Il calcolo dello scambiatore di calore attualmente non richiede più di cinque minuti. Qualsiasi organizzazione che produce e vende tali apparecchiature, di norma, fornisce a tutti il proprio programma di selezione. Puoi scaricarlo gratuitamente dal sito Web dell'azienda, oppure il loro tecnico verrà nel tuo ufficio e lo installerà gratuitamente. Tuttavia, quanto è corretto il risultato di tali calcoli, è possibile fidarsi e il produttore non è astuto quando combatte in una gara con i suoi concorrenti? Il controllo di un calcolatore elettronico richiede la conoscenza o almeno la comprensione della metodologia di calcolo per i moderni scambiatori di calore. Proviamo a capire i dettagli.
Cos'è uno scambiatore di calore
Prima di calcolare lo scambiatore di calore, ricordiamo, che tipo di dispositivo è? Un apparato di scambio di calore e massa (noto anche come scambiatore di calore, noto anche come scambiatore di calore o TOA) è un dispositivo per trasferire calore da un vettore di calore a un altro. Nel processo di modifica delle temperature dei liquidi di raffreddamento, cambiano anche le loro densità e, di conseguenza, gli indicatori di massa delle sostanze. Ecco perché tali processi sono chiamati trasferimento di calore e di massa.
Calcolo di uno scambiatore di calore a piastre
I dati dei portatori di calore nel calcolo tecnico dell'apparecchiatura devono essere noti. Questi dati dovrebbero includere: proprietà fisiche e chimiche, portata e temperature (iniziale e finale). Se i dati di uno dei parametri non sono noti, vengono determinati utilizzando il calcolo termico.
Il calcolo termico ha lo scopo di determinare le principali caratteristiche del dispositivo, tra cui: portata del liquido di raffreddamento, coefficiente di scambio termico, carico termico, differenza di temperatura media. Trova tutti questi parametri usando il bilancio termico.
Diamo un'occhiata a un esempio di calcolo generale.
Nell'apparato dello scambiatore di calore, l'energia termica circola da un flusso all'altro. Questo accade durante il riscaldamento o il raffreddamento.
Q = Qg = Qx
Q - la quantità di calore trasmessa o ricevuta dal vettore di calore [W],
Da dove:
Qг = Gгсг · (tгн - tгк) e Qх = Gхcх · (tхк - tхн)
Dove:
Gr, x - consumo di portatori di calore caldo e freddo [kg/h]; cr, x - capacità termica dei portatori di calore caldo e freddo [J / kg · gradi]; tg, xn - temperatura iniziale dei portatori di calore caldo e freddo [° C]; tr, x k - temperatura finale dei termovettori caldi e freddi [° C];
Allo stesso tempo, tieni presente che la quantità di calore in entrata e in uscita dipende in gran parte dallo stato del liquido di raffreddamento. Se lo stato è stabile durante il funzionamento, il calcolo viene effettuato secondo la formula sopra. Se almeno un refrigerante cambia il suo stato di aggregazione, il calcolo del calore in entrata e in uscita deve essere eseguito secondo la formula seguente:
Q = Gcp (tp - tsat) + Gr + Gcp (tsat - ts)
Dove:
r - calore di condensazione [J/kg]; cn, k - capacità termiche specifiche del vapore e della condensa [J/kg · gradi]; tк- temperatura della condensa all'uscita dell'apparecchio [° C].
Il primo e il terzo termine dovrebbero essere esclusi dalla parte destra della formula se la condensa non viene raffreddata. Escludendo questi parametri, la formula avrà la seguente espressione:
Qmontagne
= Qcond= GR
Grazie a questa formula, determiniamo la portata del liquido di raffreddamento:
Gmontagne
= Q / cmontagne(tgn- tgk) o Gfreddo= Q / cfreddo(tHK- tgallina)
La formula per la portata, se il riscaldamento è a vapore:
Gpair = Q / Gr
Dove:
G - consumo del corrispondente vettore di calore [kg/h]; Q - la quantità di calore [W]; a partire dal - capacità termica specifica dei portatori di calore [J/kg · gradi]; r - calore di condensazione [J/kg]; tg, xn - temperatura iniziale dei portatori di calore caldo e freddo [° C]; tg, x k - temperatura finale dei termovettori caldi e freddi [° C].
La principale forza del trasferimento di calore è la differenza tra i suoi componenti. Ciò è dovuto al fatto che passando i liquidi di raffreddamento, la temperatura del flusso cambia, in relazione a ciò cambiano anche gli indicatori di differenza di temperatura, quindi vale la pena utilizzare il valore medio per i calcoli. La differenza di temperatura in entrambe le direzioni di marcia può essere calcolata utilizzando la media logaritmica:
tav = (∆tb - tm) / ln (∆tb / ∆tm) Dove tb, ∆tm- differenza di temperatura media maggiore e minore dei portatori di calore all'ingresso e all'uscita dell'apparecchio. La determinazione con flusso incrociato e misto dei portatori di calore avviene secondo la stessa formula con l'aggiunta di un fattore di correzione tav = tavfref ... Il coefficiente di scambio termico può essere determinato come segue:
1 / k = 1 / α1 + st / λst + 1 / α2 + Rzag
nell'equazione:
st- spessore parete [mm]; λst- coefficiente di conducibilità termica del materiale della parete [W/m · gradi]; α1,2 - coefficienti di scambio termico dei lati interno ed esterno della parete [W / m2 · deg]; Rzag - coefficiente di contaminazione della parete.
Tipi di trasferimento di calore
Ora parliamo dei tipi di trasferimento di calore: ce ne sono solo tre. Radiazione - il trasferimento di calore per irraggiamento. Un esempio è prendere il sole sulla spiaggia in una calda giornata estiva. E tali scambiatori di calore possono anche essere trovati sul mercato (riscaldatori d'aria a lampada). Tuttavia, il più delle volte per il riscaldamento di abitazioni, stanze in un appartamento, acquistiamo radiatori a olio o elettrici. Questo è un esempio di un altro tipo di trasferimento di calore: la convezione. La convezione può essere naturale, forzata (cappa aspirante, e nella cassetta è presente un recuperatore) o indotta meccanicamente (ad esempio con ventilatore). Quest'ultimo tipo è molto più efficiente.
Tuttavia, il modo più efficiente per trasferire il calore è la conduttività termica o, come viene anche chiamata, conduzione (dalla conduzione inglese - "conduzione"). Qualsiasi ingegnere che eseguirà un calcolo termico di uno scambiatore di calore, prima di tutto, pensa a scegliere apparecchiature efficienti nelle dimensioni più piccole possibili. E questo si ottiene proprio grazie alla conduttività termica. Un esempio di questo è il TOA più efficiente oggi: scambiatori di calore a piastre. La piastra TOA, per definizione, è uno scambiatore di calore che trasferisce il calore da un refrigerante all'altro attraverso la parete che li separa. La massima area di contatto possibile tra due mezzi, unitamente a materiali correttamente selezionati, al profilo delle lastre e al loro spessore, consente di ridurre al minimo le dimensioni dell'attrezzatura selezionata mantenendo le caratteristiche tecniche originali richieste nel processo tecnologico.
Tipi di scambiatori di calore per impianti di acqua calda
Oggi ce ne sono molti, ma tra tutti i più popolari per l'uso nella vita di tutti i giorni sono due: si tratta di sistemi a fascio tubiero e a piastra. Va notato che i sistemi a fascio tubiero sono quasi scomparsi dal mercato a causa della loro bassa efficienza e delle grandi dimensioni.
Uno scambiatore di calore a piastre per la fornitura di acqua calda è costituito da diverse piastre ondulate situate su un telaio rigido. Sono identici tra loro nel design e nelle dimensioni, tuttavia si susseguono, ma secondo il principio della riflessione speculare, e sono divisi tra loro da guarnizioni specializzate. Le guarnizioni possono essere in acciaio o in gomma.
A causa dell'alternanza di piastre in coppia, compaiono tali cavità, che durante il funzionamento vengono riempite con un liquido per il riscaldamento o un vettore di calore. È a causa di questo design e del principio di funzionamento che lo spostamento dei media tra loro è completamente escluso.
Attraverso i canali di guida, i liquidi nello scambiatore di calore si muovono l'uno verso l'altro, riempiendo le cavità pari, dopodiché lasciano la struttura, avendo ricevuto o ceduto parte dell'energia termica.
Schema e principio di funzionamento dello scambiatore di calore a piastre ACS
Più piastre in numero e dimensione ci saranno in uno scambiatore di calore, maggiore sarà l'area che sarà in grado di coprire e maggiori saranno le sue prestazioni e l'azione utile durante il funzionamento.
Per alcuni modelli è presente uno spazio sulla traversa del binario tra il riscontro e il letto. È sufficiente installare un paio di lastre dello stesso tipo e dimensione. In questo caso, le tessere aggiuntive verranno installate a coppie.
Tutti gli scambiatori di calore a piastre possono essere suddivisi in diverse categorie:
- 1. Brasato, cioè non separabile e con corpo principale sigillato.
- 2. Pieghevole, ovvero costituito da più tessere separate.
Il principale vantaggio e vantaggio di lavorare con strutture pieghevoli è che possono essere modificate, modernizzate e migliorate, da lì per rimuovere l'eccesso o aggiungere nuove lastre. Per quanto riguarda i design brasati, non hanno tale funzione.
Tuttavia, i più popolari oggi sono i sistemi di alimentazione del calore brasati e la loro popolarità si basa sulla mancanza di elementi di bloccaggio. Grazie a ciò, sono di dimensioni compatte, il che non influisce in alcun modo sull'utilità e sulle prestazioni.
Tipi di scambiatori di calore
Prima di calcolare lo scambiatore di calore, vengono determinati con il suo tipo. Tutti i TOA possono essere suddivisi in due grandi gruppi: scambiatori di calore recuperativi e rigenerativi. La principale differenza tra loro è la seguente: nel TOA recuperativo, lo scambio di calore avviene attraverso una parete che separa due refrigeranti, e nel TOA rigenerativo, i due mezzi sono a diretto contatto tra loro, spesso mescolandosi e richiedendo la successiva separazione in appositi separatori. Gli scambiatori di calore rigenerativi si dividono in scambiatori di calore a miscelazione e a pacco (stazionario, discendente o intermedio). In parole povere, un secchio di acqua calda messo fuori al freddo, o un bicchiere di tè caldo messo a raffreddare in frigorifero (non farlo mai!) È un esempio di tale miscelazione TOA. E versando il tè in un piattino e raffreddandolo in questo modo, otteniamo un esempio di uno scambiatore di calore rigenerativo con un ugello (il piattino in questo esempio svolge il ruolo di un ugello), che prima contatta l'aria ambiente e ne prende la temperatura, e poi prende parte del calore dal tè caldo versato in esso, cercando di portare entrambi i mezzi in equilibrio termico. Tuttavia, come abbiamo già scoperto in precedenza, è più efficiente utilizzare la conduttività termica per trasferire calore da un mezzo all'altro, quindi i TOA che sono più utili in termini di trasferimento di calore (e ampiamente utilizzati) oggi sono, ovviamente, recuperativo.
Calcolo termico e strutturale
Qualsiasi calcolo di uno scambiatore di calore recuperativo può essere effettuato sulla base dei risultati dei calcoli termici, idraulici e di resistenza. Sono fondamentali, obbligatori nella progettazione di nuove apparecchiature e costituiscono la base del metodo di calcolo per i successivi modelli della linea dello stesso tipo di apparato. Il compito principale del calcolo termico di TOA è determinare l'area richiesta della superficie di scambio termico per il funzionamento stabile dello scambiatore di calore e mantenere i parametri richiesti del supporto all'uscita. Abbastanza spesso, in tali calcoli, agli ingegneri vengono dati valori arbitrari delle caratteristiche di massa e dimensioni dell'attrezzatura futura (materiale, diametro del tubo, dimensioni della piastra, geometria del raggio, tipo e materiale dell'alettatura, ecc.), Pertanto, dopo il termico, di solito viene eseguito un calcolo costruttivo dello scambiatore di calore.Infatti, se nella prima fase l'ingegnere ha calcolato la superficie richiesta per un dato diametro del tubo, ad esempio 60 mm, e la lunghezza dello scambiatore di calore risultava quindi essere di circa sessanta metri, allora è più logico ipotizzare un passaggio ad uno scambiatore di calore multipasso, oppure ad un tipo a fascio tubiero, oppure per aumentare il diametro dei tubi.
Calcolo idraulico
Vengono eseguiti calcoli idraulici o idromeccanici, nonché aerodinamici per determinare e ottimizzare le perdite di carico idrauliche (aerodinamiche) nello scambiatore di calore, nonché per calcolare i costi energetici per superarle. Il calcolo di qualsiasi percorso, canale o tubo per il passaggio del liquido di raffreddamento rappresenta un compito primario per una persona: intensificare il processo di trasferimento di calore in quest'area. Cioè, un mezzo dovrebbe trasferirsi e l'altro dovrebbe ricevere quanto più calore possibile all'intervallo minimo del suo flusso. Per questo, viene spesso utilizzata una superficie di scambio termico aggiuntiva, sotto forma di una nervatura superficiale sviluppata (per separare il sottostrato laminare di confine e migliorare la turbolenza del flusso). Il rapporto ottimale di equilibrio tra perdite idrauliche, superficie di scambio, caratteristiche di peso e dimensioni e potenza termica rimossa è il risultato di una combinazione di calcoli termici, idraulici e costruttivi di TOA.
Calcolo della differenza di temperatura media
La superficie di scambio termico viene calcolata quando si determina la quantità richiesta di energia termica mediante il bilancio termico.
Il calcolo della superficie di scambio termico richiesta viene eseguito utilizzando la stessa formula dei calcoli eseguiti in precedenza:
La temperatura dei mezzi di lavoro, di regola, cambia nel corso dei processi associati allo scambio di calore. Cioè, verrà registrata la variazione della differenza di temperatura lungo la superficie di scambio termico. Pertanto, viene calcolata la differenza di temperatura media. A causa della non linearità della variazione di temperatura, viene calcolata la differenza logaritmica
Il movimento controcorrente dei mezzi di lavoro differisce da quello a flusso diretto in quanto l'area richiesta della superficie di scambio termico in questo caso dovrebbe essere inferiore. Per calcolare la differenza negli indicatori di temperatura quando si utilizza nello stesso corso dello scambiatore di calore e flussi controcorrente e a flusso diretto, viene utilizzata la seguente formula
Lo scopo principale del calcolo è calcolare la superficie di scambio termico richiesta. La potenza termica è fissata nel capitolato, ma nel nostro esempio la calcoleremo anche per verificare il capitolato stesso. In alcuni casi, capita anche che ci possa essere un errore nelle informazioni originali. Trovare e correggere un tale errore è uno dei compiti di un ingegnere competente. L'uso di questo approccio è molto spesso associato alla costruzione di grattacieli per scaricare attrezzature a pressione.
Calcolo di verifica
Il calcolo dello scambiatore di calore viene effettuato nel caso in cui sia necessario stabilire un margine per la potenza o per l'area della superficie di scambio termico. La superficie è riservata per vari motivi e in diverse situazioni: se ciò è richiesto in base al capitolato d'oneri, se il costruttore decide di aggiungere un margine aggiuntivo per essere sicuro che un tale scambiatore di calore entri in funzione, e per ridurre al minimo errori commessi nei calcoli. In alcuni casi è richiesta la ridondanza per arrotondare i risultati degli ingombri di progetto, in altri (evaporatori, economizzatori) si introduce appositamente un margine superficiale nel calcolo della capacità dello scambiatore di calore per contaminazione da olio compressore presente nel circuito frigorifero. E la bassa qualità dell'acqua deve essere presa in considerazione.Dopo un certo periodo di funzionamento ininterrotto degli scambiatori di calore, soprattutto ad alte temperature, le incrostazioni si depositano sulla superficie di scambio termico dell'apparato, riducendo il coefficiente di scambio termico e portando inevitabilmente ad una diminuzione parassitaria della rimozione del calore. Pertanto, un ingegnere competente, nel calcolare lo scambiatore di calore acqua-acqua, presta particolare attenzione alla ridondanza aggiuntiva della superficie di scambio termico. Il calcolo di verifica viene eseguito anche per vedere come funzionerà l'apparecchiatura selezionata in altre modalità secondarie. Ad esempio, nei condizionatori d'aria centrali (unità di alimentazione dell'aria), i riscaldatori del primo e del secondo riscaldamento, che vengono utilizzati nella stagione fredda, vengono spesso utilizzati in estate per raffreddare l'aria in entrata fornendo acqua fredda ai tubi dell'aria scambiatore di calore. Il modo in cui funzioneranno e quali parametri forniranno ti consente di valutare il calcolo di verifica.
Metodo di calcolo dello scambiatore di calore (superficie)
Quindi, abbiamo calcolato parametri come la quantità di calore (Q) e il coefficiente di scambio termico (K). Per il calcolo finale è necessaria anche una differenza di temperatura (tav) e un coefficiente di scambio termico.
La formula finale per il calcolo di uno scambiatore di calore a piastre (superficie di trasferimento del calore) è simile a questa:
In questa formula:
- i valori di Q e K sono descritti sopra;
- il valore tav (differenza di temperatura media) è ottenuto dalla formula (media aritmetica o media logaritmica);
- i coefficienti di scambio termico si ottengono in due modi: o usando formule empiriche, o attraverso il numero di Nusselt (Nu) usando equazioni di similarità.
Calcoli di ricerca
I calcoli di ricerca di TOA vengono effettuati sulla base dei risultati ottenuti dei calcoli termici e di verifica. Sono tenuti, di regola, ad apportare le ultime modifiche al design dell'apparato proiettato. Vengono inoltre effettuate al fine di correggere eventuali equazioni previste dal modello di calcolo implementato TOA, ottenuto empiricamente (secondo dati sperimentali). L'esecuzione di calcoli di ricerca comporta decine e talvolta centinaia di calcoli secondo un piano speciale sviluppato e implementato in produzione secondo la teoria matematica della pianificazione degli esperimenti. Secondo i risultati, viene rivelata l'influenza di varie condizioni e quantità fisiche sugli indicatori di prestazione di TOA.
Altri calcoli
Quando si calcola l'area dello scambiatore di calore, non dimenticare la resistenza dei materiali. I calcoli di resistenza TOA includono il controllo dell'unità progettata per sollecitazione, torsione, per l'applicazione dei momenti operativi massimi consentiti alle parti e ai gruppi del futuro scambiatore di calore. Di dimensioni minime, il prodotto deve essere durevole, stabile e garantire un funzionamento sicuro in diverse condizioni operative, anche le più stressanti.
Il calcolo dinamico viene effettuato per determinare le varie caratteristiche dello scambiatore di calore a modalità variabili del suo funzionamento.
Scambiatori di calore tubo in tubo
Consideriamo il calcolo più semplice di uno scambiatore di calore pipe-in-pipe. Strutturalmente, questo tipo di TOA è semplificato il più possibile. Di norma, un vettore di calore caldo viene introdotto nel tubo interno dell'apparato per ridurre al minimo le perdite e un vettore di calore di raffreddamento viene lanciato nell'involucro o nel tubo esterno. Il compito dell'ingegnere in questo caso è ridotto alla determinazione della lunghezza di tale scambiatore di calore in base all'area calcolata della superficie di scambio termico e ai diametri dati.
Va aggiunto qui che viene introdotto in termodinamica il concetto di scambiatore di calore ideale, cioè un apparato di lunghezza infinita, dove i refrigeranti lavorano in controcorrente, e la differenza di temperatura è completamente innescata tra loro. Il design tube-in-tube è il più vicino a soddisfare questi requisiti.E se esegui i refrigeranti in controcorrente, allora sarà il cosiddetto "controcorrente reale" (e non il flusso incrociato, come nella piastra TOA). La testa della temperatura viene attivata in modo più efficace con una tale organizzazione del movimento. Tuttavia, quando si calcola uno scambiatore di calore pipe-in-pipe, è necessario essere realistici e non dimenticare la componente logistica, nonché la facilità di installazione. La lunghezza dell'eurotruck è di 13,5 metri e non tutti i locali tecnici sono adatti allo slittamento e all'installazione di attrezzature di questa lunghezza.
Scambiatore di calore per l'impianto di riscaldamento. 5 consigli per la giusta selezione.
Uno scambiatore di calore per riscaldamento è un'apparecchiatura in cui avviene lo scambio di calore tra un riscaldamento e un vettore di calore riscaldato. Il mezzo di riscaldamento proviene da una fonte di calore, che è una rete di riscaldamento o una caldaia. Il liquido di raffreddamento riscaldato circola tra lo scambiatore di calore e i dispositivi di riscaldamento (radiatori, riscaldamento a pavimento, ecc.)
Il compito di questo scambiatore di calore è trasferire il calore da una fonte di calore a dispositivi di riscaldamento che riscaldano direttamente la stanza. Il circuito della fonte di calore e il circuito dell'utenza di calore sono separati idraulicamente - i vettori di calore non si mescolano. Molto spesso, le miscele di acqua e glicole vengono utilizzate come vettori di calore funzionanti.
Il principio di funzionamento di uno scambiatore di calore a piastre per il riscaldamento è abbastanza semplice. Considera un esempio in cui la fonte di calore è un boiler per l'acqua calda. Nella caldaia, il mezzo di riscaldamento si riscalda fino a una temperatura predeterminata, quindi la pompa di circolazione fornisce questo liquido di raffreddamento allo scambiatore di calore a piastre. Lo scambiatore di calore a piastre è costituito da una serie di piastre. Il refrigerante di riscaldamento, che scorre attraverso i canali della piastra su un lato, trasferisce il suo calore al refrigerante riscaldato, che scorre dall'altro lato della piastra. Di conseguenza, il liquido di raffreddamento riscaldato aumenta la sua temperatura al valore calcolato ed entra nei dispositivi di riscaldamento (ad esempio radiatori), che già emettono calore nella stanza riscaldata.
Per qualsiasi stanza con riscaldamento ad acqua calda, lo scambiatore di calore è un collegamento importante nel sistema. Pertanto, questa apparecchiatura ha trovato ampia applicazione nell'installazione di punti di riscaldamento, riscaldamento ad aria, riscaldamento a radiatori, riscaldamento a pavimento, ecc.
Il primo passo nella progettazione di un sistema di riscaldamento consiste nel determinare il carico di riscaldamento, ad es. quale potenza abbiamo bisogno di una fonte di calore. Il carico di riscaldamento è determinato in base all'area e al volume dell'edificio, tenendo conto della perdita di calore dell'edificio attraverso tutte le strutture che lo circondano. In situazioni semplici, è possibile utilizzare una regola semplificata: è necessario 1 kW per 10 m2 di area. potenza, con pareti standard e un'altezza del soffitto di 2,7 M. Inoltre, è necessario determinare il programma in base al quale funzionerà la nostra fonte di calore (caldaia). Questi dati sono indicati nel passaporto della caldaia, ad esempio, l'alimentazione del liquido di raffreddamento è di 90 ° C e il ritorno del liquido di raffreddamento è di 70 ° C. Tenendo conto della temperatura del mezzo di riscaldamento, possiamo impostare la temperatura del mezzo di riscaldamento riscaldato - 80C. Con questa temperatura, entrerà nei dispositivi di riscaldamento.
Esempio di calcolo di uno scambiatore di calore
Quindi, hai il carico di riscaldamento e le temperature dei circuiti di riscaldamento e riscaldamento. Questi dati sono già sufficienti per consentire a uno specialista di calcolare uno scambiatore di calore per il tuo impianto di riscaldamento. Vogliamo dare qualche consiglio, grazie al quale potete fornirci informazioni tecniche più complete per il calcolo. Conoscendo tutte le sottigliezze del tuo compito tecnico, saremo in grado di offrire l'opzione di scambiatore di calore più ottimale.
- Hai bisogno di sapere se i locali residenziali o non residenziali devono essere riscaldati?
- Quando la qualità dell'acqua è scarsa e sono presenti contaminanti che si depositano sulla superficie delle piastre e compromettono il trasferimento di calore.Dovresti prendere in considerazione il margine (10% -20%) sulla superficie di scambio termico, questo aumenterà il prezzo dello scambiatore di calore, ma sarai in grado di far funzionare lo scambiatore di calore normalmente senza pagare in eccesso per il refrigerante di riscaldamento.
- Durante il calcolo, è anche necessario sapere quale tipo di sistema di riscaldamento verrà utilizzato. Ad esempio, per un pavimento caldo, il liquido di raffreddamento riscaldato ha una temperatura di 35-45 °C, per il riscaldamento del radiatore 60 °C-90 °C.
- Quale sarà la fonte di calore: la tua caldaia o le tue reti di riscaldamento?
- Prevedi di aumentare ulteriormente la capacità dello scambiatore di calore? Ad esempio, prevedi di completare l'edificio e l'area riscaldata aumenterà.
Questi sono alcuni esempi di scambiatori di calore a piastre di prezzo e tempi di consegna che abbiamo fornito ai nostri clienti nel 2019.
1. Scambiatore di calore a piastre НН 04, prezzo - 19.200 rubli, tempo di produzione 1 giorno. Potenza - 15 kW. Circuito di riscaldamento - 105C / 70C Circuito di riscaldamento - 60C / 80C
2. Scambiatore di calore a piastre НН 04, prezzo - 22.600 rubli, tempo di produzione 1 giorno. Potenza - 30 kW. Circuito di riscaldamento - 105C / 70C Circuito di riscaldamento - 60C / 80C
3. Scambiatore di calore a piastre НН 04, prezzo - 32.500 rubli, tempo di produzione 1 giorno. Potenza - 80 kW. Circuito di riscaldamento - 105C / 70C Circuito di riscaldamento - 60C / 80C
4. Scambiatore di calore a piastre НН 14, prezzo - 49 800 rubli, tempo di produzione 1 giorno. Potenza - 150 kW. Circuito di riscaldamento - 105C / 70C Circuito di riscaldamento - 60C / 80C
5. Scambiatore di calore a piastre nn 14, prezzo - 63.000 rubli, tempo di produzione 1 giorno. Potenza - 300 kW. Circuito di riscaldamento - 105C / 70C Circuito di riscaldamento - 60C / 80C
6. Scambiatore di calore a piastre nn 14, prezzo - 83.500 rubli, tempo di produzione 1 giorno. Potenza - 500 kW. Circuito di riscaldamento - 105C / 70C Circuito riscaldato - 60C / 80C
Scambiatori di calore a fascio tubiero
Pertanto, molto spesso il calcolo di un tale apparecchio scorre senza problemi nel calcolo di uno scambiatore di calore a fascio tubiero. Questo è un apparato in cui un fascio di tubi si trova in un unico alloggiamento (involucro), lavato da vari refrigeranti, a seconda dello scopo dell'attrezzatura. Nei condensatori, ad esempio, il refrigerante scorre nella camicia e l'acqua nei tubi. Con questo metodo di spostamento dei supporti, è più conveniente ed efficiente controllare il funzionamento dell'apparato. Negli evaporatori, invece, il refrigerante bolle nei tubi, e contemporaneamente vengono lavati dal liquido raffreddato (acqua, salamoie, glicoli, ecc.). Pertanto, il calcolo di uno scambiatore di calore a fascio tubiero è ridotto al minimo delle dimensioni dell'apparecchiatura. Giocando con il diametro dell'involucro, il diametro e il numero di tubi interni e la lunghezza dell'apparato, l'ingegnere raggiunge il valore calcolato dell'area della superficie di scambio termico.
Calcolo degli scambiatori di calore e vari metodi di compilazione del bilancio termico
Quando si calcolano gli scambiatori di calore, è possibile utilizzare metodi interni ed esterni per compilare un bilancio termico. Il metodo interno utilizza le capacità termiche. Con il metodo esterno vengono utilizzati i valori di entalpie specifiche.
Quando si utilizza il metodo interno, il carico termico viene calcolato utilizzando formule diverse, a seconda della natura dei processi di scambio termico.
Se lo scambio termico avviene senza alcuna trasformazione chimica e di fase e, di conseguenza, senza rilascio o assorbimento di calore.
Di conseguenza, il carico termico è calcolato dalla formula
Se nel processo di scambio termico si verifica una condensazione del vapore o l'evaporazione di un liquido, si verificano reazioni chimiche, quindi viene utilizzata una forma diversa per calcolare il bilancio termico.
Quando si utilizza un metodo esterno, il calcolo del bilancio termico si basa sul fatto che una quantità uguale di calore entra ed esce dallo scambiatore di calore per una determinata unità di tempo. Se il metodo interno utilizza i dati sui processi di scambio termico nell'unità stessa, il metodo esterno utilizza i dati provenienti da indicatori esterni.
Per calcolare il bilancio termico utilizzando il metodo esterno, viene utilizzata la formula.
Q1 indica la quantità di calore che entra ed esce dall'unità per unità di tempo. Ciò significa l'entalpia delle sostanze che entrano ed escono dall'unità.
È inoltre possibile calcolare la differenza di entalpie per stabilire la quantità di calore che è stata trasferita tra i diversi mezzi. Per questo, viene utilizzata una formula.
Se, nel processo di scambio termico, si sono verificate trasformazioni chimiche o di fase, viene utilizzata la formula.
Scambiatori di calore ad aria
Uno degli scambiatori di calore più comuni oggi sono gli scambiatori di calore tubolari alettati. Sono anche chiamati bobine. Ovunque non siano installati, a partire dai ventilconvettori (dall'inglese fan + coil, ovvero "fan" + "coil") nei blocchi interni degli impianti split e terminando con giganteschi recuperatori di fumi (estrazione di calore da fumi caldi e trasferirlo per esigenze di riscaldamento) negli impianti di caldaie presso CHP. Questo è il motivo per cui il design di uno scambiatore di calore a serpentina dipende dall'applicazione in cui lo scambiatore di calore entrerà in funzione. I raffreddatori d'aria industriali (VOP) installati in camere di congelamento della carne, in congelatori a basse temperature e in altri impianti di refrigerazione alimentare richiedono determinate caratteristiche di progettazione nelle loro prestazioni. La distanza tra le lamelle (costole) dovrebbe essere la più ampia possibile per aumentare il tempo di funzionamento continuo tra i cicli di sbrinamento. Gli evaporatori per data center (centri di elaborazione dati), al contrario, sono realizzati il più compatti possibile, limitando al minimo gli spazi. Tali scambiatori di calore operano in "zone pulite" circondate da filtri fini (fino alla classe HEPA), pertanto tale calcolo dello scambiatore di calore tubolare viene effettuato con l'accento sulla riduzione al minimo delle dimensioni.
Scambiatori di calore a piastre
Attualmente, gli scambiatori di calore a piastre hanno una domanda stabile. Secondo il loro design, sono completamente pieghevoli e semisaldate, brasate in rame e nichelate, saldate e brasate con il metodo della diffusione (senza saldatura). Il design termico di uno scambiatore di calore a piastre è abbastanza flessibile e non particolarmente difficile per un ingegnere. Nel processo di selezione, puoi giocare con il tipo di piastre, la profondità di punzonatura dei canali, il tipo di nervature, lo spessore dell'acciaio, i diversi materiali e, soprattutto, numerosi modelli di dispositivi di dimensioni standard di dimensioni diverse. Tali scambiatori di calore sono bassi e larghi (per il riscaldamento a vapore dell'acqua) o alti e stretti (separatori di calore per impianti di condizionamento). Sono spesso utilizzati per mezzi a cambiamento di fase, cioè come condensatori, evaporatori, desurriscaldatori, precondensatori, ecc. È un po 'più difficile eseguire il calcolo termico di uno scambiatore di calore che funziona in uno schema a due fasi rispetto a un liquido -a-liquido, ma per un ingegnere esperto, questo compito è risolvibile e non particolarmente difficile. Per facilitare tali calcoli, i progettisti moderni utilizzano basi informatiche di ingegneria, dove è possibile trovare molte informazioni necessarie, inclusi diagrammi dello stato di qualsiasi refrigerante in qualsiasi scansione, ad esempio il programma CoolPack.
Innanzitutto, considereremo cosa sono gli scambiatori di calore e quindi considereremo le formule per il calcolo degli scambiatori di calore. E Tabelle di diversi scambiatori di calore per capacità.
Scambiatore di calore saldobrasato AlfaLaval - non separabile!
AlfaLaval - Smontabile con guarnizioni in gomma
Lo scopo principale di questo tipo di scambiatore di calore è il trasferimento istantaneo di temperatura da un circuito indipendente all'altro. Ciò consente di ottenere il calore dal riscaldamento centrale al proprio impianto di riscaldamento autonomo. Consente inoltre di ricevere l'acqua calda.
Esistono scambiatori di calore pieghevoli e non pieghevoli! AlfaLaval
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Scambiatore di calore saldobrasato AlfaLaval - non separabile!
Design
Gli scambiatori di calore in acciaio inossidabile saldobrasato non richiedono guarnizioni o piastre di pressione. La saldatura collega saldamente le piastre a tutti i punti di contatto per un'efficienza di trasferimento del calore ottimale e un'elevata resistenza alla pressione. Il design delle piastre è progettato per una lunga durata.I PPT sono molto compatti, poiché il trasferimento di calore avviene attraverso quasi tutto il materiale con cui sono realizzati. Sono leggeri e hanno un piccolo volume interno. Alfa Laval offre un'ampia gamma di dispositivi che possono sempre essere personalizzati in base alle specifiche esigenze del cliente. Eventuali problemi legati allo scambio termico vengono risolti dal PPH nel modo più efficiente dal punto di vista economico.
Materiale
Lo scambiatore di calore a piastre saldobrasate è costituito da sottili piastre ondulate in acciaio inossidabile, brasate insieme sotto vuoto utilizzando rame o nichel come saldatura. Gli scambiatori di calore saldobrasati in rame sono più spesso utilizzati negli impianti di riscaldamento o condizionamento, mentre gli scambiatori di calore saldobrasati in nichel sono destinati principalmente all'industria alimentare e al trattamento di liquidi corrosivi.
Protezione dalla miscelazione
Nei casi in cui le regole di funzionamento o per altri motivi richiedano una maggiore sicurezza, è possibile utilizzare i design brevettati degli scambiatori di calore saldobrasati a doppia parete. In questi scambiatori di calore, i due fluidi sono separati l'uno dall'altro da una doppia piastra in acciaio inossidabile. In caso di perdita interna, è visibile all'esterno dello scambiatore di calore, ma in ogni caso non si verificherà la miscelazione del fluido.
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Scambiatore di calore: liquido - liquido
1 piatto; bulloni a 2 tiranti; 3,4-lastra massiccia anteriore e posteriore; Tubi a 5 derivazioni per il collegamento del circuito di riscaldamento; Tubi a 6 diramazioni per il collegamento delle tubazioni dell'impianto di riscaldamento.
Appuntamento
Ottieni un circuito di riscaldamento chiuso (indipendente) separato dell'impianto di riscaldamento, ricevendo solo energia termica. Flusso e pressione non vengono trasmessi. L'energia termica viene trasferita a causa del trasferimento di temperatura da piastre di trasferimento di calore su diversi lati delle quali scorre un vettore di calore (emettendo calore e ricevendo calore). In questo modo è possibile isolare il proprio impianto di riscaldamento dalla rete di riscaldamento centrale. Potrebbero esserci anche altri compiti.
1 tubo di alimentazione per la fornitura di calore; Tubo a 2 ritorni per rilascio calore; Tubo a 3 ritorni per la ricezione del calore; 4-tubo di mandata per la ricezione del calore; 5 canali per la ricezione del calore; 6 canali per il rilascio del calore. Le frecce indicano la direzione di movimento del liquido di raffreddamento.
Tieni presente che ci sono altre modifiche agli scambiatori di calore in cui i tubi di un circuito non si incrociano in diagonale, ma corrono verticalmente!
Schema impianto di riscaldamento
Ogni scambiatore di calore a piastre ha i valori necessari per il calcolo.
L'efficienza (efficienza) dello scambiatore di calore può essere trovata dalla formula
In pratica, questi valori sono dell'80-85%.
Quali dovrebbero essere i costi attraverso lo scambiatore di calore?
Considera lo schema
Ci sono due circuiti indipendenti sui lati opposti dello scambiatore di calore, il che significa che le portate di questi circuiti possono essere diverse.
Per conoscere i costi è necessario conoscere la quantità di energia termica necessaria per il riscaldamento del secondo circuito.
Ad esempio, sarà 10 kW.
Ora devi calcolare l'area richiesta delle piastre per il trasferimento di energia termica usando questa formula
Coefficiente di scambio termico totale
Per risolvere il problema, è necessario conoscere alcuni tipi di scambiatori di calore e, sulla base, analizzare i calcoli di tali scambiatori di calore.
Consigli!
Non sarai in grado di calcolare in modo indipendente lo scambiatore di calore per un semplice motivo. Tutti i dati che caratterizzano lo scambiatore di calore sono nascosti a persone non autorizzate. È difficile trovare il coefficiente di scambio termico dalla portata effettiva! E se la portata è volutamente piccola, l'efficienza dello scambiatore di calore non sarà sufficiente!
Un aumento di potenza con una diminuzione del flusso porta ad un aumento dello scambiatore di calore stesso di 3-4 volte il numero di piastre.
Ogni produttore di scambiatori di calore ha un programma speciale che seleziona uno scambiatore di calore.
Più alto è il coefficiente di scambio termico, più velocemente questo coefficiente si abbassa a causa dei depositi di calcare!
Raccomandazioni per la selezione di PHE nella progettazione di impianti di fornitura di calore
Di cosa tacciono i produttori di scambiatori di calore? O contaminazione degli scambiatori di calore
Colonna "Portatore di calore" - circuito 1 della fonte di calore.
Colonna "Mezzo da riscaldare" - circuito 2.
Guarda in alta risoluzione!
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