Plattenwärmetauscher für die Warmwasserversorgung. Worauf Sie bei der Auswahl achten sollten.

Die Berechnung des Wärmetauschers dauert derzeit nicht länger als fünf Minuten. Jede Organisation, die solche Geräte herstellt und verkauft, stellt in der Regel jedem ein eigenes Auswahlprogramm zur Verfügung. Sie können es kostenlos von der Website des Unternehmens herunterladen, oder der Techniker kommt in Ihr Büro und installiert es kostenlos. Wie korrekt ist das Ergebnis solcher Berechnungen, ist es möglich, ihm zu vertrauen, und ist der Hersteller nicht schlau, wenn er in einer Ausschreibung mit seinen Konkurrenten kämpft? Die Überprüfung eines elektronischen Rechners erfordert Kenntnisse oder zumindest ein Verständnis der Berechnungsmethode für moderne Wärmetauscher. Versuchen wir, die Details herauszufinden.

Was ist ein Wärmetauscher?

Denken Sie vor der Berechnung des Wärmetauschers daran, um welche Art von Gerät es sich handelt. Eine Wärme- und Stoffaustauschvorrichtung (auch bekannt als Wärmetauscher, auch bekannt als Wärmetauscher oder TOA) ist eine Vorrichtung zum Übertragen von Wärme von einem Wärmeträger auf einen anderen. Bei der Änderung der Temperaturen der Kühlmittel ändern sich auch deren Dichte und damit auch die Massenindikatoren der Substanzen. Deshalb werden solche Prozesse als Wärme- und Stoffaustausch bezeichnet.

Grundlegende Konzepte der Wärmeübertragung zur Berechnung

Wärmetauscher werden anhand grundlegender Informationen zu den Wärmetauschgesetzen berechnet.

In diesem Artikel werden einige der in solchen Berechnungen verwendeten Konzepte betrachtet.

• Spezifische Wärme ist die Menge an Wärmeenergie, die benötigt wird, um 1 Kilogramm eines Stoffes pro 1 Grad Celsius zu erhitzen. Anhand der Angaben zur Wärmekapazität wird angezeigt, wie viel Wärme gespeichert wird. Für die Berechnung der Wärmeenergie wird der Durchschnittswert der Wärmekapazität in einem bestimmten Bereich von Temperaturindikatoren verwendet.

• Die Menge an Wärmeenergie, die erforderlich ist, um 1 kg eines Stoffes von Null auf die erforderliche Temperatur zu erwärmen, wird genannt spezifische Enthalpie.

• Spezifische Wärme chemischer Umwandlungen ist die Menge an Wärmeenergie, die bei der chemischen Umwandlung einer Gewichtseinheit eines Stoffes freigesetzt wird.

• Spezifische Wärme von Phasenumwandlungen bestimmt die Menge an Wärmeenergie, die während der Umwandlung einer Masseneinheit einer Substanz von fest zu flüssig, von flüssig zu gasförmig aggregiert oder freigesetzt wird usw.

Ein Online-Rechner zur Berechnung eines Wärmetauschers hilft Ihnen, in 15 Minuten eine Lösung zu finden. Oder Sie können die unten in diesem Artikel beschriebene Theorie für einen Plattenwärmetauscher verwenden und die erforderlichen Berechnungen selbst durchführen.

Arten der Wärmeübertragung

Lassen Sie uns nun über die Arten der Wärmeübertragung sprechen - es gibt nur drei davon. Strahlung - die Übertragung von Wärme durch Strahlung. Als Beispiel können Sie sich vorstellen, an einem warmen Sommertag am Strand zu sonnen. Und solche Wärmetauscher sind sogar auf dem Markt erhältlich (Rohrlufterhitzer). Meistens kaufen wir jedoch Öl- oder Elektroheizkörper, um Wohnräume und Räume in einer Wohnung zu heizen. Dies ist ein Beispiel für eine andere Art der Wärmeübertragung - die Konvektion. Die Konvektion kann natürlich, erzwungen (Haube und ein Rekuperator in der Box) oder mechanisch induziert sein (z. B. mit einem Lüfter). Der letztere Typ ist viel effizienter.

Die effizienteste Art der Wärmeübertragung ist jedoch die Wärmeleitfähigkeit oder, wie sie auch genannt wird, die Wärmeleitung (von der englischen Leitung - "Wärmeleitung"). Jeder Ingenieur, der eine thermische Berechnung eines Wärmetauschers durchführen wird, denkt zunächst darüber nach, effiziente Geräte auf kleinstmöglichen Abmessungen auszuwählen.Und dies wird gerade durch die Wärmeleitfähigkeit erreicht. Ein Beispiel hierfür ist der derzeit effizienteste TOA - Plattenwärmetauscher. Plate TOA ist per Definition ein Wärmetauscher, der Wärme durch die sie trennende Wand von einem Kühlmittel auf ein anderes überträgt. Die maximal mögliche Kontaktfläche zwischen zwei Medien zusammen mit korrekt ausgewählten Materialien, dem Profil der Platten und ihrer Dicke ermöglicht es Ihnen, die Größe der ausgewählten Ausrüstung zu minimieren und gleichzeitig die ursprünglichen technischen Eigenschaften beizubehalten, die für den technologischen Prozess erforderlich sind.

Wärmetauschertypen

Vor der Berechnung des Wärmetauschers werden diese anhand ihres Typs ermittelt. Alle TOA können in zwei große Gruppen unterteilt werden: rekuperative und regenerative Wärmetauscher. Der Hauptunterschied zwischen ihnen ist folgender: Bei rekuperativem TOA erfolgt der Wärmeaustausch durch eine Wand, die zwei Kühlmittel trennt, und bei regenerativem TOA haben die beiden Medien direkten Kontakt miteinander, mischen sich häufig und erfordern eine anschließende Trennung in speziellen Separatoren. Regenerative Wärmetauscher werden in Misch- und Wärmetauscher mit Packung (stationär, fallend oder mittelschwer) unterteilt. Grob gesagt ist ein Eimer heißes Wasser, das Frost ausgesetzt ist, oder ein Glas heißen Tee, der zum Abkühlen in den Kühlschrank gestellt wird (niemals!) Ein Beispiel für eine solche TOA-Mischung. Wenn wir Tee in eine Untertasse gießen und auf diese Weise abkühlen, erhalten wir ein Beispiel für einen regenerativen Wärmetauscher mit einer Düse (die Untertasse spielt in diesem Beispiel die Rolle einer Düse), die zuerst die Umgebungsluft berührt und deren Temperatur misst und nimmt dann einen Teil der Wärme von dem darin eingegossenen heißen Tee auf, um beide Medien in ein thermisches Gleichgewicht zu bringen. Wie wir bereits zuvor herausgefunden haben, ist es jedoch effizienter, die Wärmeleitfähigkeit zu verwenden, um Wärme von einem Medium auf ein anderes zu übertragen. Daher sind TOA, die im Hinblick auf die Wärmeübertragung nützlicher sind (und heute weit verbreitet sind), natürlich erholsam.

Beispiel für die Berechnung des Wärmetauschers

Berechnung der erforderlichen Leistung (Q0) wird die Wärmebilanzformel verwendet. Hier Heiraten wirkt als spezifische Wärmekapazität (Tabellenwert). Um die Berechnungen zu vereinfachen, können Sie die reduzierte Wärmekapazität verwenden

Es ist zu beachten, dass gemäß der Formel unabhängig von der Seite, auf der die Berechnung durchgeführt wird.

Als nächstes müssen Sie die erforderliche Oberfläche basierend auf der grundlegenden Wärmeübertragungsgleichung finden, wobei k ist der Wärmeübergangskoeffizient und ΔTav log. - durchschnittliche logarithmische Temperaturhöhe, berechnet nach der Formel:

Mit einem unsicheren Wärmeübergangskoeffizienten wird ein Plattenwärmetauscher nach einer komplexeren Methode berechnet. Die Formel kann verwendet werden, um das Reynolds-Kriterium zu berechnen.

Nachdem wir in der Tabelle den Wert des benötigten Prandtl-Kriteriums gefunden haben, können wir das Nusselt-Kriterium der Formel berechnen, wobei n = 0,3 - beim Abkühlen der Flüssigkeit, n = 0,4 - beim Erhitzen der Flüssigkeit.

Basierend auf der Formel können Sie außerdem den Wärmeübertragungskoeffizienten von jedem Wärmeträger zur Wand berechnen und gemäß der Formel den Wärmeübertragungskoeffizienten bestimmen, der in die Formel eingesetzt wird, mit der die Wärmeübertragungsoberfläche berechnet wird.

Thermische und strukturelle Berechnung

Jede Berechnung eines rekuperativen Wärmetauschers kann auf der Grundlage der Ergebnisse von Wärme-, Hydraulik- und Festigkeitsberechnungen durchgeführt werden. Sie sind grundlegend, obligatorisch bei der Konstruktion neuer Geräte und bilden die Grundlage für die Berechnungsmethode für nachfolgende Modelle der Linie desselben Gerätetyps. Die Hauptaufgabe der thermischen Berechnung von TOA besteht darin, die erforderliche Fläche der Wärmetauscheroberfläche für einen stabilen Betrieb des Wärmetauschers zu bestimmen und die erforderlichen Parameter der Medien am Auslass beizubehalten.Sehr oft erhalten Ingenieure bei solchen Berechnungen willkürliche Werte für die Masse- und Größenmerkmale der zukünftigen Ausrüstung (Material, Rohrdurchmesser, Plattenabmessungen, Balkengeometrie, Art und Material der Rippen usw.), daher nach dem thermisch wird üblicherweise eine konstruktive Berechnung des Wärmetauschers durchgeführt. Wenn der Ingenieur in der ersten Phase die erforderliche Oberfläche für einen bestimmten Rohrdurchmesser von beispielsweise 60 mm berechnet und die Länge des Wärmetauschers somit etwa 60 Meter beträgt, ist es logischer, a anzunehmen Übergang zu einem Mehrfachdurchlauf-Wärmetauscher oder zu einem Rohrbündel-Typ oder zur Vergrößerung des Rohrdurchmessers.

Hydraulische Berechnung

Hydraulische oder hydromechanische sowie aerodynamische Berechnungen werden durchgeführt, um die hydraulischen (aerodynamischen) Druckverluste im Wärmetauscher zu bestimmen und zu optimieren sowie die Energiekosten zu berechnen, um diese zu überwinden. Die Berechnung eines Pfades, Kanals oder Rohrs für den Durchgang des Kühlmittels stellt eine Hauptaufgabe für eine Person dar - die Intensivierung des Wärmeübertragungsprozesses in diesem Bereich. Das heißt, ein Medium sollte übertragen werden und das andere sollte im Mindestintervall seines Flusses so viel Wärme wie möglich erhalten. Hierzu wird häufig eine zusätzliche Wärmeaustauschfläche in Form einer entwickelten Oberflächenrippenbildung verwendet (um die laminare Grenzunterschicht zu trennen und die Strömungsturbulisierung zu verbessern). Das optimale Ausgleichsverhältnis von Hydraulikverlusten, Wärmeaustauschfläche, Gewichts- und Größenmerkmalen und entzogener Wärmeleistung ist das Ergebnis einer Kombination aus thermischer, hydraulischer und konstruktiver Berechnung der TOA.

Verifizierungsberechnung

Die Berechnung des Wärmetauschers erfolgt für den Fall, dass ein Spielraum für die Leistung oder für die Fläche der Wärmetauscherfläche festgelegt werden muss. Die Oberfläche ist aus verschiedenen Gründen und in verschiedenen Situationen reserviert: Wenn dies gemäß den Bestimmungen erforderlich ist, wenn der Hersteller beschließt, einen zusätzlichen Spielraum hinzuzufügen, um sicherzustellen, dass ein solcher Wärmetauscher in Betrieb genommen wird, und um ihn zu minimieren Fehler in den Berechnungen gemacht. In einigen Fällen ist Redundanz erforderlich, um die Ergebnisse der Auslegungsabmessungen abzurunden, in anderen Fällen (Verdampfer, Economizer) wird ein Oberflächenrand speziell in die Berechnung der Verunreinigungskapazität des Wärmetauschers mit im Kühlkreislauf vorhandenem Kompressoröl einbezogen. Und die geringe Wasserqualität muss berücksichtigt werden. Nach einiger Zeit ununterbrochenen Betriebs von Wärmetauschern, insbesondere bei hohen Temperaturen, setzt sich Kalk auf der Wärmeaustauschfläche der Vorrichtung ab, wodurch der Wärmeübergangskoeffizient verringert wird und zwangsläufig zu einer parasitären Abnahme der Wärmeabfuhr führt. Daher achtet ein kompetenter Ingenieur bei der Berechnung des Wasser-Wasser-Wärmetauschers besonders auf die zusätzliche Redundanz der Wärmetauscheroberfläche. Die Verifizierungsberechnung wird auch durchgeführt, um zu sehen, wie das ausgewählte Gerät in anderen sekundären Modi funktioniert. Beispielsweise werden in zentralen Klimaanlagen (Luftversorgungseinheiten) im Sommer häufig erste und zweite Heizgeräte verwendet, die in der kalten Jahreszeit verwendet werden, um die einströmende Luft zu kühlen, indem die Rohre des Luftwärmetauschers mit kaltem Wasser versorgt werden. Wie sie funktionieren und welche Parameter sie ausgeben, ermöglicht es Ihnen, die Verifizierungsberechnung auszuwerten.

Benötigte Daten

Zur Berechnung des Wärmetauschers müssen folgende Daten angegeben werden:

• Einlass- und Auslasstemperaturen an beiden Kreisläufen. Je größer der Unterschied zwischen ihnen ist, desto kleiner sind die Abmessungen und der Preis eines geeigneten Wärmetauschers.
• das maximale Druck- und Temperaturniveau des Arbeitsmediums. Je niedriger die Parameter, desto billiger das Gerät;
• Anzeige des Massendurchsatzes des Kühlmittels in beiden Kreisläufen. Bestimmt den Durchsatz der Einheiten.Der Wasserverbrauch wird am häufigsten angegeben. Wenn Sie die Zahlen für Durchsatz und Dichte multiplizieren, erhalten Sie den Gesamtmassenstrom.
• Wärmeleistung (Last). Bestimmt die Wärmemenge, die das Gerät abgibt. Die Berechnung der Wärmebelastung des Wärmetauschers erfolgt nach der Formel P = m × cp × δt, wobei m die Durchflussmenge des Mediums bedeutet, cp die spezifische Wärmekapazität und δt die Temperaturdifferenz am Einlass und Auslass des Stromkreises.

Um den Wärmeübergang des Wärmetauschers zu berechnen, müssen zusätzliche Eigenschaften berücksichtigt werden. Die Art des Arbeitsmediums und sein Viskositätsindex bestimmen das Material des Wärmetauschers. Sie benötigen Daten zur durchschnittlichen Temperaturhöhe (berechnet nach der Formel) und zum Verschmutzungsgrad der Arbeitsumgebung. Letzterer Parameter wird selten berücksichtigt, da er nur in Ausnahmefällen erforderlich ist.

Die Berechnung der Wärmetauscherleistung erfordert genaue Informationen zu den oben genannten Parametern. Informationen erhalten Sie von der TU oder dem Vertrag von der Wärmeversorgungsorganisation sowie von der TOR des Ingenieurs.

Forschungsberechnungen

Forschungsberechnungen von TOA werden auf der Grundlage der erhaltenen Ergebnisse von Wärme- und Verifizierungsberechnungen durchgeführt. In der Regel sind sie erforderlich, um die neuesten Änderungen am Design der projizierten Vorrichtung vorzunehmen. Sie werden auch durchgeführt, um alle im implementierten Berechnungsmodell TOA festgelegten Gleichungen zu korrigieren, die empirisch (nach experimentellen Daten) erhalten wurden. Das Durchführen von Forschungsberechnungen umfasst zehn und manchmal Hunderte von Berechnungen nach einem speziellen Plan, der gemäß der mathematischen Theorie der Versuchsplanung entwickelt und in der Produktion implementiert wurde. Den Ergebnissen zufolge wird der Einfluss verschiedener Bedingungen und physikalischer Größen auf die Leistungsindikatoren von TOA aufgedeckt.

Andere Berechnungen

Vergessen Sie bei der Berechnung der Fläche des Wärmetauschers nicht die Beständigkeit der Materialien. Die TOA-Festigkeitsberechnungen umfassen die Überprüfung der entworfenen Einheit auf Spannung und Torsion, um die maximal zulässigen Betriebsmomente auf die Teile und Baugruppen des zukünftigen Wärmetauschers anzuwenden. Bei minimalen Abmessungen muss das Produkt langlebig und stabil sein und einen sicheren Betrieb unter verschiedenen, selbst unter stressigsten Betriebsbedingungen gewährleisten.

Eine dynamische Berechnung wird durchgeführt, um die verschiedenen Eigenschaften des Wärmetauschers bei variablen Betriebsarten zu bestimmen.

Rohr-in-Rohr-Wärmetauscher

Betrachten wir die einfachste Berechnung eines Rohr-in-Rohr-Wärmetauschers. Strukturell wird diese Art von TOA so weit wie möglich vereinfacht. In der Regel wird ein heißes Kühlmittel in das Innenrohr der Vorrichtung eingelassen, um Verluste zu minimieren, und ein Kühlmittel wird in das Gehäuse oder in das Außenrohr eingeleitet. Die Aufgabe des Ingenieurs reduziert sich in diesem Fall darauf, die Länge eines solchen Wärmetauschers anhand der berechneten Fläche der Wärmetauscheroberfläche und der angegebenen Durchmesser zu bestimmen.

Hier sollte hinzugefügt werden, dass das Konzept eines idealen Wärmetauschers in die Thermodynamik eingeführt wird, dh eine Vorrichtung unendlicher Länge, bei der die Kühlmittel in einem Gegenstrom arbeiten und die Temperaturdifferenz zwischen ihnen vollständig ausgelöst wird. Das Rohr-in-Rohr-Design kommt diesen Anforderungen am nächsten. Und wenn Sie die Kühlmittel in einem Gegenstrom laufen lassen, handelt es sich um den sogenannten "echten Gegenstrom" (und nicht um einen Querstrom wie in Platte TOA). Der Temperaturkopf wird bei einer solchen Bewegungsorganisation am effizientesten ausgelöst. Bei der Berechnung eines Rohr-in-Rohr-Wärmetauschers sollte man jedoch realistisch sein und die Logistikkomponente sowie die einfache Installation nicht vergessen. Die Länge des Eurotrucks beträgt 13,5 Meter, und nicht alle technischen Räume sind für das Schleudern und Installieren von Geräten dieser Länge geeignet.

Anschlusspläne

Ein Wärmetauscher, der nach dem Wasser-Wasser-Prinzip arbeitet, verfügt über mehrere verschiedene Anschlussschemata. Die primären Stromkreise sind jedoch an den Verteilungsrohren des Heizungsnetzes montiert (sie können privat sein oder von städtischen Diensten verkauft werden) und der sekundäre Typ Stromkreise sind an der Wasserversorgungsleitung montiert.
Meistens hängt es nur von den Entscheidungen des Projekts ab, welche Art von Verbindung verwendet werden darf. Auch das Installationsschema und seine Wahl basieren auf den Normen "Auslegung von Heizgeräten" und in der Joint-Venture-Norm unter der Nummer 41-101-95. Wenn das Verhältnis und die Differenz des maximal möglichen Wasserwärmestroms für die Warmwasserversorgung zum Wärmestrom für die Heizung im Bereich von ≤0,2 bis ≥1 bestimmt wird, dann ist die Basis das Anschlussdiagramm in einer Stufe und wenn von 0,2 ≤ bis ≤1, dann von zwei Grad ...

Standard

Das einfachste und kostengünstigste zu implementierende Schema ist parallel. Bei diesem Schema sind die Wärmetauscher in Bezug auf die Steuerventile, dh das Absperrventil, sowie parallel zum gesamten Heizungsnetz in Reihe geschaltet. Um einen maximalen Wärmeaustausch innerhalb des Systems zu erreichen, sind hohe Verbrauchsraten von Wärmeträgern erforderlich.

Zweistufiges Schema

Zweistufiges gemischtes System
Wenn Sie ein zweistufiges Schema verwenden, wird das Wasser entweder in zwei unabhängigen Geräten oder in einer Monoblock-Installation erwärmt. Es ist wichtig zu beachten, dass das Installationsschema und seine Komplexität von der gesamten Netzwerkkonfiguration abhängen. Andererseits steigt bei einem zweistufigen Schema der Wirkungsgrad des gesamten Systems und der Verbrauch von Wärmeträgern nimmt ebenfalls ab (bis zu etwa 40 Prozent).

Bei diesem Schema erfolgt die Wasseraufbereitung in zwei Schritten. Während des ersten Schritts wird Wärmeenergie angewendet, wodurch das Wasser auf 40 Grad erhitzt wird, und während des zweiten Schritts wird das Wasser auf 60 Grad erwärmt.

Serielle Verbindung

Zweistufiges sequentielles Schema
Ein solches Schema wird im Rahmen einer der Vorrichtungen zum Wärmeaustausch der Warmwasserversorgung implementiert, und diese Art von Wärmetauscher ist im Vergleich zu Standardschemata wesentlich komplizierter aufgebaut. Es wird auch viel mehr kosten.

Rohrbündelwärmetauscher

Daher fließt die Berechnung einer solchen Vorrichtung sehr oft reibungslos in die Berechnung eines Rohrbündelwärmetauschers ein. Dies ist eine Vorrichtung, bei der sich ein Rohrbündel in einem einzigen Gehäuse (Gehäuse) befindet, das je nach Verwendungszweck der Ausrüstung von verschiedenen Kühlmitteln gewaschen wird. In Kondensatoren wird beispielsweise das Kältemittel in den Mantel und das Wasser in die Rohre geleitet. Mit dieser Methode zum Bewegen von Medien ist es bequemer und effektiver, den Betrieb der Vorrichtung zu steuern. In Verdampfern hingegen kocht das Kältemittel in den Rohren und gleichzeitig werden sie von der abgekühlten Flüssigkeit (Wasser, Salzlösung, Glykole usw.) gewaschen. Daher wird die Berechnung eines Rohrbündelwärmetauschers auf die Minimierung der Größe der Ausrüstung reduziert. Während der Ingenieur mit dem Durchmesser des Gehäuses, dem Durchmesser und der Anzahl der Innenrohre und der Länge des Geräts spielt, erreicht er den berechneten Wert der Fläche der Wärmeaustauschfläche.

Bestimmung des Wärmeübergangskoeffizienten

Für vorläufige Berechnungen von Wärmeaustauschgeräten und verschiedene Arten von Überprüfungen werden ungefähre Werte der Koeffizienten verwendet, die für bestimmte Kategorien standardisiert sind:

• Wärmeübergangskoeffizienten für die Kondensation von Wasserdampf - von 4000 bis 15000 W / (m2K);
• Wärmeübergangskoeffizienten für Wasser, das durch Rohre fließt - von 1200 bis 5800 W / (m2K);
• Wärmeübergangskoeffizienten von dampfförmigem Kondensat zu Wasser - von 800 bis 3500 W / (m2K).

Die genaue Berechnung des Wärmeübergangskoeffizienten (K) erfolgt nach folgender Formel:

In dieser Formel:

• α1 ist der Wärmeübergangskoeffizient für das Heizmedium (ausgedrückt in W / (m2K));
• α2 ist der Wärmeübergangskoeffizient für den erwärmten Wärmeträger (ausgedrückt in W / (m2K));
• δst - Parameter der Rohrwandstärke (ausgedrückt in Metern);
• λst - Wärmeleitfähigkeitskoeffizient des für das Rohr verwendeten Materials (ausgedrückt in W / (m * K)).

Eine solche Formel ergibt ein „ideales“ Ergebnis, das normalerweise nicht zu 100% dem tatsächlichen Stand der Dinge entspricht. Daher wird der Formel ein weiterer Parameter hinzugefügt - Rzag.

Dies ist ein Indikator für den Wärmewiderstand verschiedener Verunreinigungen, die sich auf den Heizflächen des Rohrs bilden (d. H. Normaler Zunder usw.).

Die Formel für den Verschmutzungsindikator sieht folgendermaßen aus:

R = δ1 / λ1 + δ2 / λ2

In dieser Formel:

• δ1 - Dicke der Sedimentschicht auf der Rohrinnenseite (in Metern);
• δ2 ist die Dicke der Sedimentschicht an der Außenseite des Rohrs (in Metern);
• λ1 und λ2 sind die Werte der Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten für die entsprechenden Verschmutzungsschichten (ausgedrückt in W / (m * K)).

Luftwärmetauscher

Einer der heute am häufigsten verwendeten Wärmetauscher sind röhrenförmige Rippenwärmetauscher. Sie werden auch Spulen genannt. Wo immer sie nicht installiert sind, ausgehend von Gebläsekonvektoren (vom englischen Gebläse + Spule, dh "Gebläse" + "Spule") in den internen Blöcken von Split-Systemen und endend mit riesigen Rauchgasrekuperatoren (Wärmeentnahme aus heißem Rauchgas und Transfer für Heizbedarf) in Kesselanlagen bei KWK. Aus diesem Grund hängt die Konstruktion eines Spulenwärmetauschers von der Anwendung ab, in der der Wärmetauscher in Betrieb genommen wird. Industrielle Luftkühler (VOPs), die in Explosionsgefrierkammern von Fleisch, in Gefrierschränken mit niedrigen Temperaturen und an anderen Objekten der Lebensmittelkühlung installiert sind, erfordern bestimmte Konstruktionsmerkmale in ihrer Leistung. Der Abstand zwischen den Lamellen (Rippen) sollte so groß wie möglich sein, um die Dauerbetriebszeit zwischen den Abtauzyklen zu verlängern. Verdampfer für Rechenzentren (Datenverarbeitungszentren) hingegen sind so kompakt wie möglich und halten den Abstand auf ein Minimum. Solche Wärmetauscher arbeiten in "sauberen Zonen", die von Feinfiltern (bis zur HEPA-Klasse) umgeben sind. Daher wird eine solche Berechnung des Rohrwärmetauschers durchgeführt, wobei der Schwerpunkt auf der Minimierung der Größe liegt.

Plattenwärmetauscher

Derzeit sind Plattenwärmetauscher stark nachgefragt. Entsprechend ihrer Konstruktion sind sie vollständig zusammenlegbar und halbgeschweißt, kupfergelötet und nickelgelötet, geschweißt und gelötet nach der Diffusionsmethode (ohne Lot). Das thermische Design eines Plattenwärmetauschers ist flexibel genug und für einen Ingenieur nicht besonders schwierig. Bei der Auswahl können Sie mit der Art der Platten, der Stanztiefe der Kanäle, der Art der Riffelung, der Dicke des Stahls, verschiedenen Materialien und vor allem mit zahlreichen Modellen in Standardgröße von Geräten mit unterschiedlichen Abmessungen spielen. Solche Wärmetauscher sind niedrig und breit (zur Dampfheizung von Wasser) oder hoch und schmal (Trennwärmetauscher für Klimaanlagen). Sie werden häufig für Phasenwechselmedien verwendet, dh als Kondensatoren, Verdampfer, Einspritzkühler, Vorkondensatoren usw. Es ist etwas schwieriger, eine thermische Berechnung eines Wärmetauschers durchzuführen, der nach einem Zweiphasenschema arbeitet, als eine Flüssigkeit -zu Flüssigkeitswärmetauscher, aber für einen erfahrenen Ingenieur ist diese Aufgabe lösbar und nicht besonders schwierig. Um solche Berechnungen zu vereinfachen, verwenden moderne Designer technische Computer-Basen, auf denen Sie viele notwendige Informationen finden, einschließlich Diagramme des Zustands eines Kältemittels in einem Scan, beispielsweise des CoolPack-Programms.

Berechnung eines Plattenwärmetauschers - wie werden die Parameter richtig bestimmt?

Allgemeine Grundsätze für die Gestaltung von Wärmeversorgungssystemen

Das Wärmeversorgungssystem ist ein System zum Transport von Wärmeenergie (in Form von erwärmtem Wasser oder Dampf) von einer Wärmequelle zu seinem Verbraucher.
Das Wärmeversorgungssystem besteht im Wesentlichen aus drei Teilen: einer Wärmequelle, einem Wärmeverbraucher, einem Wärmenetz - das dazu dient, Wärme von einer Quelle zu einem Verbraucher zu transportieren.

1. Dampfkessel in einem BHKW oder Heizraum.
2. Netzwerkwärmetauscher.
3. Umwälzpumpe.
4. Wärmetauscher für Warmwasserversorgung.
5. Wärmetauscher des Heizungssystems.

Rolle der Schaltungselemente:

• Kesseleinheit - eine Wärmequelle, Übertragung der Verbrennungswärme von Brennstoff auf das Kühlmittel;
• Pumpausrüstung - Erzeugung einer Zirkulation des Kühlmittels;
• Versorgungsleitung - Zufuhr von erwärmtem Kühlmittel von der Quelle zum Verbraucher;
• Rückleitung - Rückführung des gekühlten Wärmeträgers vom Verbraucher zur Quelle;
• Wärmeaustauschgeräte - Umwandlung von Wärmeenergie.

Temperaturdiagramme

In unserem Land wurde eine qualitativ hochwertige Regelung der Wärmeversorgung der Verbraucher verabschiedet. Das heißt, ohne die Durchflussrate des Kühlmittels durch das wärmeverbrauchende System zu ändern, ändert sich die Temperaturdifferenz am Einlass und Auslass des Systems.

Dies wird erreicht, indem die Temperatur im Durchflussrohr in Abhängigkeit von der Außentemperatur geändert wird. Je niedriger die Außentemperatur ist, desto höher ist die Vorlauftemperatur. Dementsprechend ändert sich auch die Temperatur des Rücklaufrohrs entsprechend dieser Beziehung. Alle Systeme, die Wärme verbrauchen, sind auf diese Anforderungen ausgelegt.

Die Diagramme der Temperaturabhängigkeit des Kühlmittels in den Vor- und Rücklaufleitungen werden als Temperaturdiagramme des Wärmeversorgungssystems bezeichnet.

Der Temperaturplan wird von der Wärmeversorgungsquelle in Abhängigkeit von ihrer Kapazität, den Anforderungen der Heizungsnetze und den Anforderungen der Verbraucher festgelegt. Die Temperaturkurven werden nach den Maximaltemperaturen in den Vor- und Rücklaufleitungen benannt: 150/70, 95/70 ...

Schneiden Sie die Grafik im oberen Teil ab - wenn der Heizraum nicht genügend Kapazität hat.

Schneiden Sie die Grafik im unteren Teil ab - um die Funktionsfähigkeit von Warmwassersystemen sicherzustellen.

Die Heizsysteme arbeiten hauptsächlich nach dem 95/70-Zeitplan, um eine Durchschnittstemperatur im Heizgerät von 82,5 ° C bei -30 ° C sicherzustellen.

Wenn die erforderliche Temperatur in der Zuleitung von der Wärmequelle bereitgestellt wird, wird die erforderliche Temperatur in der Rückleitung vom Wärmeverbraucher mit seinem wärmeverbrauchenden System bereitgestellt. Wenn die Temperatur des vom Verbraucher zurückgeführten Wassers überschätzt wird, bedeutet dies den unbefriedigenden Betrieb seines Systems und führt zu Geldstrafen, da dies zu einer Verschlechterung des Betriebs der Wärmequelle führt. Gleichzeitig nimmt seine Effizienz ab. Daher gibt es spezielle Kontrollorganisationen, die überwachen, dass die wärmeverbrauchenden Systeme der Verbraucher die Rücklauftemperatur gemäß dem Temperaturplan oder niedriger ausgeben. In einigen Fällen ist jedoch beispielsweise eine solche Überschätzung zulässig. bei der Installation von Heizwärmetauschern.

Der Zeitplan 150/70 ermöglicht die Übertragung von Wärme von einer Wärmequelle mit geringerem Wärmeträgerverbrauch. Ein Wärmeträger mit einer Temperatur über 105 ° C kann jedoch nicht an Hausheizungssysteme geliefert werden. Daher wird der Zeitplan beispielsweise um 95/70 gesenkt. Das Absenken erfolgt durch Einbau eines Wärmetauschers oder Einmischen von Rücklaufwasser in die Versorgungsleitung.

Heizungsnetzhydraulik

Die Wasserzirkulation in Wärmeversorgungssystemen erfolgt über Netzpumpen an Kesselhäusern und Heizstellen. Da die Länge der Leitungen ziemlich groß ist, nimmt der Druckunterschied in den Vor- und Rücklaufleitungen, den die Pumpe erzeugt, mit dem Abstand von der Pumpe ab.

Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass der am weitesten entfernte Verbraucher den geringsten verfügbaren Druckabfall aufweist. Dh.Für den normalen Betrieb seiner wärmeverbrauchenden Systeme ist es erforderlich, dass sie den niedrigsten hydraulischen Widerstand haben, um den erforderlichen Wasserfluss durch sie sicherzustellen.

Berechnung von Plattenwärmetauschern für Heizsysteme

Heizwasser kann durch Erhitzen in einem Wärmetauscher hergestellt werden.

Wann Berechnung eines Plattenwärmetauschers zur Gewinnung von HeizwasserDie Anfangsdaten werden für die kälteste Zeit genommen, dh wenn die höchsten Temperaturen und dementsprechend der höchste Wärmeverbrauch erforderlich sind. Dies ist der schlimmste Fall für einen Wärmetauscher, der zum Heizen ausgelegt ist.

Eine Besonderheit bei der Berechnung eines Wärmetauschers für ein Heizsystem ist eine überschätzte Rücklauftemperatur auf der Heizseite. Dies ist absichtlich zulässig, da ein Oberflächenwärmetauscher das Rücklaufwasser im Prinzip nicht auf die Temperatur des Diagramms abkühlen kann, wenn Wasser mit der Temperatur des Diagramms auf der beheizten Seite in den Einlass zum Wärmetauscher eintritt. Normalerweise ist eine Differenz von 5-15 ° C zulässig.

Berechnung von Plattenwärmetauschern für Warmwassersysteme

Wann Berechnung von Plattenwärmetauschern für Warmwassersysteme Die anfänglichen Daten werden für die Übergangszeit genommen, dh wenn die Temperatur des zugeführten Kühlmittels niedrig ist (normalerweise 70 ° C), das kalte Wasser die niedrigste Temperatur hat (2-5 ° C) und das Heizsystem noch funktioniert - Dies sind Mai-September-Monate. Dies ist der schlechteste Modus für den Warmwasserwärmetauscher.

Die Auslegungslast für Warmwassersysteme wird anhand der Verfügbarkeit in der Anlage bestimmt, in der die Wärmetauscher der Speichertanks installiert sind.

In Abwesenheit von Tanks sind Plattenwärmetauscher für maximale Belastung ausgelegt. Das heißt, Wärmetauscher müssen das Wasser auch bei maximaler Wasseraufnahme erwärmen.

Bei Lagertanks sind Plattenwärmetauscher für eine stündliche Durchschnittslast ausgelegt. Die Speicherbehälter werden ständig nachgefüllt, um den Spitzenabzug auszugleichen. Die Wärmetauscher dürfen nur die Tanks versorgen.

Das Verhältnis der maximalen und durchschnittlichen Stundenlast erreicht in einigen Fällen das 4-5-fache.

Bitte beachten Sie, dass es bequem ist, Plattenwärmetauscher in unserem eigenen Berechnungsprogramm "Ridan" zu berechnen.