli se topné médium ohřívá na předem stanovenou teplotu, poté oběhové čerpadlo dodává toto chladivo do deskového výměníku tepla. Deskový výměník tepla se skládá ze sady desek. Topná chladicí kapalina, která protéká kanály desky na jedné straně, přenáší své teplo na ohřáté chladivo, které proudí z druhé strany desky. Výsledkem je, že ohřívaná chladicí kapalina zvyšuje teplotu na vypočítanou hodnotu a vstupuje do topných zařízení (například radiátorů), která již vydávají teplo do vytápěné místnosti.
Pro každou místnost s ohřevem teplé vody je výměník tepla důležitým článkem v systému. Proto si toto zařízení našlo široké uplatnění při instalaci topných bodů, ohřevu vzduchu, radiátorového vytápění, podlahového vytápění atd.
Prvním krokem při navrhování topného systému je určit tepelnou zátěž, tj. jakou energii potřebujeme zdroj tepla. Tepelné zatížení se stanoví na základě plochy a objemu budovy, přičemž se zohlední tepelné ztráty budovy všemi obklopujícími konstrukcemi. V jednoduchých situacích můžete použít zjednodušené pravidlo - na 10 m2 plochy je potřeba 1 kW. energie, se standardními stěnami a výškou stropu 2,7 m. Dále je nutné určit harmonogram, podle kterého bude náš zdroj tepla (kotel) fungovat. Tyto údaje jsou uvedeny v pasu kotle, například přívod chladicí kapaliny je 90 ° C a návrat chladicí kapaliny je 70 ° C. S ohledem na teplotu topného média můžeme nastavit teplotu topného média - 80 ° C. S touto teplotou vstoupí do topných zařízení.
Příklad výpočtu topného výměníku tepla
Takže máte topné zatížení a teploty topných a topných okruhů. Tyto údaje jsou již dostatečné pro to, aby odborník mohl vypočítat výměník tepla pro váš topný systém. Chceme poradit, díky čemuž nám můžete poskytnout úplnější technické informace pro výpočet. Známe všechny jemnosti vašeho technického úkolu a budeme schopni nabídnout nejoptimálnější variantu výměníku tepla.
- Potřebujete vědět, zda je třeba vytápět obytné nebo nebytové prostory?
- Pokud je kvalita vody špatná a jsou v ní nečistoty, které se usazují na povrchu desek a zhoršují přenos tepla.Měli byste vzít v úvahu rozpětí (10% - 20%) na povrchu pro výměnu tepla, čímž se zvýší cena výměníku tepla, ale budete moci běžně pracovat s výměníkem tepla, aniž byste přeplatili za chladicí kapalinu.
- Při výpočtu musíte také vědět, jaký typ topného systému bude použit. Například pro teplou podlahu má vyhřívaná chladicí kapalina teplotu 35-45 ° C, pro radiátorové topení 60C-90C.
- Jaký bude zdroj tepla - vlastní kotel nebo topné sítě?
- Plánujete další zvýšení kapacity výměníku tepla? Například plánujete dokončit budovu a vyhřívaná plocha se zvýší.
Toto je několik příkladů deskových tepelných výměníků ceny a doby dodání, které jsme dodali našim zákazníkům v roce 2019.
1. Deskový výměník tepla НН 04, cena - 19 200 rublů, doba výroby 1 den. Výkon - 15 kW. Topný okruh - 105C / 70C Vyhřívaný okruh - 60C / 80C
2. Deskový výměník tepla НН 04, cena - 22 600 rublů, doba výroby 1 den. Výkon - 30 kW. Topný okruh - 105C / 70C Vyhřívaný okruh - 60C / 80C
3. Deskový výměník tepla НН 04, cena - 32 500 rublů, doba výroby 1 den. Výkon - 80 kW. Topný okruh - 105C / 70C Vyhřívaný okruh - 60C / 80C
4. Deskový výměník tepla nn 14, cena - 49 800 rublů, doba výroby 1 den. Výkon - 150 kW. Topný okruh - 105C / 70C Vyhřívaný okruh - 60C / 80C
5. Deskový výměník tepla nn 14, cena - 63 000 rublů, doba výroby 1 den. Výkon - 300 kW. Topný okruh - 105C / 70C Vyhřívaný okruh - 60C / 80C
6. Deskový výměník tepla НН 14, cena - 83 500 rublů, doba výroby 1 den. Výkon - 500 kW. Topný okruh - 105C / 70C Vyhřívaný okruh - 60C / 80C
Plášťové a trubkové výměníky tepla
Proto výpočet takového zařízení velmi často plynule přechází do výpočtu výměníku tepla typu skořepina a trubka. Jedná se o zařízení, ve kterém je svazek trubek umístěn v jediném pouzdře (pouzdře), které je umyto různými chladicími kapalinami, v závislosti na účelu zařízení. Například v kondenzátorech proudí chladivo do pláště a voda do potrubí. U této metody přesunu média je pohodlnější a efektivnější řídit činnost zařízení. Ve výparnících naopak chladivo v trubkách vře a současně je omývá chlazená kapalina (voda, solanky, glykoly atd.). Výpočet tepelného výměníku typu shell-and-tube je proto omezen na minimalizaci velikosti zařízení. Při hraní s průměrem pláště, průměrem a počtem vnitřních trubek a délkou přístroje dosáhne technik vypočítané hodnoty plochy teplosměnné plochy.
Výpočet výměníků tepla a různé způsoby sestavování tepelné bilance
Při výpočtu tepelných výměníků lze použít interní a externí metody sestavování tepelné bilance. Interní metoda využívá tepelné kapacity. U externí metody se používají hodnoty specifických entalpií.
Při použití vnitřní metody se tepelné zatížení počítá pomocí různých vzorců v závislosti na povaze procesů výměny tepla.
Pokud dochází k výměně tepla bez chemických a fázových transformací, a tedy bez uvolňování nebo absorpce tepla.
Podle toho se tepelné zatížení vypočítá podle vzorce
Pokud v procesu výměny tepla dojde ke kondenzaci par nebo odpařování kapaliny, dojde k jakýmkoli chemickým reakcím, pak se pro výpočet tepelné bilance použije jiná forma.
Při použití externí metody se tepelná bilance vypočítá na základě skutečnosti, že stejné množství tepla vstupuje a opouští tepelný výměník po určitou jednotku času. Pokud interní metoda využívá data o procesech výměny tepla v samotné jednotce, pak externí metoda využívá data z externích indikátorů.
Pro výpočet tepelné bilance pomocí externí metody se použije vzorec.
Q1 znamená množství tepla, které vstupuje a opouští jednotku za jednotku času. To znamená entalpii látek, které vstupují a opouštějí jednotku.
Můžete také vypočítat rozdíl v entalpiích, abyste zjistili množství tepla, které bylo přeneseno mezi různými médii. K tomu se používá vzorec.
Pokud v procesu výměny tepla došlo k jakékoli chemické nebo fázové transformaci, použije se vzorec.
Vzduchové výměníky tepla
Jedním z nejběžnějších výměníků tepla dnes jsou žebrované trubkové výměníky tepla. Také se jim říká cívky. Všude tam, kde nejsou nainstalovány, počínaje jednotkami fan-coil (z anglického fan + coil, tj. „Fan“ + „coil“) ve vnitřních blocích dělených systémů a končící obřími rekuperátory spalin (odběr tepla z horkých spalin a převést pro potřeby vytápění) v kotelnách na KVET. Proto návrh spirálového výměníku tepla závisí na aplikaci, kde bude výměník tepla uveden do provozu. Průmyslové chladiče vzduchu (VOP), instalované v komorách na mražení masa, v mrazničkách s nízkými teplotami a na jiných předmětech chlazení potravin, vyžadují ve své činnosti určité konstrukční prvky. Vzdálenost mezi lamelami (lamelami) by měla být co největší, aby se prodloužila doba nepřetržitého provozu mezi cykly odmrazování. Odpařovače pro datová centra (centra pro zpracování dat) jsou naopak co nejkompaktnější a mezery jsou omezeny na minimum. Takové výměníky tepla pracují v „čistých zónách“ obklopených jemnými filtry (až do třídy HEPA), proto se takový výpočet trubkového výměníku tepla provádí s důrazem na minimalizaci velikosti.
Deskové výměníky tepla
V současné době jsou deskové výměníky tepla stabilní. Podle jejich konstrukce jsou zcela skládací a částečně svařované, pájené mědí a niklem, svařované a pájené metodou difúze (bez pájky). Tepelná konstrukce deskového výměníku tepla je dostatečně flexibilní a pro inženýra nijak zvlášť obtížná. V procesu výběru můžete hrát s typem desek, hloubkou děrování kanálů, typem žebrování, tloušťkou oceli, různými materiály a co je nejdůležitější - četnými modely zařízení standardní velikosti různých rozměrů. Takové výměníky tepla jsou nízké a široké (pro parní ohřev vody) nebo vysoké a úzké (oddělovací výměníky tepla pro klimatizační systémy). Často se používají pro média s fázovou změnou, tj. Jako kondenzátory, výparníky, přehříváky, předkondenzátory atd. Je trochu obtížnější provést tepelný výpočet tepelného výměníku pracujícího podle dvoufázového schématu než výměník tepla kapalina-kapalina, ale pro zkušeného inženýra je tento úkol řešitelný a nijak zvlášť obtížný. K usnadnění těchto výpočtů používají moderní designéři technické počítačové základny, kde najdete spoustu potřebných informací, včetně diagramů stavu jakéhokoli chladiva v jakémkoli skenování, například program CoolPack.
Nejprve zvážíme, co jsou výměníky tepla, a poté zvážíme vzorce pro výpočet výměníků tepla. A tabulky různých výměníků tepla podle kapacity.
Pájený výměník tepla AlfaLaval - neoddělitelný!
AlfaLaval - demontovatelný s gumovými těsněními
Hlavním účelem tohoto typu tepelného výměníku je okamžitý přenos teploty z jednoho nezávislého okruhu do druhého. To umožňuje získat teplo z ústředního topení do vlastního nezávislého topného systému. Umožňuje také přívod teplé vody.
Existují skládací a neskládatelné výměníky tepla! AlfaLaval
- Ruská produkce!
Pájený výměník tepla AlfaLaval - neoddělitelný!
Design
Pájené výměníky tepla z nerezové oceli nevyžadují těsnění ani přítlačné desky. Pájka bezpečně spojuje desky ve všech kontaktních bodech pro optimální účinnost přenosu tepla a odolnost proti vysokému tlaku. Konstrukce desek je navržena pro dlouhou životnost. PPT jsou velmi kompaktní, protože k přenosu tepla dochází téměř ve všech materiálech, ze kterých jsou vyrobeny. Jsou lehké a mají malý vnitřní objem. Alfa Laval nabízí širokou škálu zařízení, která lze vždy přizpůsobit konkrétním požadavkům zákazníka. Jakékoli problémy spojené s výměnou tepla řeší PPH z ekonomického hlediska nejefektivnějším způsobem.
Materiál
Pájený deskový výměník tepla se skládá z tenkých vlnitých desek z nerezové oceli, vakuově pájených dohromady pomocí mědi nebo niklu jako pájky. Měděné pájené výměníky tepla se nejčastěji používají v topných nebo klimatizačních systémech, zatímco niklové pájené výměníky tepla jsou určeny hlavně pro potravinářský průmysl a pro manipulaci s korozivními kapalinami.
Ochrana proti míchání
V případech, kdy pravidla provozu nebo z jiných důvodů vyžadují zvýšenou bezpečnost, můžete použít patentované konstrukce pájených výměníků tepla s dvojitými stěnami. U těchto tepelných výměníků jsou obě média od sebe oddělena dvojitou deskou z nerezové oceli. V případě vnitřního úniku je to vidět na vnější straně výměníku tepla, ale v žádném případě nedojde k promíchání média.
AlfaLaval - demontovatelný s gumovými těsněními
Výměník tepla: kapalina - kapalina
1 deska; 2-spojovací šrouby; 3,4 přední a zadní masivní deska; 5-odbočné potrubí pro připojení topného okruhu; 6-odbočné potrubí pro připojení potrubí topného systému.
Jmenování
Získejte samostatný uzavřený (nezávislý) topný okruh topného systému, přičemž budete přijímat pouze tepelnou energii. Průtok a tlak se nepřenášejí. Tepelná energie se přenáší v důsledku přenosu teploty deskami pro přenos tepla, na jejichž různých stranách proudí nosič tepla (vydává teplo a přijímá teplo). To umožňuje izolovat váš topný systém od sítě ústředního vytápění. Mohou existovat i jiné úkoly.
1-přívodní potrubí pro dodávku tepla; 2-vratná trubka pro uvolnění tepla; 3-zpětné potrubí pro příjem tepla; 4-přívodní potrubí pro příjem tepla; 5 kanálů pro příjem tepla; 6kanálový pro uvolnění tepla. Šipky označují směr pohybu chladicí kapaliny.
Pamatujte, že existují další úpravy výměníků tepla, u nichž se potrubí jednoho okruhu nekříží šikmo, ale probíhají svisle!
Schéma topného systému
Každý deskový výměník tepla má hodnoty, které jsou potřebné pro výpočet.
Účinnost (účinnost) výměníku tepla lze zjistit podle vzorce
V praxi jsou tyto hodnoty 80-85%.
Jaké by měly být náklady na výměník tepla?
Zvažte schéma
Na opačných stranách výměníku tepla jsou dva nezávislé okruhy, což znamená, že průtoky těchto obvodů se mohou lišit.
Chcete-li zjistit náklady, potřebujete vědět, kolik tepelné energie je zapotřebí k vytápění druhého okruhu.
Například to bude 10 kW.
Nyní musíte pomocí tohoto vzorce vypočítat požadovanou plochu desek pro přenos tepelné energie
Celkový součinitel prostupu tepla
Chcete-li problém vyřešit, musíte se seznámit s některými typy výměníků tepla a na jejich základě analyzovat výpočty těchto výměníků tepla.
Rada!
Nebudete moci samostatně vypočítat výměník tepla z jednoho prostého důvodu. Všechny údaje, které charakterizují výměník tepla, jsou skryty před neoprávněnými osobami. Ze skutečného průtoku je obtížné zjistit součinitel přestupu tepla! A je-li průtok záměrně malý, nebude účinnost výměníku tepla dostatečná!
Zvýšení výkonu se snížením průtoku vede ke zvýšení samotného tepelného výměníku v počtu desek 3-4krát.
Každý výrobce výměníků tepla má speciální program, který vybírá výměníky tepla.
Čím vyšší je součinitel prostupu tepla, tím rychleji se tento součinitel snižuje v důsledku usazování vodního kamene!
Doporučení pro výběr PHE v návrhu zařízení pro zásobování teplem
O čem mlčí výrobci výměníků tepla? Znečištění výměníků tepla
Sloupec "Nosič tepla" - okruh 1 zdroje tepla.
Sloupec „Médium k ohřevu“ - okruh 2.
Sledujte ve vysokém rozlišení!
| Jako |
| Sdílejte to |
| Komentáře (1) (+) [Číst / Přidat] |
Vše o venkovském domě Školení o zásobování vodou. Automatický přívod vody vlastníma rukama. Pro figuríny. Poruchy automatického systému přívodu vody dolů. Studny na zásobování vodou No oprava? Zjistěte, zda to potřebujete! Kam vrtat studnu - venku nebo uvnitř? V jakých případech nemá čištění studny smysl Proč se čerpadla uvíznou ve studnách a jak tomu zabránit Zabudování potrubí ze studny do domu 100% Ochrana čerpadla před chodem nasucho Vytápění Školení. Podlaha na ohřev vody pro kutily Pro figuríny. Podlaha teplé vody pod laminátem Výukový video kurz: O HYDRAULICKÝCH A TEPELNÝCH VÝPOČTECH Ohřev vody Druhy vytápění Topné systémy Topné zařízení, topné baterie Systém podlahového vytápění Osobní článek podlahového vytápění Princip činnosti a schéma provozu podlahového vytápění Návrh a instalace materiály pro podlahové topení pro podlahové vytápění Technologie instalace podlahového vytápění pro vodu Systém podlahového vytápění Instalační krok a způsoby podlahového vytápění Druhy podlahového vytápění Vše o nosičích tepla Nemrznoucí směs nebo voda? Druhy nosičů tepla (nemrznoucí směs pro vytápění) Nemrznoucí směs pro vytápění Jak správně zředit nemrznoucí směs pro topný systém? Detekce a důsledky úniku chladicí kapaliny Jak zvolit správný topný kotel Tepelné čerpadlo Vlastnosti tepelného čerpadla Princip fungování tepelného čerpadla O vytápění radiátory Způsoby připojení radiátorů. Vlastnosti a parametry. Jak vypočítat počet sekcí radiátoru? Výpočet tepelného výkonu a počtu otopných těles Typy topných těles a jejich vlastnosti Autonomní zásobování vodou Autonomní schéma zásobování vodou Zařízení pro studny Kutilské čištění dobře Zkušenost instalatéra Připojení pračky Užitečné materiály Reduktor tlaku vody Hydroakumulátor. Princip činnosti, účel a nastavení. Automatický odvzdušňovací ventil Vyvažovací ventil Obtokový ventil Trojcestný ventil Třícestný ventil se servopohonem ESBE Radiátorový termostat Servopohon je kolektor. Volba a pravidla připojení. Druhy vodních filtrů. Jak si vybrat vodní filtr na vodu. Reverzní osmóza Filtr jímky Zpětný ventil Pojistný ventil Směšovací jednotka. Princip činnosti. Účel a výpočty. Výpočet směšovací jednotky CombiMix Hydrostrelka. Princip činnosti, účel a výpočty. Kumulativní kotel na nepřímé vytápění. Princip činnosti. Výpočet deskového výměníku tepla Doporučení pro výběr PHE v konstrukci objektů zásobování teplem Znečištění výměníků tepla Nepřímý ohřívač vody Magnetický filtr - ochrana proti vodnímu kameni Infračervené ohřívače Radiátory. Vlastnosti a typy topných zařízení.Typy trubek a jejich vlastnosti Nezbytné instalatérské nástroje Zajímavé příběhy Příšerný příběh o černém instalatérovi Technologie čištění vody Jak vybrat filtr na čištění vody Přemýšlíte o odpadních vodách Čistírny odpadních vod ve venkovském domě Tipy pro instalatéry Jak vyhodnotit kvalitu vašeho vytápění a vodovodní systém? Profesionální doporučení Jak vybrat čerpadlo pro studnu Jak správně vybavit studnu Přívod vody do zeleninové zahrady Jak zvolit ohřívač vody Příklad instalace zařízení pro studnu Doporučení pro kompletní sadu a instalaci ponorných čerpadel Jaký typ dodávky vody akumulátor vybrat? Koloběh vody v bytě, odtokové potrubí Odvzdušnění topného systému Hydraulika a topná technika Úvod Co je hydraulický výpočet? Fyzikální vlastnosti kapalin Hydrostatický tlak Mluvme o odporech vůči průchodu kapaliny v potrubí Způsoby pohybu kapalin (laminární a turbulentní) Hydraulický výpočet tlakové ztráty nebo způsob výpočtu tlakových ztrát v potrubí Místní hydraulický odpor Profesionální výpočet průměru potrubí pomocí vzorců pro zásobování vodou Jak vybrat čerpadlo podle technických parametrů Profesionální výpočet systémů ohřevu vody. Výpočet tepelných ztrát ve vodním okruhu. Hydraulické ztráty ve vlnité trubce Tepelná technika. Autorská řeč. Úvod Procesy přenosu tepla T vodivost materiálů a tepelné ztráty stěnou Jak ztrácíme teplo běžným vzduchem? Zákony tepelného záření. Sálavé teplo. Zákony tepelného záření. Strana 2. Tepelné ztráty oknem Faktory tepelných ztrát doma Zahajte své podnikání v oblasti zásobování vodou a topných systémů Otázka výpočtu hydrauliky Stavitel ohřevu vody Průměr potrubí, průtok a průtok chladicí kapaliny. Vypočítáme průměr potrubí pro vytápění Výpočet tepelných ztrát radiátorem Výkon topného tělesa Výpočet výkonu radiátoru. Normy EN 442 a DIN 4704 Výpočet tepelných ztrát obklopujícími konstrukcemi Najděte tepelné ztráty podkrovím a zjistěte teplotu v podkroví Vyberte cirkulační čerpadlo pro vytápění Přenos tepelné energie potrubím Výpočet hydraulického odporu v topném systému Rozdělení průtoku a teplo potrubím. Absolutní obvody. Výpočet komplexního sdruženého topného systému Výpočet topení. Populární mýtus Výpočet ohřevu jedné větve podél délky a CCM Výpočet ohřevu. Výběr čerpadla a průměrů Výpočet vytápění. Dvoutrubkový výpočet slepého konce vytápění. Výpočet sekvenčního vytápění jednou trubkou. Zdvojnásobení potrubí Výpočet přirozené cirkulace. Gravitační tlak Výpočet vodního rázu Kolik tepla vytváří potrubí? Sestavujeme kotelnu od A do Z ... Výpočet topného systému Online kalkulačka Program pro výpočet Tepelné ztráty místnosti Hydraulický výpočet potrubí Historie a možnosti programu - úvod Jak vypočítat jednu větev v programu Výpočet úhlu CCM výstupu Výpočet CCM systémů vytápění a zásobování vodou Rozvětvení potrubí - výpočet Jak vypočítat v programu jednootrubkový topný systém Jak vypočítat dvoutrubkový topný systém v programu Jak vypočítat průtok radiátoru v topném systému v programu Přepočet výkonu radiátorů Jak vypočítat dvoutrubkový topný systém v programu. Tichelmanova smyčka Výpočet hydraulického odlučovače (hydraulická šipka) v programu Výpočet kombinovaného okruhu topných a vodovodních systémů Výpočet tepelných ztrát uzavřenými konstrukcemi Hydraulické ztráty ve vlnité trubce Hydraulický výpočet v trojrozměrném prostoru Rozhraní a ovládání v program Tři zákony / faktory pro výběr průměrů a čerpadel Výpočet dodávky vody se samonasávacím čerpadlem Výpočet průměrů z centrálního přívodu vody Výpočet dodávky vody soukromého domu Výpočet hydraulické šipky akolektor Výpočet Hydro šipky s mnoha přípojkami Výpočet dvou kotlů v topném systému Výpočet jednopotrubního topného systému Výpočet dvoutrubkového topného systému Výpočet Tichelmanovy smyčky Výpočet dvoutrubkového radiálního rozdělení Výpočet dvoutrubkového vertikální topný systém Výpočet jednopotrubního vertikálního topného systému Výpočet teplovodního podlahového a směšovacího zařízení Recirkulace dodávky teplé vody Vyvažovací nastavení radiátorů Výpočet vytápění s přirozenou cirkulací Radiální rozvody topného systému Tichelmanova smyčka - dvoutrubková výpočet dvou kotlů s hydraulickou šipkou Topný systém (nestandardní) - Další schéma potrubí Hydraulický výpočet vícetrubkových hydraulických šipek Směšovací topný systém radiátoru - přechod ze slepých uliček Termoregulace topných systémů Rozvětvení potrubí - výpočet výpočtu pro rozvětvení potrubí Výpočet čerpadla pro zásobování vodou Výpočet obrysů podlahy teplé vody Hydraulický výpočet kolem topení. Jednopotrubní systém Hydraulický výpočet vytápění. Dvoutrubková slepá ulička Rozpočtová verze jednotrubkového topného systému soukromého domu Výpočet škrticí klapky Co je to CCM? Výpočet gravitačního topného systému Konstruktér technických problémů Prodloužení potrubí Požadavky SNiP GOST Požadavky na kotelnu Otázka instalatérovi Užitečné odkazy instalatér - Instalatér - ODPOVĚDI !!! Bydlení a komunální problémy Instalační práce: Projekty, schémata, výkresy, fotografie, popisy. Pokud vás unavuje čtení, můžete si prohlédnout užitečnou videozáznam o vodovodních a topných systémech
