Apskaičiuojame koeficientą  1 iš šildymo garo pusės kondensacijos atveju ant n vertikalių vamzdžių pluošto, kurio aukštis H:


= 2,04
= 2,04
\u003d 6765 W / (m 2 K), (10)

čia , , , r – kondensato fizikiniai parametrai esant kondensato plėvelės temperatūrai tc, H – šildymo vamzdžių aukštis, m; t - temperatūrų skirtumas tarp šildymo garo ir vamzdžio sienelių (paimtas per 3 ... 8 0 С).

Funkcijos А t reikšmės vandeniui esant garų kondensacijos temperatūrai

Skaičiavimų teisingumas sprendžiamas lyginant gautą reikšmę  1 ir jos ribines vertes, kurios pateiktos 1 punkte.

Apskaičiuokime šilumos perdavimo koeficientą α 2 nuo vamzdžio sienelių iki vandens.

Tam reikia pasirinkti formos panašumo lygtį

Nu = ARe m Pr n (11)

Atsižvelgiant į Re skaičiaus reikšmę, nustatomas skysčio srauto režimas ir parenkama panašumo lygtis.

(12)

Čia n yra vamzdžių skaičius per 1 praėjimą;

d ext \u003d 0,025 - 20,002 \u003d 0,021 m - vidinis vamzdžio skersmuo;

Re > 10 4 turime stabilų turbulentinį vandens judėjimo režimą. Tada:

Nu = 0,023  Re 0,8  Pr 0,43 (13)

Prandtl skaičius apibūdina aušinimo skysčio fizinių parametrų santykį:

=
= 3,28. (14)

, , , s - vandens tankis, dinaminis klampumas, šilumos laidumas ir šiluminė talpa esant t žr.

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

Nusselto skaičius apibūdina šilumos perdavimą ir yra susietas su koeficientu  2 pagal išraišką:

Nu=
,  2 = =
\u003d 4130 W / (m 2 K) (15)

Atsižvelgdami į reikšmes  1,  2, vamzdžio sienelės storį  = 0,002 m ir jo šilumos laidumą  st, koeficientą K nustatome pagal formulę (2):

=
\u003d 2309 W / (m 2 K)

Gautą K reikšmę lyginame su šilumos perdavimo koeficiento ribomis, kurios nurodytos 1 dalyje.

Šilumos perdavimo paviršiaus plotą nustatome iš pagrindinės šilumos perdavimo lygties naudodami (3) formulę:

=
\u003d 29 m 2.

Vėlgi, pagal 4 lentelę pasirenkame standartinį šilumokaitį:

šilumos mainų paviršiaus plotas F = 31 m 2,

korpuso skersmuo D = 400 mm,

vamzdžio skersmuo d = 25 × 2 mm,

judesių skaičius z = 2,

bendras vamzdžių skaičius N = 100,

vamzdžių ilgis (aukštis) H = 4 m.

Rezervatas

(ploto riba turi būti 5 ... 25%).

4. Mechaninis šilumokaičio skaičiavimas

Skaičiuojant vidinį slėgį, korpuso sienelės storis  to tikrinamas pagal formulę:

 į =
+ C, (16)

čia p yra garų slėgis 4 0,098 \u003d 0,39 N / mm 2;

D n - išorinis korpuso skersmuo, mm;

 = 0,9 stiprumo koeficientas suvirinti;

 pridėti \u003d 87 ... 93 N / mm 2 - leistinas plieno įtempis;

C \u003d 2 ... 8 mm - korozijos padidėjimas.

 į =
+ 5 = 6 mm.

Priimame normalizuotą 8 mm sienelės storį.

Vamzdžių lakštai pagaminti iš lakštinio plieno. Plieninių vamzdžių lakštų storis imamas 15…35 mm. Jis parenkamas priklausomai nuo platėjančių vamzdžių skersmens d n ir vamzdžio žingsnio .

Atstumas tarp vamzdžių ašių (vamzdžio žingsnis) τ parenkamas priklausomai nuo išorinio vamzdžių skersmens d n:

τ = (1,2…1,4) d n, bet ne mažiau kaip τ = d n + 6 mm.

Normalus žingsnis vamzdžiams d n = 25 mm yra lygus τ = 32 mm.

 p =
.

Esant nurodytam 32 mm žingsniui, grotelių storis turi būti ne mažesnis kaip

 p =
= 17,1 mm.

Galiausiai priimame  p = 25 mm.

Skaičiuojant flanšines jungtis, jos pateikiamos pagal priveržimo varžto dydį. Įrenginiams, kurių skersmuo D in = 400 ... 2000 mm, flanšinėje jungtyje priimame plieninį varžtą M16.

Nustatykime leistiną 1 varžto apkrovą priveržiant:

q b \u003d (d 1 - c 1) 2 , (17)

kur d 1 \u003d 14 mm - vidinis varžto sriegio skersmuo;

c 1 = 2 mm - anglinio plieno varžtų konstrukcinė nuolaida;

 \u003d 90 N / mm 2 - leistinas tempimo įtempis.

q b = (14–2) 2  90 = 10174 N.

Kuplenovas N.I. mokslų daktaras, Motovitsky S.V. abiturientas
Tula Valstijos universitetas

Dėl savo privalumų sulankstomi plokšteliniai vandens šildytuvai (PVN) aktyviai išstumiami iš buitinės sistemosšilumos tiekimo tradiciniai vamzdiniai šilumokaičiai. Suteikdami kelis kartus didesnį pradinį šilumos perdavimo koeficientą, palyginti su vamzdiniais, šie šilumokaičiai yra daug „jautresni“ nuosėdų įtakai, šiluminė varža kuris smarkiai sumažina šilumos perdavimą.

Esant dideliam nuosėdų formavimo druskų ir korozijos produktų kiekiui vandenyje, kuris būdingas daugumai Rusijos Federacijos regionų, greitai pažeidžiamas projektinis HE veikimo režimas, šilumos perdavimo koeficiento sumažėjimas kompensuojamas padidinus. šildymo aušinimo skysčio temperatūroje arba jo srauto greičiu. Praktiškai tai ne visada įmanoma, todėl daugumoje atvejų būtina nuplauti.

Norint kompensuoti laipsnišką šilumos perdavimo koeficiento mažėjimą, reikalinga šilumos mainų paviršiaus ∆F riba.

Vidaus praktika užsakyti karinius gaminius pagal anketas buvo pasiskolinta iš užsienio, neatsižvelgiant į tai savo patirtį tie. šilumos mainų paviršiaus rezervo arba nėra, arba jis sudaro 2-10 % skaičiuojamo švaraus paviršiaus F 0 .

Iš greitaeigių vandens šildytuvų eksploatavimo patirties žinoma, kad dėl prastos nuosėdų apdorojimo kokybės vanduo iš čiaupošilumos perdavimo koeficientas mažėja gana greitai. Taigi, remiantis duomenimis, esant vidutinei vandens kokybei centrinėje Maskvos šilumos stotyje, ji per 4 eksploatavimo mėnesius sumažėjo 45–50%. Iš to išplaukia, kad esant pastovioms pradinėms šilumnešių temperatūroms, reikiamą vandens šildymo temperatūrą galima užtikrinti tik su 100% marža, lyginant su skaičiuojama šilumokaičio paviršiaus verte.

Nepakankama ∆F atsarga sukels trumpą praplovimo laikotarpį ir poreikį dažnai plauti vandens šildytuvą; pervertinta ∆F vertė sumažins praplovimų skaičių, tačiau tuo pačiu padidės pradinės HP sąnaudos.

Yra žinoma, kad plokštelinių vandens šildytuvų kaina yra pagrindinė įrangos išlaidų dalis. šilumos punktas, tuo pačiu cheminio plovimo kaina, kaip rodo patirtis, taip pat yra nemaža. Todėl ekonomiškai pagrįsta šilumos mainų paviršių nustatyti, atsižvelgiant į faktinį apnašų susidarymo intensyvumą ir reguliaraus jo praplovimo poreikį.

Tokio nustatymo metodikos pagrindas – užtikrinti minimalias metines šilumos mainų paviršiaus rezervo ∆F nusidėvėjimo sąnaudas ir reguliaraus vandens šildytuvo plovimo išlaidas; šią sąlygą tenkina sąnaudų lygybė

kur MP nusidėvėjimo koeficientas, %/100; , - šilumos mainų paviršiaus 1m 2 kaina ir praplovimo kaina, rub./m 2; - skaičiuojamasis šilumos mainų paviršius, kai nėra nuosėdų, m 2; , - trukmė persipylimo laikotarpis ir metinė HP veikla, d.

Esant nurodytoms pradinėms temperatūroms ir šilumnešio debitams, įvykdžius sąlygą bus užtikrintas reikiamas vandens šildymo efektyvumo koeficientas su šilumos perdavimo koeficiento sumažėjimu nuo suformuotos skalės.

(2)

kur , - šilumos perdavimo koeficientai nesant mastelio ir kai atsiranda.

Šiluminis atsparumas šilumos perdavimui

(3)

kur , - šilumos perdavimo su švariu paviršiumi šiluminė varža ir apnašų sluoksnio šiluminė varža.

Pakeitę (3) į (2) lygtį, gauname

(5)

Pakeitę (5) į (1a) lygtį, gauname

Apnašų susidarymo intensyvumą lemia vandens kokybė, temperatūra ir HE veikimo hidrauliniai režimai. Pasibaigus tarpinio praplovimo periodui, apnašų sluoksnio atsparumas, kurio storis atitinka priimtą matematinis modelis galima apskaičiuoti pagal lygtį:

kur , - apnašų susidarymo ir nuplovimo greitis; - skalės šilumos laidumo koeficientas.

Remiantis literatūra ir tyrimais

čia , - eksperimentinės konstantos, - nuosėdas formuojančių druskų koncentracija vandenyje, kg/m 3 ; - šlyties įtempis ant skalės paviršiaus, Pa; - vandens temperatūra, ˚С.

Šiluminė varža patogiai išreiškiama kaip

kur yra šildomo „šalto“ ir šildymo aušinimo skysčių greičių santykis; - šalto aušinimo skysčio greitis; - kiekių rinkinys, apibūdinantis termofizines aušinimo skysčio charakteristikas ir HPV plokštės konstrukcines ypatybes; - plokštės sienelės šiluminė varža.

(6) lygtis, į ją pakeitus (7) ir (10), jos dešinėje ir kairėje dalyse yra viena nežinoma reikšmė - perpylimo laikotarpio trukmė - ir leidžia, turint duotus pradinius duomenis, nustatyti tinkamą jos reikšmę.

Pagrindiniai ekonominiai veiksniai, lemiantys vertę, yra 1 m 2 šilumos mainų paviršiaus kaina ir nuplovimo kaina, rub./m 2 .

1 paveiksle pavaizduoti ekonomiškai pagrįstos perpylimo laikotarpio trukmės skaičiavimo rezultatai, kai šildomo aušinimo skysčio greitis ω x = 0,4 m/s, priklausomai nuo lemiančių verčių.

1 pav. Ekonomiškai perspektyvios santykinės šilumos mainų paviršiaus ribinės vertės ∆F / F 0 ir plokščio vandens šildytuvo, skirto karštam vandeniui tiekti, tarpinio praplovimo laikotarpio trukmės τ mpr priklausomybė

Pastaba:

1) Skaičiavimas atliktas esant ω x = 0,4 m/s M10-BFG tipo plokštėms.

2) Pradiniai duomenys:

C=0,00357 kg/m 3; a m = 0,19; λ n \u003d 1,05 W / (m ˚ C); =12,7·10 -10; A=13374.

Didėjant savitoms šilumos mainų paviršiaus praplovimo sąnaudoms, ekonomiškai pagrįstas tarpinio praplovimo laikotarpis didėja, o nurodytos priklausomybės leidžia kiekybiškai įvertinti šio laikotarpio trukmę.

Kita vertus, esant didelei šilumokaičio kainai, kuri atsiranda mažėjant vienos plokštės plotui, sumažėja ekonomiškai įmanomo šilumos mainų paviršiaus rezervo vertė, specifinės lemiančių faktorių reikšmės. o nuo jų priklausančios reikšmės parodytos diagramose. Iš šių duomenų visų pirma išplaukia, kad norint pateikti reikiamą temperatūros režimas karšto vandens tiekimas, net esant vidutinio kietumo vandentiekio vandeniui ir kas mėnesį nuplaunant, šilumos mainų paviršiaus rezervas turi būti ne mažesnis kaip 60%, palyginti su jo verte ne masto veikimo režimu.

Pažymėtina, kad HPV hidraulinio pasipriešinimo padidėjimas, susijęs su masto susidarymu ekonomiškai pagrįstomis perplovimo laikotarpio trukmėmis, yra nereikšmingas, nes vidutiniškai tarpsluoksnių kanalų srauto plotas sumažėja 4–8%.

Literatūra

1. Žadnovas O.V. "Plokšteliniai šilumokaičiai - subtilus reikalas" // "Šilumos tiekimo naujienos" -2005., -N 3.-c.39-53.

2. Černyševas D.V. „Masto susidarymo plokšteliniuose vandens šildytuvuose prognozavimas, siekiant pagerinti jų darbo patikimumą“ Diss. technikos mokslų kandidatas 05.23.03 - Tula, 2002. - 199p.

3. Bazhan P.I., Kanevets G.E., Seliverstov V.M. Šilumokaičių vadovas. -M.: Mashinostroenie, 1989 m.

4. Čistjakovas N.N. ir kt.. Karšto vandens tiekimo sistemų efektyvumo didinimas. M., Stroyizdat, 1988 m.

Prieš pirkdami šilumokaitį klientai palygina skirtingų tiekėjų ir gamintojų pasiūlymus, atsiųsdami jiems pradinius duomenis. „Astera“, patyrusi įmonė, pristato šešias savybes, kurios turi įtakos galutinė kaina prekių ir į kurias pirmiausia reikia atkreipti dėmesį, kad noras sutaupyti nevirstų dvigubomis išlaidomis.

Šilumokaičių kaina susideda iš inžinerinių sąnaudų ir komercinio komponento. Šis straipsnis apima pirmąjį aspektą.

• Šilumos mainų plokščių storis ir jų gamybos medžiaga

Plokštės storis yra pirmas dalykas, į kurį atkreipiate dėmesį renkantis šilumokaitį. Kuo jis storesnis, tuo didesnė įrangos kaina. Taip yra dėl dviejų veiksnių:

• Didesnė metalo masė plokščių gamybai;
• Daugiau plokščių kokybiškam šilumos perdavimui per sienelės storį ir reikiamai galiai pasiekti.

Vidutinis plokštės storis yra 0,5 mm. Didelio dydžio DN 150 ir aukštesnio dydžio šilumokaičiai, kuriems reikalingas didelis darbinis slėgis, komplektuojami su 0,6 mm plokštėmis. Esant slėgiui 10 kgf / cm² ir DN iki 150, leistinas 0,4 mm storis. Kuo plonesnės plokštės, tuo mažiau šilumos mainų įrangos resursų.

Dažniausiai naudojama plokštelių medžiaga yra Nerūdijantis plienas prekės ženklas AISI316. Tačiau kai kurie gamintojai jį pakeičia AISI304 rūšimi. Jis kainuoja pigiau, jame yra mažiau nikelio ir molibdeno, o tai reiškia, kad medžiaga yra jautresnė korozijai. Jei šilumokaitis eksploatuojamas idealiomis aplinkos sąlygomis, tai priimtina. Bet kalbant apie karšto vandens sistemą (o ten naudojamas chloras), kyla pavojus, kad įranga tarnaus neilgai. Kad nepatektų į netvarką, rekomenduojama atidžiai pastudijuoti ir pažiūrėti, iš kokio plieno pagamintos plokštės.

• Darbinis slėgis

Šilumokaičio tipas, matmenys ir kaina priklauso nuo darbinio slėgio. Kuo jis žemesnis, tuo įranga pigesnė. Todėl reikia iš anksto nuspręsti, kurio parametro reikia. Minimumas darbinis slėgis yra 6 kgf/cm². Atitinkamai, toks aparatas yra pats prieinamiausias, nes jame naudojamos plonos plokštės ir plokštės.

• Šiluminės energijos perdavimo koeficientas

Šilumos perdavimo koeficientui apskaičiuoti naudojami keli duomenys:

• šilumokaičio galia;
• temperatūros delta;
• Paviršiaus marža ir energijos suvartojimas;
• Jungties skersmuo;
• Skysčių judėjimo greitis ir kt.

Šis rodiklis apskaičiuojamas pagal formulę. Kuo jis aukštesnis, tuo geresnis našumasšilumokaitis. Didėjant skysčio judėjimo kanaluose greičiui, šilumos perdavimas didėja. Greitį galima padidinti sumažinus kanalų, t.y. plokščių, skaičių.

minusas didelis greitis skysčio srautas yra greitesnis nuosėdų nusėdimas ant sienų. Todėl šiluminė įranga kainuos pigiau, tačiau eksploatacijos kaina padidės dėl kanalų užsikimšimo magnio ir kalcio druskomis. Kartkartėmis prireiks sulankstomo valymo.

Jis yra efektyvus, tačiau jo šilumos perdavimo koeficientas realiai neviršija 7000 W / m2 K. Todėl, jei gamintojas siūlo įrangą, kurios koeficientas yra 10000 W / m2 K, tai turėtų įspėti.

• Atsarginis paviršius šilumos mainams

Geras šilumokaitis turi turėti 10-15% šilumos mainų paviršiaus maržos. Jeigu gamintojas užsibrėžė tikslą sumažinti gaminių savikainą, tuomet duotas parametras priartės prie nulio. Šilumos mainų įrangos ekspertų teigimu, nulinė vertė yra pirkėjo apgaulė, nes su klaida tokiuose rodikliuose kaip apkrovos skaičiavimas, per mažas šildymas optimali temperatūra aušinimo skysčio, įrenginys gali tiesiog neveikti. Netgi paviršiaus užterštumas neigiamai paveiks jo veikimą.

• Slėgio praradimas

Δ p reiškia slėgio nuostolių dydį arba aukštį. Jis matuojamas m.w.s. arba Pa. Klientas nurodo reikiamą indikatorių klausimynas.

Jei operacija reikalauja minimalaus slėgio sumažinimo arba praradimo, šilumokaityje turi būti daug plokščių. Jei slėgis nesikeičia didelės svarbos, tuomet galime apsiriboti kompaktiškesne, o tai reiškia pigesne šilumos mainų įranga.

Kaip plokščių skaičius veikia slėgio praradimą? Tam yra gana paprastas paaiškinimas. Kuo daugiau plokščių, tuo daugiau kanalų tarp plokščių. Tam tikro skysčio tūrio pratekėjimas yra mažesnis pasipriešinimas, todėl slėgio nuostoliai yra nereikšmingi.

Perkant įrangą reikia būti atidiems ir slėgio nuostolius palyginti su anketoje nurodytais duomenimis. Priešingu atveju kai kurie nesąžiningi gamintojai gali nurodyti šiek tiek pervertintas vertes ir sumažinti pirkėjo įrangos kainą. Tačiau paprastai didelio slėgio praradimas yra labai nepageidautinas.

• Nominalus skersmuo

Šis indikatorius kartais vadinamas jungties skersmeniu. Jis turi būti nustatytas pagal formulę. Tai priklauso nuo to, kokius parametrus nustato potencialus klientas. Skaičiavimo būdas atskleidžia, ar reikalingas vienareikšmis DN indikatorius, ar galima pasirinktinai naudoti antrą dydį, kuris skiriasi vardiniu skersmeniu. Pastaruoju atveju, jei leistina mažesnė atkarpa, prie jos sustoja. Taigi šilumokaitis su DN65 yra pigesnis nei įranga su DN100. Taip yra dėl to, kad kuo didesnis skerspjūvis, tuo didesnė plokštė šiluminė įranga.

Reikia apsvarstyti kitą akimirką: susiaurėjus skerspjūviui vamzdžiuose, skysčio srautas didėja. Dėl to slėgis dar labiau sumažės. Jei šiluminė įranga veikia ilgai, plokštė, esanti šalia srauto sekcijos, gali būti sunaikinta.

Išvada

Norint kompetentingai palyginti siūlomus šilumokaičių gamyklų variantus, rekomenduojame visada nepamiršti, ar įranga atitinka jai keliamus tikslus. Būtent:

• Plieno ir plokštės storis: geresnis plienas AISI316 klasė, kurios storis ne mažesnis kaip pusė milimetro.
• Slėgis plokštėse turi atitikti reikiamas charakteristikas.
• Kuo šilumos perdavimo koeficientas arčiau 7000 W / m2 K, tuo geriau.
• Optimali paviršiaus riba yra 10-15%.
• Slėgio nuostolių parametras priklauso nuo eksploatavimo sąlygų ir yra nustatomas kliento.
• Jungties skersmuo priklauso nuo užduočių, tačiau reikia turėti omenyje, kad kuo mažesnis PS, tuo daugiau bus prarastas slėgis ir plokštės susidėvės anksčiau.

Bendrovė „Astera“ tikisi, kad straipsnis bus jums naudingas ir, remdamiesi šiomis šešiomis savybėmis, jūs jį sukursite teisingas pasirinkimasšilumos mainų įranga.

Šiuo metu šilumokaičio apskaičiavimas trunka ne ilgiau kaip penkias minutes. Bet kuri tokią įrangą gaminanti ir parduodanti organizacija, kaip taisyklė, kiekvienam pateikia savo atrankos programą. Jį galima nemokamai atsisiųsti iš įmonės svetainės arba jų technikas atvyks į jūsų biurą ir nemokamai įdiegs. Tačiau kiek teisingas tokių skaičiavimų rezultatas, ar juo galima pasitikėti ir ar gamintojas negudrauja konkurse kovodamas su konkurentais? Norint patikrinti elektroninį skaičiuotuvą reikia žinių ar bent supratimo apie šiuolaikinių šilumokaičių skaičiavimo metodiką. Pabandykime išsiaiškinti detales.

Kas yra šilumokaitis

Prieš atlikdami šilumokaičio skaičiavimą, prisiminkime, koks tai įrenginys? Šilumos ir masės perdavimo aparatas (dar žinomas kaip šilumokaitis arba TOA) yra prietaisas, skirtas šilumai perduoti iš vieno aušinimo skysčio į kitą. Keičiantis šilumnešių temperatūroms, keičiasi ir jų tankis bei atitinkamai medžiagų masės rodikliai. Štai kodėl tokie procesai vadinami šilumos ir masės perdavimu.

Šilumos perdavimo tipai

Dabar pakalbėkime apie tai – jų yra tik trys. Radiacinis – šilumos perdavimas dėl radiacijos. Pavyzdžiui, apsvarstykite galimybę priimti degintis paplūdimyje šiltą vasaros dieną. O tokių šilumokaičių netgi galima rasti rinkoje (vamzdiniai oro šildytuvai). Tačiau dažniausiai gyvenamosioms patalpoms, kambariams bute šildyti perkame alyvą arba elektriniai radiatoriai. Tai kitokio šilumos perdavimo pavyzdys – jis gali būti natūralus, priverstinis (gaubtas, o dėžutėje yra šilumokaitis) arba mechaniškai varomas (pavyzdžiui, su ventiliatoriumi). Pastarasis tipas yra daug efektyvesnis.

Tačiau labiausiai efektyvus metodasšilumos perdavimas yra šilumos laidumas, arba, kaip jis taip pat vadinamas, laidumas (iš anglų kalbos laidumas - "laidumas"). Bet kuris inžinierius, kuris ketina atlikti šilumokaičio šiluminį skaičiavimą, pirmiausia galvoja apie tai, kaip pasirinkti efektyvi įranga minimaliais matmenimis. O tai pasiekti įmanoma būtent dėl ​​šilumos laidumo. To pavyzdys – šiandien efektyviausias TOA – plokšteliniai šilumokaičiai. Plokštelinis šilumokaitis, pagal apibrėžimą, yra šilumokaitis, kuris per juos skiriančią sienelę perduoda šilumą iš vieno aušinimo skysčio į kitą. Maksimalus galimas kontaktinis plotas tarp dviejų terpių kartu su teisingai parinktomis medžiagomis, plokštės profiliu ir storiu leidžia sumažinti pasirinktos įrangos matmenis išlaikant originalą. specifikacijas reikalingas technologiniame procese.

Šilumokaičių tipai

Prieš apskaičiuojant šilumokaitį, jis nustatomas pagal jo tipą. Visus TOA galima suskirstyti į dvi dideles grupes: rekuperacinius ir regeneracinius šilumokaičius. Pagrindinis skirtumas tarp jų yra toks: regeneraciniuose TOA šilumos mainai vyksta per sienelę, skiriančią du aušinimo skysčius, o regeneracinėse dvi terpės turi tiesioginį sąlytį viena su kita, dažnai maišosi ir reikalauja vėlesnio atskyrimo specialiuose separatoriuose. skirstomi į maišomuosius ir į šilumokaičius su antgaliu (stacionarius, krentančius arba tarpinius). Grubiai tariant, kibiras karštas vanduo, veikiamas šalčio, arba stiklinė karštos arbatos, pastatyta atvėsti į šaldytuvą (niekada to nedarykite!) – tai tokio maišymo TOA pavyzdys. O arbatą supylę į lėkštę ir tokiu būdu aušinant, gauname regeneracinio šilumokaičio su antgaliu pavyzdį (lėkštė šiame pavyzdyje atlieka purkštuko vaidmenį), kuris pirmiausia susisiekia su aplinkiniu oru ir paima jo temperatūrą, ir tada atima dalį šilumos iš karštos arbatos, supiltos į ją, siekdamas, kad abi terpės būtų šiluminėje pusiausvyroje. Tačiau, kaip jau išsiaiškinome anksčiau, efektyviau panaudoti šilumos laidumą perduodant šilumą iš vienos terpės į kitą, todėl šiandien naudingiausios (ir plačiausiai naudojamos) šilumos perdavimo požiūriu TOA, žinoma, yra regeneracinės. vieni.

Šiluminis ir konstrukcinis projektavimas

Bet koks rekuperacinio šilumokaičio skaičiavimas gali būti atliktas remiantis šiluminių, hidraulinių ir stiprumo skaičiavimų rezultatais. Jie yra esminiai, privalomi projektuojant naują įrangą ir yra tolesnių panašių įrenginių linijos modelių skaičiavimo metodikos pagrindas. Pagrindinė užduotis terminis skaičiavimas TOA yra reikiamo šilumos mainų paviršiaus ploto nustatymas tvarus darbasšilumokaitis ir priežiūra reikiamus parametrus išeiti iš žiniasklaidos. Gana dažnai tokiuose skaičiavimuose inžinieriams pateikiamos savavališkos būsimos įrangos svorio ir dydžio charakteristikų reikšmės (medžiaga, vamzdžio skersmuo, plokštės matmenys, pluošto geometrija, pelekų tipas ir medžiaga ir kt.), todėl po to, kai šilumos skaičiavimas, jie dažniausiai atlieka konstruktyvų šilumokaičio skaičiavimą. Galų gale, jei pirmajame etape inžinierius apskaičiavo reikiamą paviršiaus plotą tam tikram vamzdžio skersmeniui, pavyzdžiui, 60 mm, o šilumokaičio ilgis pasirodė apie šešiasdešimt metrų, tada būtų logiškiau manyti, kad perėjimas prie kelių pralaidų šilumokaičio arba prie apvalkalo ir vamzdžio tipo, arba norint padidinti vamzdžių skersmenį.

Hidraulinis skaičiavimas

Hidrauliniai arba hidromechaniniai, taip pat aerodinaminiai skaičiavimai atliekami siekiant nustatyti ir optimizuoti hidraulinius (aerodinaminius) slėgio nuostolius šilumokaityje, taip pat apskaičiuoti energijos sąnaudas jiems įveikti. Bet kokio kelio, kanalo ar vamzdžio, skirto aušinimo skysčiui pratekėti, apskaičiavimas iškelia pagrindinę žmogaus užduotį - sustiprinti šilumos perdavimo procesą šioje srityje. Tai yra, viena terpė turi perduoti, o kita gauti kuo daugiau šilumos per minimalų savo tekėjimo laikotarpį. Tam dažnai naudojamas papildomas šilumos mainų paviršius, išvystyto paviršiaus briaunos pavidalu (siekiant atskirti ribinį laminarinį posluoksnį ir padidinti srauto turbulenciją). Optimalus hidraulinių nuostolių, šilumos mainų paviršiaus ploto, svorio ir dydžio charakteristikų bei pašalintos šiluminės galios balanso santykis yra terminio, hidraulinio ir konstrukcinio TOA skaičiavimo derinio rezultatas.

Tyrimo skaičiavimai

TOA tyrimo skaičiavimai atliekami remiantis gautais šiluminių ir patikros skaičiavimų rezultatais. Paprastai jie būtini norint atlikti paskutinius suprojektuoto aparato konstrukcijos pakeitimus. Jie taip pat atliekami siekiant pataisyti visas lygtis, kurios yra įtrauktos į įgyvendintą TOA skaičiavimo modelį, gautą empiriškai (pagal eksperimentinius duomenis). Atliekant tiriamuosius skaičiavimus, atliekama dešimtys, o kartais ir šimtai skaičiavimų pagal specialųjį planą, parengtą ir gamyboje įdiegtą pagal matematinę eksperimentų planavimo teoriją. Rezultatai atskleidžia įtaką įvairios sąlygos ir fiziniai dydžiai apie TOA veiklos rodiklius.

Kiti skaičiavimai

Skaičiuodami šilumokaičio plotą, nepamirškite apie medžiagų atsparumą. TOA stiprumo skaičiavimai apima projektuojamo mazgo įtempių, sukimo patikrinimą, ar būsimojo šilumokaičio detalėms ir mazgams pritaikyti didžiausi leistini darbiniai momentai. Esant minimaliems matmenims, gaminys turi būti tvirtas, stabilus ir garantuotas saugus darbasįvairiomis, net ir pačiomis intensyviausiomis eksploatavimo sąlygomis.

Norint nustatyti, atliekamas dinaminis skaičiavimas įvairių savybiųšilumokaitis įvairiais jo veikimo režimais.

Šilumokaičių projektavimo tipai

Rekuperacinį TOA pagal dizainą galima suskirstyti į pakankamai didelis skaičius grupėse. Garsiausi ir plačiausiai naudojami yra plokšteliniai šilumokaičiai, oriniai (vamzdiniai briaunos), korpusiniai šilumokaičiai, „vamzdis vamzdyje“, apvalkalas ir plokštė ir kt. Taip pat yra egzotiškesnių ir labai specializuotų tipų, tokių kaip spiralinis (spiralinis šilumokaitis) arba scraped tipas, kurie veikia su klampiomis ar taip pat daugeliu kitų tipų.

Šilumokaičiai "vamzdis vamzdyje"

Apsvarstykite paprasčiausią šilumokaičio „vamzdis vamzdyje“ skaičiavimą. Struktūriškai šis TOA tipas yra maksimaliai supaprastintas. Paprastai karštas aušinimo skystis patenka į vidinį aparato vamzdį, kad būtų sumažintas nuostolis, ir į korpusą arba į išorinis vamzdis, paleiskite aušinimo skystį. Inžinieriaus užduotis šiuo atveju yra sumažinta iki tokio šilumokaičio ilgio nustatymo pagal apskaičiuotą šilumos mainų paviršiaus plotą ir duotus skersmenis.

Čia verta pridurti, kad termodinamikoje įvedama idealaus šilumokaičio sąvoka, tai yra begalinio ilgio aparatas, kuriame šilumnešiai dirba priešpriešine srove, o temperatūrų skirtumas tarp jų yra visiškai išdirbtas. „Vamzdis vamzdyje“ konstrukcija geriausiai atitinka šiuos reikalavimus. Ir jei aušinimo skysčius paleisite priešinga srove, tai bus vadinamasis „tikrasis priešpriešinis srautas“ (o ne kryžminis, kaip plokštėje TOA). Temperatūros galvutė efektyviausiai išdirbama tokiu judėjimo organizavimu. Tačiau skaičiuojant šilumokaitį „vamzdis vamzdyje“ reikia būti realistams ir nepamiršti logistikos komponento bei montavimo paprastumo. Euro sunkvežimio ilgis – 13,5 metro, ir ne visi Techniniai pastatai pritaikyta tokio ilgio slydimui ir įrengimui.

Korpuso ir vamzdžio šilumokaičiai

Todėl labai dažnai tokio aparato apskaičiavimas sklandžiai patenka į apvalkalo ir vamzdžio šilumokaičio skaičiavimą. Tai aparatas, kurio vamzdžių pluoštas yra viename korpuse (korpuse), plaunamas įvairiais aušinimo skysčiais, priklausomai nuo įrangos paskirties. Pavyzdžiui, kondensatoriuose šaltnešis paleidžiamas į korpusą, o vanduo – į vamzdelius. Naudojant šį laikmenų judėjimo būdą, patogiau ir efektyviau valdyti aparato veikimą. Priešingai, garintuvuose šaltnešis užverda vamzdeliuose, o juos plauna atvėsęs skystis (vanduo, sūrymai, glikoliai ir kt.). Todėl korpuso ir vamzdžio šilumokaičio skaičiavimas sumažinamas iki minimumo sumažinant įrangos matmenis. Žaisdamas su korpuso skersmeniu, vidinių vamzdžių skersmeniu ir skaičiumi bei aparato ilgiu, inžinierius pasiekia apskaičiuotą šilumos mainų paviršiaus ploto reikšmę.

Oro šilumokaičiai

Vienas iš populiariausių šiandien šilumokaičiai yra vamzdiniai šilumokaičiai su briaunomis. Jie taip pat vadinami gyvatėmis. Ten, kur jie ne tik montuojami, pradedant nuo fan coil blokų (iš anglų kalbos ventiliatorius + coil, t. y. „ventiliatorius“ + „ritė“) vidaus blokai split sistemos ir baigiant milžiniškais rekuperatoriais dūmų dujos(šilumos pašalinimas iš karšto išmetamųjų dujų ir jo perdavimas šildymo reikmėms) kogeneracinėse elektrinėse. Štai kodėl gyvatuko šilumokaičio apskaičiavimas priklauso nuo pritaikymo, kuriame šis šilumokaitis pradės veikti. Pramoniniai oro aušintuvai (VOP), sumontuoti šoko mėsos šaldymo kamerose, in šaldikliai žemos temperatūros ir kitose maisto šaldymo patalpose reikia tam tikrų dizaino elementai savo spektaklyje. Atstumas tarp lamelių (pelekų) turi būti maksimalus, kad būtų ilgesnis laikas nuolatinis darbas tarp atitirpinimo ciklų. Duomenų centrų (duomenų apdorojimo centrų) garintuvai, priešingai, yra pagaminti kuo kompaktiškesni, maksimaliai sumažinant tarpsluoksnius atstumus. Tokie šilumokaičiai veikia „švariose zonose“, apsuptose filtrų. smulkus valymas(iki HEPA klasės), todėl šis skaičiavimas atliekamas didžiausią dėmesį skiriant matmenų sumažinimui.

Plokšteliniai šilumokaičiai

Šiuo metu plokštelinių šilumokaičių paklausa yra stabili. Savaip dizainas jie yra pilnai sulankstomi ir pusiau suvirinami, lituojami variu ir nikeliu, suvirinami ir lituojami difuzijos būdu (be litavimo). Plokštelinio šilumokaičio terminis skaičiavimas yra gana lankstus ir nesukelia jokių ypatingų sunkumų inžinieriams. Atrankos procese galite žaisti su plokščių tipu, kanalo perforavimo gyliu, pelekų tipu, plieno storiu, skirtingos medžiagos, o svarbiausia – daugybė skirtingų dydžių standartinių dydžių įrenginių modelių. Tokie šilumokaičiai yra žemi ir platūs (skirta šildymas garais vandens) arba aukštas ir siauras (atskiriantys šilumokaičius oro kondicionavimo sistemoms). Jie dažnai naudojami aplinkai su fazių perėjimas, tai yra kaip kondensatoriai, garintuvai, aušintuvai, išankstiniai kondensatoriai ir tt Atlikti dviejų fazių šilumokaičio šiluminį skaičiavimą yra šiek tiek sunkiau nei skysčio-skysčio tipo šilumokaitį, tačiau patyrusiam inžinieriui ši užduotis yra išspręsta ir nesukelia ypatingų sunkumų. Norėdami palengvinti tokius skaičiavimus, šiuolaikiniai dizaineriai naudoja inžinerines kompiuterines duomenų bazes, kuriose galite rasti daug reikalingos informacijos, įskaitant bet kokio šaltnešio būsenos diagramas bet kokio diegimo metu, pavyzdžiui, „CoolPack“ programą.

Šilumokaičio skaičiavimo pavyzdys

Pagrindinis skaičiavimo tikslas yra apskaičiuoti reikiamą šilumos mainų paviršiaus plotą. Šiluminė (šaldymo) galia dažniausiai nurodoma techninėje užduotyje, tačiau savo pavyzdyje ją apskaičiuosime, taip sakant, norėdami patikrinti patį techninį užduotį. Kartais taip pat atsitinka, kad klaida gali patekti į šaltinio duomenis. Viena iš kompetentingo inžinieriaus užduočių – surasti ir ištaisyti šią klaidą. Kaip pavyzdį apskaičiuokime "skystis-skystis" tipo plokštelinį šilumokaitį. Tegul tai yra slėgio pertraukiklis daugiaaukštis pastatas. Norint iškrauti įrangą slėgiu, šis metodas labai dažnai naudojamas dangoraižių statyboje. Vienoje šilumokaičio pusėje turime vandenį, kurio įleidimo temperatūra Tin1 = 14 ᵒС ir išleidimo temperatūrą Тout1 = 9 ᵒС, o debitas G1 = 14 500 kg / h, o kitoje - taip pat vanduo, bet tik su šiais parametrais: Тin2 = 8 ᵒС, Тout2 = 12 ᵒС, G2 = 18 125 kg/val.

Reikiamą galią (Q0) apskaičiuojame pagal šilumos balanso formulę (žr. paveikslą aukščiau, 7.1 formulė), kur Ср - specifinė šiluma(lentelės vertė). Skaičiavimų paprastumui imame sumažintą šiluminės talpos reikšmę Срв = 4,187 [kJ/kg*ᵒС]. Mes tikime:

Q1 \u003d 14 500 * (14 - 9) * 4,187 \u003d 303557,5 [kJ / h] \u003d 84321,53 W \u003d 84,3 kW - pirmoje pusėje ir

Q2 \u003d 18 125 * (12 - 8) * 4,187 \u003d 303557,5 [kJ / h] \u003d 84321,53 W \u003d 84,3 kW - antroje pusėje.

Atkreipkite dėmesį, kad pagal (7.1) formulę Q0 = Q1 = Q2, nepriklausomai nuo to, kurioje pusėje buvo atliktas skaičiavimas.

Toliau pagal pagrindinę šilumos perdavimo lygtį (7.2) randame reikiamą paviršiaus plotą (7.2.1), kur k yra šilumos perdavimo koeficientas (imtas lygus 6350 [W / m 2 ]), ir ΔТav.log. - vidutinis logaritminis temperatūros skirtumas, apskaičiuotas pagal (7.3) formulę:

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

F tada \u003d 84321 / 6350 * 1,4428 \u003d 9,2 m 2.

Tuo atveju, kai šilumos perdavimo koeficientas nežinomas, plokštelinio šilumokaičio skaičiavimas yra šiek tiek sudėtingesnis. Pagal (7.4) formulę atsižvelgiame į Reinoldso kriterijų, kur ρ yra tankis, [kg / m 3], η yra dinaminis klampumas, [N * s / m 2], v yra terpės greitis kanalas, [m / s], d cm - sudrėkinto kanalo skersmuo [m].

Naudodami lentelę ieškome mums reikalingos Prandtl kriterijaus reikšmės ir, naudodami (7.5) formulę, gauname Nuselto kriterijų, kur n = 0,4 - skysčio šildymo sąlygomis, o n = 0,3 - skysčio sąlygomis. aušinimas.

Toliau pagal (7.6) formulę apskaičiuojamas šilumos perdavimo koeficientas iš kiekvieno aušinimo skysčio į sieną, o pagal (7.7) formulę apskaičiuojamas šilumos perdavimo koeficientas, kurį pakeičiame į (7.2.1) formulę, kad apskaičiuotų šilumos perdavimo koeficientą. šilumos mainų paviršiaus plotas.

Šiose formulėse λ yra šilumos laidumo koeficientas, ϭ yra kanalo sienelės storis, α1 ir α2 yra šilumos perdavimo iš kiekvieno šilumos nešiklio į sieną koeficientai.

Puslapis 1

Šilumos mainų paviršiaus rezervas neturi viršyti 20 / viso ploto. Per didelis šilumos perdavimo paviršių kiekis sukelia pulsuojantį garų ir skysčių mišinio tiekimą iš reboilerio į kolonėlę, o tai kartais sukelia staigų koeficiento sumažėjimą. naudingas veiksmas stulpelius.

Norint sukurti šilumos mainų paviršiaus rezervą, ilgį galima padidinti. Be to, reikia atsižvelgti į ilgio padidėjimą dėl srauto skirstytuvų bloko galuose.

Skaičiuojant pagal šią formulę gaunamas šilumos mainų paviršiaus rezervas. Turint gerą dujų paskirstymo įrenginį, jis gali būti nereikalingas.

Skaičiuojant pagal šią formulę gaunamas šilumos mainų paviršiaus rezervas. Turint gerą dujų paskirstymo įrenginį, oi gali būti nereikalingas.

Jungčių skaičius imamas i 7, tuo tarpu bus šiek tiek šilumos mainų paviršiaus rezervo.

Priimame nuorodų skaičių r 7; tokiu atveju liks tam tikras šilumos mainų paviršiaus rezervas.

Esant dideliam garo judėjimo greičiui (ip10 m [sek., tiksliau rd 30), jei garai juda iš viršaus į apačią, šilumos perdavimas didėja ir apskaičiavimas pagal formules (VII-116) - (VII-120) suteikia šilumos mainų ribą. paviršius.

Katiluose su maža šilumos mainų paviršiaus marža, papildomai cirkuliacijos srautai, kad tarp kolonėlės ir katilo įleidimo angos nebūtų įrengti ribotuvai.

Dėl to, kad skaičiuojamas reversinis šilumokaitis, praėjimai aukšti ir žemas spaudimas turi būti simetriškas. Turi būti numatyta 20 % šilumos mainų paviršiaus marža.

Šilumos mainų paviršiaus rezervo trūkumas taip pat lemia normalių objekto eksploatavimo sąlygų pažeidimą. Taigi kondensatorius, turintis nedidelę šilumos mainų paviršiaus maržą, pasižymi netolygiu srautų pasiskirstymu ir aukštas kraujo spaudimas inertinės dujos.

Dujinių oro aušintuvų terminis skaičiavimas atliekamas pagal instituto VNIIneftemash Oro aušintuvų terminio ir aerodinaminio skaičiavimo metodą. Šiluminiame skaičiavime atsižvelgiama į 10% šilumos mainų paviršiaus ribą, atsižvelgiant į atskirų ventiliatorių gedimo galimybę ir šilumos mainų paviršių užteršimą eksploatacijos metu.

Prieš skaičiavimą nustatomi pirminiai technologiniai sintezės kolonėlės veikimo akcijos pabaigoje bei šilumokaičio projektiniai duomenys. Toliau iš šilumos balanso nustatomas temperatūrų skirtumas šilumokaičio galuose ir perduodamos šilumos kiekis. Tada apskaičiuojami šilumos perdavimo koeficientai ir galiausiai apskaičiuojamas reikiamas vamzdžių ilgis (pagal projektinius duomenis paimamas jų skaičius) bei nustatomas šilumos mainų paviršiaus rezervas. Šis rezervas turi būti ne mažesnis kaip 25 % kampanijos pabaigoje arba ne mažesnis kaip 50 % jos viduryje.

HE konstrukcijos trūkumai yra susiję su per didele arba per maža šilumos mainų paviršiaus dydžio marža. Per didelis šilumos perdavimo paviršius gali sukelti mašinos gedimą. Katiluose šilumos mainų paviršiaus rezervas eliminuojamas sumažinus temperatūrų skirtumą, kuris yra varomoji jėga procesas.

Puslapiai: 1