Vypo??tame koeficient ? 1 na strane vykurovacej pary pre pr?pad kondenz?cie na zv?zku n zvisl?ch r?rok v??ky H:

?
?= 2,04?
= 2,04?
= 6765 W/(m 2 ? K), (10)

tu ?, ?, ?, r s? fyzik?lne parametre kondenz?tu pri teplote filmu kondenz?tu t k, H – v??ka vykurovac?ch r?rok, m; ?t – teplotn? rozdiel medzi vykurovacou parou a stenami potrubia (akceptovan? do 3...8 0 C).

Hodnoty funkcie А t pre vodu pri teplote kondenz?cie pary

Spr?vnos? v?po?tov sa posudzuje porovnan?m z?skanej hodnoty ? 1 a jej hrani?n?ch hodn?t, ktor? s? uveden? v ods.

Vypo??tajme s??inite? prestupu tepla a 2 zo stien potrubia do vody.

Aby ste to dosiahli, mus?te zvoli? rovnicu podobnosti formul?ra

Nu = AR m Pr n (11)

V z?vislosti od hodnoty Re ??sla sa ur?? re?im pr?denia tekutiny a zvol? sa rovnica podobnosti.

(12)

Tu n je po?et r?rok na zdvih;

d int = 0,025 - 2?0,002 = 0,021 m – vn?torn? priemer potrubia;

Pri Re > 10 4 m?me stabiln? turbulentn? re?im pohybu vody. potom:

Nu = 0,023 ? Re 0,8 ? Pr 0,43 (13)

Prandtlovo ??slo charakterizuje vz?ah medzi fyzik?lnymi parametrami chladiacej kvapaliny:

=
= 3,28. (14)

?, ?, ?, s – hustota, dynamick? viskozita, tepeln? vodivos? a tepeln? kapacita vody pri t priem.

Nu = 0,023? 26581 0,8 ? 3,28 0,43 = 132,8

Nusseltovo ??slo charakterizuje prenos tepla a s?vis? s koeficientom ? 2 v?razom:

Nu =
, ? 2 = =
= 4130 W/(m 2 ? K) (15)

Pri zoh?adnen? hodn?t ? 1, ? 2, hr?bky steny r?ry ? = 0,002 m a jej tepelnej vodivosti ? st, ur??me koeficient K pomocou vzorca (2):

=
= 2309 W/(m 2 ? K)

Z?skan? hodnotu K porovn?me s limitmi pre s??inite? prestupu tepla, ktor? boli uveden? v odseku 1.

Teplov?menn? plochu ur??me zo z?kladnej rovnice prestupu tepla pomocou vzorca (3):

=
= 29 m2.

Op?? pod?a tabu?ky 4 vyberte ?tandardn? v?menn?k tepla:

teplov?menn? plocha F = 31 m 2,

priemer pl???a D = 400 mm,

priemer r?rky d = 25x2 mm,

po?et ?ahov z = 2,

celkov? po?et r?r N = 100,

d??ka (v??ka) r?r H = 4 m.

Priestorov? rezerva

(plochov? rezerva by mala by? v rozmedz? 5...25%).

4. Mechanick? v?po?et v?menn?ka tepla

Pri v?po?te vn?torn?ho tlaku sa hr?bka steny skrine ? k kontroluje pod?a vzorca:

? k =
+ C, (16)

kde p – tlak pary 4·0,098 = 0,39 N/mm 2;

D n – vonkaj?? priemer pl???a, mm;

? = 0,9 koeficient pevnosti zvaru;

? dodato?n? = 87…93 N/mm 2 – dovolen? nap?tie pre oce?;

C = 2...8 mm – zv??enie pre kor?ziu.

? k =
+ 5 = 6 mm.

Akceptujeme normalizovan? hr?bku steny 8 mm.

R?rkov? plechy s? vyroben? z oce?ov?ho plechu. Hr?bka oce?ov?ch r?rok sa odober? v rozmedz? 15...35 mm. Vyber? sa v z?vislosti od priemeru roz??ren?ch r?r d n a st?pania r?r ?.

Vzdialenos? medzi osami r?r (rozstup r?r) t sa vol? v z?vislosti od vonkaj?ieho priemeru r?r d n:

t = (1,2…1,4) d n, ale nie menej ako t = d n + 6 mm.

Normalizovan? st?panie pre r?ry d n = 25 mm je t = 32 mm.

? p =
.

Pri danej rozte?i 32 mm mus? by? hr?bka ro?tu min

? p =
= 17,1 mm.

Nakoniec akceptujeme ? p = 25 mm.

Pri v?po?te pr?rubov?ch spojov je ?pecifikovan? ve?kos? zadr?iavacej skrutky. Oce?ov? svorn?k M16 v pr?rubovom spoji akceptujeme pre pr?stroje s priemerom D in = 400...2000 mm.

Ur?me pr?pustn? za?a?enie na 1 skrutku pri u?ahovan?:

q b = (d 1 – c 1) 2 ??, (17)

kde d 1 = 14 mm – vn?torn? priemer z?vitu skrutky;

s 1 = 2 mm – kon?truk?n? tolerancia pre skrutky z uhl?kovej ocele;

? = 90 N/mm 2 – dovolen? nap?tie v ?ahu.

q b = (14 – 2) 2 ? 90 = 10174 N.

Pred k?pou v?menn?ka tepla z?kazn?ci porovn?vaj? ponuky od r?znych dod?vate?ov a v?robcov a posielaj? im po?iato?n? ?daje. Spolo?nos? Astera, sk?sen? spolo?nos?, predstavuje ?es? charakterist?k, ktor? ovplyv?uj? kone?n? cenu produktu a ktor?m je potrebn? venova? pozornos? ako prv?, aby sa t??ba u?etri? nepremenila na dvojn?sobn? m??anie.

N?klady na v?menn?ky tepla pozost?vaj? z n?kladov na in?inierstvo a komer?nej zlo?ky. Tento ?l?nok odha?uje prv? aspekt.

• Hr?bka teplonosn?ch dosiek a materi?l ich v?roby

Hr?bka dosky je prvou vecou, ktor? mus?te venova? pozornos? pri v?bere v?menn?ka tepla. ??m je hrub?ia, t?m vy??ie s? n?klady na zariadenie. Je to sp?soben? dvoma faktormi:

• Viac kovovej hmoty na v?robu dosiek;
• Viac tanierov pre vysokokvalitn? prenos tepla cez hr?bku steny a dosiahnutie po?adovan?ho v?konu.

Priemern? hr?bka dosky je 0,5 mm. V?menn?ky tepla ve?k?ch ?tandardn?ch ve?kost? s DN od 150 a vy?aduj?ce vysok? prev?dzkov? tlak s? vybaven? doskami 0,6 mm. Pri tlaku 10 kgf/cm? a DU do 150 je pr?pustn? hr?bka 0,4 mm. ??m ten?ie s? dosky, t?m krat?ia je ?ivotnos? zariadenia na v?menu tepla.

Naj?astej?ie sa pou??va ako doskov? materi?l nehrdzavej?ca oce? Zna?ka AISI316. Niektor? v?robcovia ho v?ak nahr?dzaj? odrodou AISI304. Stoj? menej, obsahuje menej niklu a molybd?nu, ?o znamen?, ?e materi?l je n?chylnej?? na kor?ziu. Ak je v?menn?k tepla prev?dzkovan? v ide?lnych podmienkach prostredia, potom je to prijate?n?. Ale pokia? ide o syst?m z?sobovania teplou vodou (a tam sa pou??va chl?r), existuje riziko, ?e zariadenie nebude trva? dlho. Aby ste sa nedostali do probl?mov, odpor??a sa starostlivo pre?tudova? a zisti?, z akej ocele s? dosky vyroben?.

• Prev?dzkov? tlak

Typ, rozmery a cena v?menn?ka z?visia od prev?dzkov?ho tlaku. ??m je ni??ia, t?m je zariadenie lacnej?ie. Preto sa mus?te vopred rozhodn??, ktor? parameter je potrebn?. Minimum prev?dzkov? tlak je 6 kgf/cm?. Preto je tak?to zariadenie najdostupnej?ie, preto?e pou??va tenk? dosky a dosky.

• Koeficient prestupu tepelnej energie

Na v?po?et koeficientu prestupu tepla sa pou??va nieko?ko ?dajov:

• V?kon v?menn?ka tepla;
• Delta teploty;
• Hodnoty povrchovej rezervy a spotreby energie;
• Priemer pripojenia;
• R?chlos? pohybu tekutiny at?.

Tento ukazovate? sa vypo??ta pomocou vzorca. ??m je vy??ia, t?m lep?? je v?kon v?menn?ka tepla. So zvy?uj?cou sa r?chlos?ou pohybu tekutiny v kan?loch sa zvy?uje prenos tepla. R?chlos? je mo?n? zv??i? zn??en?m po?tu kan?lov, to znamen? dosiek.

Nev?hodou vysok?ho prietoku tekutiny je r?chlej?ie usadzovanie vodn?ho kame?a na sten?ch. Preto bude vykurovacie zariadenie st?? menej, ale n?klady na prev?dzku sa zv??ia v d?sledku upchatia kan?lov hor??kov?mi a v?penat?mi so?ami. Z ?asu na ?as bude potrebn? demont??ne ?istenie.

Je efekt?vny, ale jeho s??inite? prestupu tepla v skuto?nosti nepresahuje 7000 W/m2 2 K. Ak teda v?robca pon?ka zariadenie s koeficientom 10 000 W/m2 2 K, malo by to by? d?vodom na obavy.

• Povrchov? rezerva pre prenos tepla

Dobr? v?menn?k tepla by mal ma? 10-15% rezervu teplov?mennej plochy. Ak si v?robca dal za cie? zlacni? produkty, tak sa tento parameter bude bl??i? k nule. Pod?a odborn?kov v oblasti teplov?menn?ch zariaden? je nulov? hodnota klamstvom kupuj?ceho, preto?e ak d?jde k chybe v tak?ch ukazovate?och, ako je v?po?et za?a?enia, podk?renie na optim?lna teplota chladiacej kvapaliny, zariadenie jednoducho nemus? fungova?. Dokonca aj povrchov? kontamin?cia negat?vne ovplyvn? jeho v?kon.

• Strata tlaku

D p predstavuje ve?kos? tlakovej straty alebo tlakovej v??ky. Meria sa v m.v.s. alebo v Pa. Z?kazn?k uvedie po?adovan? ukazovate? v dotazn?ku.

Ak prev?dzkov? proces vy?aduje minim?lne zn??enie alebo stratu tlaku po?as prev?dzky, potom mus? by? v?menn?k tepla vybaven? ve?k? mno?stvo taniere Ak zmena tlaku nem? ve?k? v?znam, m??ete sa obmedzi? na kompaktnej?ie, a teda lacnej?ie zariadenia na v?menu tepla.

Ako po?et dosiek ovplyv?uje stratu tlaku? Existuje na to pomerne jednoduch? vysvetlenie. ??m viac dosiek, t?m viac kan?lov medzi doskami. Pri prechode ur?it?ho objemu kvapaliny je men?? odpor, a preto je strata tlaku nev?znamn?.

Pri n?kupe zariadenia mus?te by? opatrn? a porovna? indik?tor tlakovej straty s ?dajmi uveden?mi v dotazn?ku. V opa?nom pr?pade m??u niektor? bezoh?adn? v?robcovia uv?dza? mierne naf?knut? hodnoty a zlacni? zariadenie pre kupuj?ceho. Ale zvy?ajne je vysok? tlakov? strata vysoko ne?iaduca.

• Menovit? priemer

Tento indik?tor sa niekedy naz?va priemer pripojenia. Mus? sa ur?i? pomocou vzorca. Z?le?? na tom, ak? parametre si nastav? potenci?lny z?kazn?k. Met?da v?po?tu ur?uje, ?i je potrebn? jednomiestny indik?tor DU, alebo je mo?n? pou?i? aj druh? ve?kos?, ktor? sa l??i menovit?m priemerom. V druhom pr?pade, ak je prijate?n? men?? prierez, sa tam zastavia. V?menn?k tepla s DN65 je teda lacnej?? ako zariadenie s DN100. Je to sp?soben? t?m, ?e ??m v???? je prierez, t?m v???ia je plat?a tepeln? zariadenia.

Je potrebn? vzia? do ?vahy nasleduj?ci bod: ke? sa prierez v potrubiach zu?uje, r?chlos? pr?denia tekutiny sa zvy?uje. V d?sledku toho bude tlak ?alej klesa?. Ak sa m? tepeln? zariadenie pou??va? dlh?? ?as, m??e d?js? k zni?eniu dosky susediacej s prietokovou ?as?ou.

Z?ver

Aby ste mohli kvalifikovane porovna? navrhovan? mo?nosti z tov?rn? vyr?baj?cich v?menn?ky tepla, odpor??ame v?m v?dy ma? na pam?ti s?lad zariadenia s cie?mi, ktor? s? pre? stanoven?. menovite:

• Hr?bka ocele a plechu: lep?ia oce? triedy AISI316 s hr?bkou najmenej pol milimetra.
• Tlak v dosk?ch mus? sp??a? po?adovan? charakteristiky.
• ??m je s??inite? prestupu tepla bli??ie k 7000 W/m2 2 K, t?m lep?ie.
• Optim?lna povrchov? rezerva je 10-15%.
• Parameter tlakovej straty z?vis? od prev?dzkov?ch podmienok a ur?uje si ho z?kazn?k.
• Priemer pripojenia z?vis? od ?loh, ale mus?te ma? na pam?ti, ?e ??m men?ie je dia?kov? ovl?danie, t?m viac sa strat? tlak a t?m sk?r sa dosky opotrebuj?.

Spolo?nos? Astera d?fa, ?e tento ?l?nok bude pre v?s u?ito?n? a na z?klade t?chto ?iestich charakterist?k ho vytvor?te spr?vna vo?ba zariadenia na v?menu tepla.

V?po?et v?menn?ka tepla v s??asnosti netrv? dlh?ie ako p?? min?t. Ka?d? organiz?cia, ktor? vyr?ba a pred?va tak?to vybavenie, spravidla poskytuje ka?d?mu svoj vlastn? program v?beru. M??ete si ho stiahnu? zadarmo zo str?nky spolo?nosti, alebo v?m ich technik pr?de do kancel?rie a zadarmo ho nain?taluje. Nako?ko je v?ak v?sledok tak?chto v?po?tov spr?vny, d? sa mu veri? a je v?robca ne?primn?, ke? s??a?? v tendri so svojimi konkurentmi? Kontrola elektronickej kalkula?ky si vy?aduje znalosti alebo aspo? pochopenie met?d v?po?tu pre modern? v?menn?ky tepla. Pok?sme sa pochopi? detaily.

?o je v?menn?k tepla

Pred v?po?tom v?menn?ka tepla si spome?me, o ak? druh zariadenia ide? Zariadenie na v?menu tepla a hmoty (tie? zn?me ako v?menn?k tepla, tie? zn?me ako TOA) je zariadenie na prenos tepla z jedn?ho chladiva do druh?ho. So zmenou tepl?t chladiacich kvapal?n sa menia aj ich hustoty, a teda aj hmotnostn? ukazovatele l?tok. Preto sa tak?to procesy naz?vaj? prenos tepla a hmoty.

Druhy v?meny tepla

Teraz si povedzme - s? len tri. S?lanie - prenos tepla s?lan?m. Ako pr?klad si m??eme spomen?? adopciu opa?ovanie na pl??i v teplom letnom dni. A tak?to v?menn?ky tepla mo?no dokonca n?js? na trhu (ohrieva?e vzduchu l?mp). Naj?astej?ie si v?ak kupujeme olejov? alebo elektrick? radi?tory na vykurovanie obytn?ch priestorov a izieb v byte. Toto je pr?klad in?ho typu v?meny tepla – m??e by? prirodzen?, n?ten? (v?fuk a v boxe je rekuper?tor) alebo mechanicky poh??an? (napr?klad ventil?torom). Posledn? typ je ove?a efekt?vnej??.

Av?ak najviac efekt?vna met?da Prenos tepla je tepeln? vodivos? alebo, ako sa tie? naz?va, vedenie (z anglick?ho vedenia - „vodivos?“). Ka?d? in?inier, ktor? pl?nuje vykona? tepeln? v?po?et v?menn?ka tepla, v prvom rade mysl? na v?ber efekt?vneho zariadenia minim?lne rozmery. A to sa d? dosiahnu? pr?ve v?aka tepelnej vodivosti. Pr?kladom toho je dnes naj??innej?? TOA – doskov? v?menn?ky tepla. Doska TOA je pod?a defin?cie tepeln? v?menn?k, ktor? pren??a teplo z jedn?ho chladiva do druh?ho cez stenu, ktor? ich odde?uje. Maxim?lna mo?n? kontaktn? plocha medzi dvoma m?diami v kombin?cii so spr?vne zvolen?mi materi?lmi, profilom dosiek a ich hr?bkou n?m umo??uje minimalizova? ve?kos? zvolen?ho zariadenia pri zachovan? origin?lu technick? vlastnosti, nevyhnutn? v technologickom procese.

Typy v?menn?kov tepla

Pred v?po?tom v?menn?ka tepla ur?ite jeho typ. V?etky TOA mo?no rozdeli? do dvoch ve?k?ch skup?n: rekupera?n? a regenera?n? v?menn?ky tepla. Hlavn? rozdiel medzi nimi je nasleduj?ci: v rekupera?n?ch TOA doch?dza k v?mene tepla cez stenu odde?uj?cu dve chladiv? a v regenera?n?ch maj? tieto dve m?di? priamy vz?jomn? kontakt, ?asto sa mie?aj? a vy?aduj? si n?sledn? oddelenie v ?peci?lnych separ?toroch. sa delia na zmie?avacie a v?menn?ky tepla s tryskou (stacion?rne, klesaj?ce alebo medzi?ahl?). Zhruba povedan?, vedro hor?ca voda, vystaven? chladu, alebo poh?r hor?ceho ?aju vlo?en? do chladni?ky na vychladnutie (nikdy to nerobte!) - to je pr?klad tak?hoto mie?ania TOA. A naliat?m ?aju do pod??lky a ochladen?m t?mto sp?sobom dostaneme pr?klad regenera?n? v?menn?k tepla s d?zou (pod??lka v tomto pr?klade hr? ?lohu d?zy), ktor? sa najsk?r dostane do kontaktu s okolit?m vzduchom a zmeria jeho teplotu a potom odoberie ?as? tepla z hor?ceho ?aju, ktor? je do nej naliaty, a sna?? sa privies? obe prostredia do tepelnej rovnov?hy. Ako sme v?ak u? sk?r zistili, efekt?vnej?ie je na prenos tepla z jedn?ho m?dia do druh?ho vyu?i? tepeln? vodivos?, preto s? dnes z h?adiska prenosu tepla u?ito?nej?ie (a ?iroko pou??van?) TOA, samozrejme, rekupera?n? tie.

Tepeln? a kon?truk?n? v?po?ty

Ak?ko?vek v?po?et rekupera?n?ho v?menn?ka tepla je mo?n? vykona? na z?klade v?sledkov tepeln?ch, hydraulick?ch a pevnostn?ch v?po?tov. S? z?sadn?, povinn? pri navrhovan? nov?ch zariaden? a tvoria z?klad metodiky v?po?tu pre nasleduj?ce modely radu podobn?ch zariaden?. Hlavn? ?loha tepeln? v?po?et TOA m? ur?i? po?adovan? teplov?menn? plochu pre stabiln? prev?dzku v?menn?ka tepla a dodr?anie po?adovan?ch parametrov v?stupn?ho m?dia. Pomerne ?asto pri tak?chto v?po?toch in?inieri ?pecifikuj? ?ubovo?n? hodnoty hmotnostn?ch a rozmerov?ch charakterist?k bud?ceho zariadenia (materi?l, priemer potrubia, rozmery dosky, geometria nosn?ka, typ a materi?l rebier at?.), Preto po tepelnej anal?ze , zvy?ajne sa vykon?va kon?truk?n? v?po?et v?menn?ka tepla. Koniec koncov, ak v prvej f?ze in?inier vypo??tal po?adovan? povrchov? plochu pre dan? priemer potrubia, napr?klad 60 mm, a d??ka v?menn?ka tepla sa uk?zala by? asi ?es?desiat metrov, potom je logickej?ie predpoklada?, ?e prechod na viacpriechodov? v?menn?k tepla, alebo na r?rkov? typ alebo na zv???enie priemeru r?r.

Hydraulick? v?po?et

Hydraulick? alebo hydromechanick?, ako aj aerodynamick? v?po?ty sa vykon?vaj? s cie?om ur?i? a optimalizova? hydraulick? (aerodynamick?) tlakov? straty vo v?menn?ku tepla, ako aj vypo??ta? n?klady na energiu na ich prekonanie. V?po?et ak?hoko?vek traktu, kan?la alebo potrubia na prechod chladiacej kvapaliny predstavuje pre ?loveka prim?rnu ?lohu - zintenz?vni? proces v?meny tepla v danej oblasti. To znamen?, ?e jedno m?dium mus? odovzda? a druh? prija? ?o najviac tepla po?as minim?lnej doby svojho toku. Na tento ??el sa ?asto pou??va pr?davn? teplov?menn? plocha vo forme vyvinut?ch povrchov?ch rebier (na oddelenie hrani?nej lamin?rnej podvrstvy a zv??enie turbuliz?cie pr?denia). Optim?lny bilan?n? pomer hydraulick?ch str?t, teplov?mennej plochy, hmotnostn?ch a rozmerov?ch charakterist?k a odobrat?ho tepeln?ho v?konu je v?sledkom kombin?cie tepeln?ch, hydraulick?ch a kon?truk?n?ch v?po?tov TOA.

V?skumn? v?po?ty

V?skumn? v?po?ty TOA sa realizuj? na z?klade z?skan?ch v?sledkov tepeln?ch a overovac?ch v?po?tov. Spravidla s? potrebn? na vykonanie posledn?ch zmien v kon?trukcii navrhnut?ho zariadenia. Vykon?vaj? sa aj s cie?om opravi? ak?ko?vek rovnice zahrnut? v implementovanom v?po?tovom modeli TOA, z?skan?ho empiricky (na z?klade experiment?lnych ?dajov). Vykon?vanie v?skumn?ch v?po?tov zah??a vykon?vanie desiatok a niekedy stoviek v?po?tov pod?a ?peci?lneho pl?nu vyvinut?ho a implementovan?ho vo v?robe pod?a matematickej te?rie experiment?lneho pl?novania. V?sledky odha?uj? vplyv r?zne podmienky A fyzik?lnych veli??n o ukazovate?och v?konnosti TOA.

In? v?po?ty

Pri v?po?te plochy v?menn?ka tepla nezabudnite na odolnos? materi?lov. V?po?ty pevnosti TOA zah??aj? kontrolu navrhnutej jednotky na nap?tie, kr?tenie a aplik?ciu maxim?lnych pr?pustn?ch prev?dzkov?ch momentov na ?asti a zostavy bud?ceho v?menn?ka tepla. Pri minim?lnych rozmeroch mus? by? v?robok odoln?, stabiln? a garantovan? bezpe?n? pr?ca v r?znych, aj t?ch najintenz?vnej??ch prev?dzkov?ch podmienkach.

Na ur?enie sa vykon?va dynamick? v?po?et r?zne vlastnosti v?menn?k tepla vo variabiln?ch prev?dzkov?ch re?imoch.

Typy kon?trukcie v?menn?kov tepla

Pod?a n?vrhu mo?no regenera?n? TOA rozdeli? na celkom ve?k? mno?stvo skupiny. Najzn?mej?ie a najpou??vanej?ie s? doskov? v?menn?ky tepla, vzduchov? (r?rkov? rebrovan?), r?rkov?, r?rkov?, doskov? a in?. Existuj? aj exotickej?ie a vysoko ?pecializovan? typy, napr?klad ?pir?la (svitkov? v?menn?k tepla) alebo ?krabka, ktor? pracuj? s visk?znymi alebo mnoh?mi in?mi typmi.

V?menn?ky tepla "potrubie v potrub?"

Uva?ujme o najjednoduch?om v?po?te v?menn?ka tepla „potrubie v potrub?“. ?truktur?lne tento typ TOA je ?o najviac zjednodu?en?. Hor?ca chladiaca kvapalina sa spravidla p???a do vn?torn?ho potrubia zariadenia, aby sa minimalizovali straty, a do pl???a, resp. vonkaj?ie potrubie, spustite chladiacu kvapalinu. ?lohou in?iniera v tomto pr?pade je ur?i? d??ku tak?ho v?menn?ka tepla na z?klade vypo??tanej plochy teplov?mennej plochy a dan?ch priemerov.

Tu je potrebn? doda?, ?e v termodynamike sa zav?dza koncept ide?lneho v?menn?ka tepla, to znamen? zariadenia nekone?nej d??ky, kde chladiv? pracuj? v protipr?de a teplotn? tlak medzi nimi je ?plne ovl?dan?. Kon?trukcia „potrubie v potrub?“ najviac sp??a tieto po?iadavky. A ak spust?te chladiace kvapaliny v protipr?de, potom to bude takzvan? „skuto?n? protipr?d“ (a nie kr??ov? tok, ako v platni TOA). Pri tejto organiz?cii pohybu sa naj??innej?ie sp???a teplotn? tlak. Pri v?po?te v?menn?ka tepla „potrubie v potrub?“ by ste v?ak mali by? realistick? a nezab?da? na logistick? zlo?ku, ako aj na jednoduchos? in?tal?cie. D??ka eurotrucku je 13,5 metra a nie v?etky technick? miestnosti s? vhodn? na prepravu a mont?? zariaden? takejto d??ky.

Pl???ov? a r?rkov? v?menn?ky tepla

Preto ve?mi ?asto v?po?et tak?hoto zariadenia plynule prech?dza do v?po?tu pl???ov?ho a r?rkov?ho v?menn?ka tepla. Toto je zariadenie, v ktorom je zv?zok r?rok umiestnen? v jedinom kryte (pl??te), ktor? je um?van? r?znymi chladivami v z?vislosti od ??elu zariadenia. Napr?klad v kondenz?toroch sa chladivo tla?? do pl???a a voda do r?rok. Pri tomto sp?sobe pres?vania m?di? je pohodlnej?ie a efekt?vnej?ie ovl?da? ?innos? zariadenia. Naopak, vo v?parn?koch chladivo v r?rach vrie a z?rove? s? prem?van? ochladenou kvapalinou (voda, so?anka, glykoly a pod.). Preto v?po?et r?rkov?ho v?menn?ka tepla vych?dza z minimaliz?cie rozmerov zariadenia. Hra s priemerom pl???a, priemerom a mno?stvom vn?torn? potrubia a d??ke pr?stroja, in?inier dospeje k vypo??tanej hodnote teplov?mennej plochy povrchu.

Vzduchov? v?menn?ky tepla

Jeden z najbe?nej??ch dnes tepeln? v?menn?ky- S? to r?rkov? rebrov? v?menn?ky tepla. Naz?vaj? sa aj cievky. Bez oh?adu na to, kde s? nain?talovan?, po?n?c od fancoilov (z anglick?ho fan + coil, t.j. „fan“ + „coil“) a? po vn?torn? jednotky delen?mi syst?mami a kon?iac obr?mi rekuper?tormi spal?n(odber tepla z hor?cich spal?n a jeho odovzd?vanie pre potreby vykurovania) v kotolniach pri tepeln?ch elektr?r?ach. Preto v?po?et ?pir?lov?ho v?menn?ka tepla z?vis? od aplik?cie, kde bude tento v?menn?k tepla pou?it?. Priemyseln? chladi?e vzduchu (IAC) in?talovan? v zmrazovac?ch komor?ch na m?so, v mrazni?ky n?zke teploty a in? zariadenia na chladenie potrav?n vy?aduj? ur?it? dizajnov? prvky v jeho v?kone. Vzdialenos? medzi lamelami (plutvami) by mala by? maxim?lna, aby sa pred??il ?as nepretr?it? prev?dzka medzi cyklami rozmrazovania. V?parn?ky pre d?tov? centr? (centr? na spracovanie d?t) s? naopak vyroben? ?o najkompaktnej?ie, pri?om vzdialenosti medzi lamelami s? zovret? na minimum. Tak?to v?menn?ky tepla pracuj? v „?ist?ch z?nach“, obklopen?ch jemn?mi filtrami (a? do triedy HEPA), tak?e tento v?po?et sa vykon?va s d?razom na minimaliz?ciu rozmerov.

Doskov? v?menn?ky tepla

V s??asnosti s? doskov? v?menn?ky tepla stabilne ?iadan?. Svoj?m sp?sobom dizajn s? kompletne rozobrat? a polozvaren?, sp?jkovan? me?ou a niklom, zv?ran? a dif?zne sp?jkovan? (bez sp?jky). Tepeln? dizajn doskov?ho v?menn?ka tepla je pomerne flexibiln? a pre in?iniera nepredstavuje ve?k? ?a?kosti. V procese v?beru si m??ete pohra? s typom dosiek, h?bkou lisovania kan?lov, typom rebier, hr?bkou ocele, r?zne materi?ly, a ?o je najd?le?itej?ie - po?etn? modely zariaden? r?znych ve?kost? ?tandardnej ve?kosti. Tak?to v?menn?ky tepla m??u by? n?zke a ?irok? (na parn? ohrev vody) alebo vysok? a ?zke (separa?n? v?menn?ky tepla pre klimatiza?n? syst?my). ?asto sa pou??vaj? pre m?di? s f?zovou zmenou, to znamen? ako kondenz?tory, v?parn?ky, chladi?e, predkondenz?tory at?. Vykonanie tepeln?ho v?po?tu v?menn?ka tepla pracuj?ceho v dvojf?zovom okruhu je o nie?o n?ro?nej?ie ako v?menn?ka tepla kvapalina-kvapalina. , ale pre sk?sen?ho in?iniera je t?to ?loha rie?ite?n? a nepredstavuje ve?k? ?a?kosti. Na u?ah?enie tak?chto v?po?tov pou??vaj? modern? dizajn?ri in?inierske po??ta?ov? datab?zy, kde ich n?jdete ve?a potrebn? inform?cie, vr?tane stavov?ch diagramov ak?hoko?vek chladiva v akomko?vek usporiadan?, napr?klad program CoolPack.

Pr?klad v?po?tu v?menn?ka tepla

Hlavn?m ??elom v?po?tu je vypo??ta? po?adovan? plochu teplov?mennej plochy. Tepeln? (chladiaci) v?kon b?va ?pecifikovan? v zad?vac?ch podmienkach, no v na?om pr?klade si ho spo??tame aj takpovediac pre kontrolu samotn?ho zadania. Niekedy sa stane, ?e sa do zdrojov?ch ?dajov m??e vkradn?? chyba. Jednou z ?loh kompetentn?ho in?iniera je n?js? a opravi? t?to chybu. Ako pr?klad si vypo??tajme doskov? v?menn?k tepla typu „kvapalina-kvapalina“. Nech je to preru?ova? tlaku v??kov? budova. Aby sa uvo?nil tlak na zariadenia, tento pr?stup sa ?asto pou??va pri stavbe mrakodrapov. Na jednej strane v?menn?ka tepla m?me vodu so vstupnou teplotou Tin1 = 14 ?C a v?stupnou teplotou Tout1 = 9 ?C a s prietokom G1 = 14 500 kg/h a na druhej strane tie? vodu, ale len s nasleduj?ce parametre: Tin2 = 8 ?C, Тout2 = 12 ?С, G2 = 18 125 kg/h.

Po?adovan? v?kon (Q0) vypo??tame pomocou vzorca tepeln? bilancia(pozri obr?zok vy??ie, vzorec 7.1), kde Cp je mern? tepeln? kapacita (tabu?kov? hodnota). Pre jednoduchos? v?po?tov vych?dzame z danej hodnoty tepelnej kapacity Срв = 4,187 [kJ/kg*?С]. Po??tame:

Q1 = 14 500 * (14 - 9) * 4,187 = 303557,5 [kJ/h] = 84321,53 W = 84,3 kW - na prvej strane a

Q2 = 18 125 * (12 - 8) * 4,187 = 303557,5 [kJ/h] = 84321,53 W = 84,3 kW - na druhej strane.

Upozor?ujeme, ?e pod?a vzorca (7.1) je Q0 = Q1 = Q2 bez oh?adu na to, na ktorej strane sa v?po?et vykon?va.

?alej pomocou z?kladnej rovnice prestupu tepla (7.2) n?jdeme po?adovan? povrch (7.2.1), kde k je koeficient prestupu tepla (rovnaj?ci sa 6350 [W/m 2 ]) a DTav.log. - priemern? logaritmick? teplotn? rozdiel vypo??tan? pod?a vzorca (7.3):

DT avg.log. = (2 - 1) / ln (2 / 1) = 1 / ln2 = 1 / 0,6931 = 1,4428;

F potom = 84321 / 6350 * 1,4428 = 9,2 m2.

V pr?pade, ?e koeficient prestupu tepla nie je zn?my, v?po?et doskov?ho v?menn?ka tepla sa trochu skomplikuje. Pomocou vzorca (7.4) vypo??tame Reynoldsovo krit?rium, kde r je hustota, [kg/m 3 ], i je dynamick? viskozita, [N*s/m 2 ], v je r?chlos? m?dia v kan?li , [m/s], d cm - zm??an? priemer ??abu [m].

Pomocou tabu?ky h?ad?me hodnotu Prandtlovho krit?ria, ktor? potrebujeme, a pomocou vzorca (7.5) z?skame Nusseltovo krit?rium, kde n = 0,4 - za podmienok ohrevu kvapaliny a n = 0,3 - za podmienok chladenia kvapaliny .

?alej pomocou vzorca (7.6) vypo??tame koeficient prestupu tepla z ka?d?ho chladiva na stenu a pomocou vzorca (7.7) vypo??tame koeficient prestupu tepla, ktor? dosad?me do vzorca (7.2.1) na v?po?et plochy teplov?menn? plochu.

V uveden?ch vzorcoch je l koeficient tepelnej vodivosti, gj je hr?bka steny kan?la, a1 a a2 s? koeficienty prestupu tepla z ka?d?ho chladiva do steny.

V?menn?k tepla- ide o zariadenie, ktor? zabezpe?uje prenos tepla medzi prostrediami, ktor? sa l??ia teplotou. Na zabezpe?enie tokov tepla r?znych mno?stiev s? navrhnut? r?zne zariadenia na v?menu tepla. M??u ma? r?zne tvary a rozmery v z?vislosti od po?adovan?ho v?konu, ale hlavn?m krit?riom pre v?ber jednotky je jej plocha pracovn? plocha. Stanovuje sa pomocou tepeln?ch v?po?tov v?menn?ka tepla pri jeho vytv?ran? alebo prev?dzke.

V?po?et m??e by? kon?truk?n?ho (kon?truk?n?ho) alebo sk??obn?ho charakteru.

Kone?n?m v?sledkom kon?truk?n?ho v?po?tu je ur?enie teplov?mennej plochy potrebnej na zabezpe?enie ?pecifikovan?ch tepeln?ch tokov.

Overovac? v?po?et naopak sl??i na stanovenie kone?n?ch tepl?t pracovn?ch chlad?v, to znamen? tepeln?ch tokov pre dostupn? teplov?menn? plochu.

Preto sa pri vytv?ran? zariadenia vykon?va kon?truk?n? v?po?et a po?as prev?dzky sa vykon?va overovac? v?po?et. Oba v?po?ty s? identick? a v skuto?nosti s? recipro?n?.

Z?klady tepeln?ch v?po?tov v?menn?kov tepla

Z?kladom pre v?po?et v?menn?kov tepla s? rovnice prenosu tepla a tepelnej bilancie.

M? nasleduj?cu formu:

Q = F?k?Dt, kde:

• Q - ve?kos? tepeln? tok, W;
• F - pracovn? plocha, m2;
• k - koeficient prestupu tepla;
• Dt je rozdiel medzi teplotami nosi?ov na v?stupe do zariadenia a na v?stupe z neho. Mno?stvo je tie? tzv teplotn? rozdiel.

Ako vid?te, hodnota F, ktor? je cie?om v?po?tu, je ur?en? presne pomocou rovnice prenosu tepla. Odvo?me vzorec na ur?enie F:

Rovnica tepelnej bilancie zoh?ad?uje dizajn samotn?ho zariadenia. Ke? sa na to pozriete, m??ete ur?i? hodnoty t1 a t2 pre ?al?? v?po?et F. Rovnica vyzer? takto:

Q = G 1 c p 1 (t 1 in -t 1 out) = G 2 c p 2 (t 2 out - t 2 in), kde:

• G 1 a G 2 - hmotnostn? prietoky vykurovacieho a ohrievan?ho m?dia, v tomto porad?, kg/h;
• c p 1 a c p 2 - ?pecifick? tepeln? kapacity (akceptovan? pod?a ?tandardn?ch ?dajov), kJ/kg? ?С.

V procese v?meny tepelnej energie nosi?e menia svoje teploty, to znamen?, ?e ka?d? z nich vstupuje do zariadenia pri jednej teplote a odch?dza pri inej. Tieto hodnoty (t 1 in; t 1 out a t 2 in; t 2 out) s? v?sledkom overovacieho v?po?tu, s ktor?m sa porovn?vaj? skuto?n? hodnoty indik?tory teploty chladiace kvapaliny.

V rovnakom ?ase ve?k? v?znam maj? koeficienty prestupu tepla nosn?ho m?dia, ako aj kon?truk?n? vlastnosti jednotky. Pri podrobn?ch kon?truk?n?ch v?po?toch sa vyprac?vaj? sch?my v?menn?kov tepla, ktor?ch samostatn?m prvkom je prietokov? diagram chladiacich kvapal?n. Zlo?itos? v?po?tu z?vis? od zmeny koeficientov prestupu tepla k na pracovnej ploche.

Na zoh?adnenie t?chto zmien m? rovnica prenosu tepla diferenci?lnu formu:

?daje, ako s? koeficienty prestupu tepla nosi?ov, ako aj ?tandardn? ve?kosti prvky pri navrhovan? pr?stroja alebo pri overovac?ch v?po?toch sa ber? do ?vahy v pr?slu?nom regula?n? dokumenty(GOST 27590).

Pr?klad v?po?tu

Pre v???iu n?zornos? uvedieme pr?klad kon?truk?n?ho v?po?tu prestupu tepla. Tento v?po?et m? zjednodu?en? formu a nezoh?ad?uje tepeln? straty a kon?truk?n? vlastnosti v?menn?ka tepla.

Po?iato?n? ?daje:

• Teplota vykurovacieho m?dia na vstupe t 1 in = 14 ?С;
• Teplota vykurovacieho m?dia na v?stupe t 1 out = 9 ?С;
• Teplota ohrievan?ho m?dia na vstupe t 2 in = 8 ?С;
• Teplota ohrievan?ho m?dia na v?stupe t 2 out = 12 ?С;
• Spotreba hmoty vykurovacieho m?dia G 1 = 14000 kg/h;
• Hmotnostn? spotreba vyhrievan?ho nosi?a G 2 = 17500 kg/h;
• Normat?vna hodnota ?pecifick? tepeln? kapacita s р =4,2 kJ/kg??С;
• S??inite? prestupu tepla k = 6,3 kW/m2.

1) Ur?me v?kon v?menn?ka tepla pomocou rovnice tepelnej bilancie:

Qin = 14000?4,2?(14 - 9) = 294000 kJ/h

Qout = 17500?4,2?(12 - 8) = 294000 kJ/h

Qin = Qout. Podmienky tepelnej bilancie s? splnen?. V?sledn? hodnotu prevedieme na mern? jednotku W. Za predpokladu, ?e 1 W = 3,6 kJ/h, Q = Qin = Qout = 294000/3,6 = 81666,7 W = 81,7 kW.

2) Ur?te hodnotu tlaku t. Ur?uje sa pod?a vzorca:

3) Ur?me plochu povrchu prenosu tepla pomocou rovnice prenosu tepla:

F = 81,7/6,3?1,4 = 9,26 m2.

Pri v?po?toch spravidla nie v?etko ide hladko, preto?e je potrebn? bra? do ?vahy v?etky druhy vonkaj??ch a vn?torn? faktory, ktor? ovplyv?uj? proces v?meny tepla:

• vlastnosti kon?trukcie a prev?dzky zariadenia;
• strata energie po?as prev?dzky zariadenia;
• koeficienty prestupu tepla tepeln?ch nosi?ov;
• rozdiely v pr?ci r?znych oblastiach povrchy (diferenci?lny charakter) at?.

Pre ?o najpresnej?? a najspo?ahlivej?? v?po?et mus? in?inier pochopi? podstatu procesu prenosu tepla z jedn?ho tela do druh?ho. Mal by mu by? ?o najviac poskytnut? potrebn? normat?vna a vedeck? literat?ra, preto?e na z?klade mnoh?ch veli??n boli vypracovan? pr?slu?n? normy, ktor? mus? odborn?k dodr?iava?.

z?very

?o dostaneme ako v?sledok v?po?tu a ak? je jeho konkr?tne uplatnenie?

Povedzme, ?e firma dostane objedn?vku. Je potrebn? vyrobi? tepeln? zariadenie s danou teplov?mennou plochou a v?konom. To znamen?, ?e podnik nestoj? pred ot?zkou ve?kosti zariadenia, ale s ot?zkou materi?lov, ktor? zabezpe?ia po?adovan? v?kon v danej pracovnej oblasti.

Na vyrie?enie tohto probl?mu sa vykon? tepeln? v?po?et, to znamen?, ?e sa ur?ia teploty chlad?v na vstupe a v?stupe zariadenia. Na z?klade t?chto ?dajov sa vyberaj? materi?ly na v?robu prvkov zariadenia.

V kone?nom d?sledku m??eme poveda?, ?e pracovn? plocha a teplota m?dia na vstupe a v?stupe zariadenia s? hlavn?mi navz?jom s?visiacimi ukazovate?mi kvality prev?dzky teplov?menn?ho stroja. Po ich ur?en? tepeln?m v?po?tom bude in?inier schopn? vyvin?? z?kladn? rie?enia pre n?vrh, opravu, riadenie a ?dr?bu v?menn?kov tepla.

V ?al?om ?l?nku sa pozrieme na ??el a funkcie, preto sa prihl?ste na odber n??ho e-mailov?ho newslettera a noviniek na soci?lnych sie?ach, aby ste nezme?kali oznam.

Uverejnen? 23.10.2013

Tieto odpor??ania pre v?ber doskov? v?menn?ky tepla Cie?om je pom?c? dizajn?rovi spr?vna vo?ba v?menn?k tepla pod?a k???ov?ch krit?ri?, ako je hydraulick? odpor, plocha v?meny tepla, teplotn? re?im a dizajnov? prvky.

Program Hexact sa pou??va na v?ber a simul?ciu prev?dzky doskov?ch v?menn?kov tepla Danfoss. Je ur?en? pre sp?jkovan? doskov? v?menn?ky tepla typu XB a doskov? v?menn?ky s tesnen?m typu XG. Ak chcete vybra? v?menn?k tepla, zadajte nasleduj?ce po?iato?n? ?daje:

V?kon v?menn?ka tepla - tepeln? energia, ktor? sa mus? prenies? z vykurovacej kvapaliny (s vy??ia teplota) na ohriatu chladiacu kvapalinu;

Teplotn? re?im – po?iato?n? teploty vykurovac?ch a ohrievan?ch chlad?v, ako aj po?adovan? kone?n? teploty chlad?v (teploty chlad?v na v?stupe z v?menn?ka tepla);

Typ chladiacej kvapaliny;

Rezerva vykurovacej plochy;

Maxim?lny povolen? hydraulick? odpor zdvihov v?menn?ka tepla.

Z uveden?ch ?dajov prv? tri nesp?sobuj? ?a?kosti. Ale parametre, ako je plocha povrchu a hydraulick? odpor, ktor? sa na prv? poh?ad m??u zda? zanedbate?n?, sp?sobuj? zna?n? ?a?kosti pri v?bere v?menn?ka tepla. Tieto parametre mus? nastavi? projektant, ktor? nemus? by? ?pecialistom v oblasti v?menn?kov tepla. Po?me sa na tieto parametre pozrie? bli??ie.

Maxim?lny povolen? hydraulick? odpor

Pri v?bere v?menn?ka tepla je potrebn? nielen stanovi? cie? zabezpe?enia prenosu tepla, ale aj zv??i? syst?m ako celok, pos?di? vplyv v?menn?ka tepla na hydraulick? re?im syst?mu. Ak sa p?tate ve?k? hodnotu hydraulick? odpor - celkov? odpor syst?mu sa v?razne zv??i, ?o povedie k potrebe pou?itia obehov? ?erpadl? s neprimerane vysokou silou. Toto je obzvl??? d?le?it?, ak s? ?erpadl? s??as?ou jednotlivca vykurovac? bod obytn? budovy. Vytv?raj? v?konnej?ie ?erpadl? vy??? level hluk, vibr?cie, ?o m??e vies? k n?sledn?m s?a?nostiam obyvate?ov. Okrem toho s vysokou pravdepodobnos?ou bud? ?erpadl? pracova? v suboptim?lnom re?ime, ke? je potrebn? zabezpe?i? vysok? tlak s n?zkym prietokom. Tento sp?sob prev?dzky vedie k zn??eniu ??innosti a ?ivotnosti ?erpadiel, ?o n?sledne zvy?uje prev?dzkov? n?klady.

Na druhej strane vysok? hydraulick? odpor doskov?ch v?menn?kov tepla indikuje vysok? r?chlos? chladiacej kvapaliny v kan?loch v?menn?ka tepla; ak ide o ?ist? v?menn?ky tepla - bez vodn?ho kame?a a usaden?n. To m? pozit?vny vplyv na s??inite? prestupu tepla, v?sledkom ?oho je men?ia potrebn? teplov?menn? plocha, ?o zni?uje n?klady na v?menn?k tepla.

?loha v?beru spr?vneho hydraulick?ho odporu spo??va v n?jden? optima medzi cenou v?menn?ka tepla a jeho vplyvom na celkov? odpor syst?mu.

?pecialisti Danfoss TOV odpor??aj? nastavi? maxim?lny hydraulick? odpor 2 m vody pre doskov? v?menn?ky tepla. ?l. (20 kPa) pre syst?my vykurovania a z?sobovania teplou vodou a 4 m vody. st (40 kPa) pre chladiace syst?my.

Rezerva vykurovacej plochy

Hlavnou ?lohou pr?davnej teplov?mennej plochy je poskytn?? vypo??tan? teplov?menn? v?kon pri poklese s??inite?a prestupu tepla v d?sledku zne?istenia teplov?menn?ch pl?ch. V?menn?ky tepla syst?mov z?sobovania teplou vodou, v ktor?ch doch?dza k ohrevu, s? najviac n?chyln? na zne?istenie a tvorbu vodn?ho kame?a. voda z vodovodu spravidla s vysok?m obsahom soli. V?menn?ky tepla teplovodn?ch syst?mov preto vy?aduj? v???iu rezervu vykurovacej plochy ako v?menn?ky vykurovac?ch a chladiacich syst?mov, v ktor?ch sa ako chladivo pou??va upraven? voda.