Как подобрать теплообменник пластинчатый для отопления

Расчет пластинчатого теплообменника

Сначала мы рассмотрим, какие бывают теплообменники, а потом рассмотрим формулы расчета теплообменников. И Таблицы различных теплообменников по мощностям.

Паяный теплообменник AlfaLaval — неразборный!

AlfaLaval — Разборный с резиновыми прокладками

Основное предназначение теплообменников такого типа — это мгновенная передача температуры от одного независимого контура — другому. Это дает возможность получить тепло от центрального отопления к своей независимой системе отопления. Также дает возможность получать горячее водоснабжение.

Существуют разборные и неразборные теплообменники! AlfaLaval — Российского производства!

Паяный теплообменник AlfaLaval — неразборный!

В паяных теплообменниках из нержавеющей стали не нужны прокладки и прижимные плиты. Припой надежно соединяет пластины во всех точках контакта, что обеспечивает оптимальный КПД теплопередачи и высокое сопротивление давлению. Конструкция пластин рассчитана на длительный срок эксплуатации ППТ очень компактны, так как теплопередача происходит практически через весь материал, из которого они изготовлены. Они имеют небольшую массу и малый внутренний объем. Компания Альфа Лаваль предлагает широкий спектр аппаратов, которые всегда можно приспособить к конкретным требованиям заказчиков. Любые задачи, связанные с теплообменом, ППТ решают наиболее эффективным с экономической точки зрения способом.

Паяный пластинчатый теплообменник состоит из тонких гофрированных пластин из нержавеющей стали, соединенных между собой вакуумной пайкой с использованием меди или никеля в качестве припоя. Теплообменники, паянные медью, чаще всего применяются в системах теплоснабжения или кондиционирования воздуха, в то время как никельпаяные в основном предназначены для пищевой промышленности и для работы с агрессивными жидкостями.

Защита от смешения сред

В тех случаях, когда по правилам эксплуатации или по иным причинам требуется обеспечить повышенную безопасность, можно воспользоваться патентованными конструкциями паяных теплообменников с двойными стенками. В этих теплообменниках две среды отделены друг от друга двойной пластиной из нержавеющей стали. В случае внутренней протечки ее можно будет заметить на внешней стороне теплообменника, но смешения сред в любом случае не произойдет.

AlfaLaval — Разборный с резиновыми прокладками

Теплообменник: Жидкость — жидкость

1-пластины; 2-стяжные болты; 3,4-передняя и задняя массивная плита; 5-патрубки для присоединения контура теплоснабжения; 6-патрубки для присоединения трубопроводов системы отопления.

Получить отдельный замкнутый (независимый) отопительный контур системы отопления, при этом получая только тепловую энергию. Расход и давление не передаются. Тепловая энергия передается за счет передачи температуры теплопередающими пластинами по разные стороны которого протекает теплоноситель (отдающий тепло и принимающий тепло). Это дает возможность изолировать свою систему отопления от центральной сети отопления. Могут быть и другие задачи.

1-подающий патрубок для отпуска тепла; 2-обратный патрубок для отпуска тепла; 3-обратный патрубок для приема тепла; 4-подающий патрубок для приема тепла; 5-канал для приема тепла; 6-канал для отпуска тепла. Стрелками указано направление движения теплоносителя.

Схема системы отопления

Каждый пластинчатый теплообменник обладает значениями, которые необходимы для расчета.

Эффективность (КПД) теплообменника находиться по формуле

На практике эти значения равны 80-85%

Какие должны быть расходы через теплообменник?

По разные стороны теплообменника имеются два независимых контура, это означает, что расходы этих контуров могут быть разными.

Чтобы найти расходы нужно знать, сколько тепловой энергии потребуется для отопления второго контура.

Например, это будет 10 кВт.

Теперь нужно посчитать необходимую площадь пластин для передачи тепловой энергии по этой формуле

Полный коэффициент теплопередачи

Чтобы решить задачу нужно познакомиться с некоторыми типами теплообменников, и на их основе производить анализ расчетов подобных тепловых обменников.

Самостоятельно сделать расчет теплообменника у Вас не получиться по одной простой причине. Все данные, которые характеризуют теплообменник скрыты от посторонних лиц. Возникает трудность найти коэффициент теплопередачи от реального расхода! И если расход будет заведомо маленьким, то и КПД теплообменника будет не достаточным!

Увеличение мощности с уменьшением расхода приводит к увеличению самого теплообменника в 3-4 раза по количеству пластин.

У каждого производителя теплообменников есть специальная программа, которая подбирает теплообменник.

Чем выше коэффициент теплопередачи, тем быстрее этот коэффициент становиться меньше из-за отложение от накипи!

Графа «Теплоноситель» — контур 1 источника тепла.

Как выбрать пластинчатый теплообменник

При покупке теплообменного оборудования важно точное соответствие модели целям применения, и чтобы она эффективно справлялась с требуемой нагрузкой, выдавая запланированные показатели. Продуманный подбор теплообменника гарантирует эффективность его эксплуатации и высокую продуктивность независимо от внешних условий.

Основные моменты при выборе

При подборе нужно выполнить следующие действия:

1. Обозначить задачи, которые аппарат будет выполнять (допустим, требуется теплообменный аппарат для нагрева воды в системе отопления или водоснабжения). Важна и отрасль использования: коммунальная или производственная.
2. Определить тип рабочей среды, которая будет проходить через водоподогреватель. Оборудование может работать с различными средами. В том числе это может быть и кислота, пар, нефть, пищевые жидкости. От условий эксплуатации зависят материалы, из которых должны быть изготовлены пластины, уплотнения и корпус теплообменного аппарата. Отличаются и области применения оборудования.
3. Выполнить теплотехнические расчеты. Лучше, если задачу будет выполнять специалист с опытом. При самостоятельных расчетах можно совершить ошибку, и в итоге оборудование будет недостаточно эффективным.
4. Подобрать конкретную модель, которая соответствует установленным параметрам.

В качестве материала для изготовления пластин обычно используется сталь AISI 316 или AISI 304. Первый вариант отличается стойкостью к появлению коррозии (из-за большой концентрации никеля и молибдена). Подходит для сильно нагретых составов, и теплоносителей с большим содержанием хлора, фтора. Второй вариант предпочтителен для чистых теплоносителей (сталь AISI 304 чувствительна к примесям).

При покупке учитываются и такие факторы:

температура среды на входе и на выходе;

допустимые значения давления (чем выше показатели, тем более прочной должна быть конструкция);

свойства проходящих через агрегат сред;

тепловая нагрузка – определяет размеры установки.

Подбор пластинчатого теплообменника должен выполняться с учетом данных, которые получены в характерных для объекта условиях эксплуатации.

Важно: желательно приобретать аппарат с запасом по мощности (около 10%). Тогда он не будет работать на пределе своих возможностей, что обеспечит его продуктивность и долговечность.

Особенности теплообменников разборного пластинчатого типа

Если приобретается оборудование для постоянного долгого использования, разборный пластинчатый аппарат подойдет идеально. Он намного эффективнее по сравнению с паяными теплообменниками, лучше подходит для использования в системах отопления, горячего водоснабжения, для промышленных нужд. Но главное, такие установки ремонтопригодны и поэтому более дешево обходится их обслуживание.

Разборная конфигурация на основе пластин – подходящее решение, например, для тепловых пунктов и котельных. Жидкость в тепловых сетях и водопроводе часто низкого качества, она способствует появлению накипи и других отложений.

Особенность решений с применением пластин – в простоте их обслуживания. Конструкцию можно разобрать для доступа к внутренним каналам и быстрой очистки. При необходимости любой элемент легко можно заменить, для этого не требуется полная замена всего аппарата (главное – отключить его от инженерных коммуникаций).

Нюансы расчета системы для отопления

При подборе учитываются данные, полученные в самый холодный период, то есть, когда от аппарата требуется максимальная мощность. Если он сможет продуктивно работать в такой период, то и в более теплое время справится со своими функциями.

При расчете нужно учитывать, что температура теплоносителя выше, чем значения нагреваемого потока. Другими словами, в системе всегда есть более теплый состав, чем тот, который используется для обогрева. Разница в температурах обычно составляет 5–15 °C.

Поэтому подбор теплообменника осуществляется в зависимости от многих параметров, но и в зависимости от необходимой температуры обеих проходящих через него сред.

Как выбрать теплообменник для горячего водоснабжения

При расчете учитываются параметры, характерные для переходного периода. С условиями в рабочей среде около 70 °С, холодным потоком воды для нагрева и при запущенном отоплении. Такие показатели обычно демонстрируются в ноябре и марте, то есть, когда работает система отопления, а температурный график по греющей среде летний.

При определении нагрузки для горячего водоснабжения также учитывается, есть или нет на объекте аккумуляторный бак. Если его нет, оборудование рассчитывается для максимальных условий эксплуатации (чтобы оно могло обеспечить подогрев при высоком расходе по нагреваемой среде). Если бак есть, определение мощности выполняется по-другому. Резервуар при эксплуатации постоянно заполняется, компенсируя эффект от пиковых водоразборов.

Желательно уточнить, как выбрать пластинчатый теплообменник, у специалиста, который компетентен в аспектах подбора конкретных моделей под определенные условия эксплуатации. Однако основные параметры, которые определяют выбор, все же нужно знать при составлении заявки на расчет подходящего варианта. Специалисты компании «Эвомакс» выполнят профессиональный теплотехнический расчет для Вашего объекта бесплатно. Вас также могут заинтересовать комплектующие для промывки.

Расчет пластинчатого теплообменника. 3 реальных примера из практики.

В процессе строительства, ремонта или модернизации системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения многим приходится сталкиваться с таким видом оборудования как теплообменные аппараты. Чтобы правильно подобрать устройство и купить пластинчатый теплообменник в СПб с оптимальными характеристиками, необходимо иметь базовые представления о принципах функционирования и основных параметрах данного оборудования.

Теплообменник представляет собой установку, в рабочем блоке которого осуществляется теплообмен между средами различной температуры. Среды (теплоноситель и теплопотребитель) разделены тонкими стенами труб или пластинами, если речь идет о пластинчатом теплообменнике (ПТ). За счет изменения площади теплообмена меняется количество тепловой энергии, которую нагревающая среда передает нагреваемой.

Сфера применения теплообменников чрезвычайно обширна: они используются в системах отопления, горячего водоснабжения, при монтаже систем охлаждения и подогрева бассейнов. С помощью данных установок инженерам удается реализовать эффективные современные решения не только на крупных предприятиях, но и в многоэтажных жилых домах, частных коттеджах и в квартирах. В промышленности это оборудование широко применяется в машиностроении, при производстве пищевых продуктов, в фармацевтической отрасли.

Зная базовые характеристики и принципы подбора теплообменных установок, можно обеспечить высокую эффективность работы данного оборудования и избежать излишних расходов. Если есть сомнения в выборе, то правильным решением будет получение консультации у специалистов компании, занимающейся поставками данного оборудования, к примеру – менеджеров ООО «Сервис-ПТО». Они не только выполнят необходимые расчеты и подберут подходящее оборудование, но и предоставят информационную и сервисную поддержку в процессе эксплуатации.

Определение задачи

Первый этап при подборе теплообменника – определение задач, которые с его помощью предстоит решить. Так как главная функция теплообменника – передача тепла от одной среды к другой, нужно определиться, что требуется сделать – нагреть или охладить рабочую среду. Также важно знать, где будет устанавливаться теплообменник – к примеру, требуется теплообменник для бассейна, монтажа системы ГВС в коттедже, системы отопления, вентиляции или для других технологических процессов. Определившись с назначением и местом расположения, можно приступать к подбору основных характеристик данного оборудования.

Если подбирается теплообменник для системы ГВС, нужно определиться с количеством смесителей и необходимой температурой подачи (включая возможность перехода на «летний» режим работы) и расходы жидкостей, которые необходимо нагреть или охладить. При использовании теплообменника для холодоснабжения потребуется знать рабочие температуры, чтобы заранее правильно рассчитать мощность оборудования. При монтаже вентиляционной системы и системы отопления также потребуется знать мощность системы и температуру подачи теплоносителя.

Как выбрать теплообменник для горячего водоснабжения

При расчете учитываются параметры, характерные для переходного периода. С условиями в рабочей среде около 70 °С, холодным потоком воды для нагрева и при запущенном отоплении. Такие показатели обычно демонстрируются в ноябре и марте, то есть, когда работает система отопления, а температурный график по греющей среде летний.

При определении нагрузки для горячего водоснабжения также учитывается, есть или нет на объекте аккумуляторный бак. Если его нет, оборудование рассчитывается для максимальных условий эксплуатации (чтобы оно могло обеспечить подогрев при высоком расходе по нагреваемой среде). Если бак есть, определение мощности выполняется по-другому. Резервуар при эксплуатации постоянно заполняется, компенсируя эффект от пиковых водоразборов.

Желательно уточнить, как выбрать пластинчатый теплообменник, у специалиста, который компетентен в аспектах подбора конкретных моделей под определенные условия эксплуатации. Однако основные параметры, которые определяют выбор, все же нужно знать при составлении заявки на расчет подходящего варианта. Специалисты выполнят профессиональный теплотехнический расчет для Вашего объекта бесплатно. Вас также могут заинтересовать комплектующие для промывки.

Способы подбора теплообменника

Существует несколько вариантов подбора теплообменника:

• Самостоятельный расчет необходимых параметров по формулам. Имея профильное образование, справиться с этой задачей возможно, однако затем придется делать выбор одной из нескольких подходящих типомоделей от разных производителей и с разной ценой. Не зная досконально рынок данного оборудования, можно легко ошибиться, приобрести недорогое, но низкокачественное оборудование либо же переплатить за ненужные опции.
• Подбор профессиональными инженерами с помощью специального программного обеспечения. Данный подход позволяет избежать ошибок, так как специалист учитывает и пожелания по бюджету, и все вводные данные: габариты места монтажа, необходимую мощность, температурный режим и пр. Инженеры подбирают не только теплообменник, но и полный набор расходных материалов для установки. Большинство специализированных , осуществляют расчет и подбор теплообменников бесплатно.

Необходимые характеристики

Параметры и необходимые характеристики зависят от типа теплообменника. Чаще всего используются поверхностные теплообменники: в них не происходит смешения сред. Среди них выделяют регенеративные и рекуперативные установки (в зависимости от направления потока теплоносителя).

Также в зависимости от конструктивных особенностей выделяют теплообменники с плоской поверхностью (пластинчатые теплообменники, спиральные) и трубчатые (кожухотрубные, змеевиковые, «труба в трубе»).

Ключевыми характеристиками теплообменника, независимо от его типа, считаются:

• Рабочее давление и температура теплоносителя. Чем выше данные параметры, тем выше цена оборудования.
• Площадь поверхности теплообмена.
• Требуемая мощность теплообменника. Если речь идет о пластинчатом теплообменнике, то в зависимости от мощности подбирается необходимое количество пластин.
• Расход теплоносителя, рабочей среды.

Преимущества выбора теплообменника производства НЗТО:

• Интенсификация теплоотдачи кожухотрубных аппаратов НЗТО – результат внедрения принципа пристенной турбулизации потоков теплоносителей, понижающей гидравлическое сопротивление.
• Мощность кожухотрубных агрегатов НЗТО неизменна в процессе эксплуатации за счет снижения интенсивности накопления отложений.
• Срок эксплуатации теплообменников НЗТО высок благодаря устойчивости к коррозии, воздействию агрессивных и загрязненных сред, экстремальным температурам и высокому давлению, гидроударам.
• Массогабаритные параметры теплообменников снижены в результате интенсификации теплоотдачи, позволяющей минимизировать площадь теплообменной поверхности.

Выбрав теплообменник производства НЗТО, Вы приобретаете кожухотрубный агрегат высокого качества по невысокой цене – агрегат, который позволит оптимизировать производственный цикл за счет эффективной работы гидроприводов технологического оборудования.

Данные для расчета

Для выбора теплообменника необходимо знать:

1. Мощность процесса теплообмена. Если она неизвестна, то для системы ГВС нужно определить количество точек водозабора (смесителей), для отопительной системы – площадь отапливаемых помещений.
2. Источник тепла. Это может быть ТЭЦ, котельная, центральный тепловой пункт.
3. Максимальная рабочая t, температурные графики источника тепла и системы-потребителя.
4. Схема присоединения ГВС.
5. Тип среды: сведения о греющей и нагреваемой среде (t на входе и выходе, потери давления и расход среды). Для нагреваемой среды также нужно знать процентное отношение запаса мощности.
6. Расход рабочей среды. Нужно знать, какая масса рабочей среды проходит через теплообменную установку за определенный интервал времени. Для вычисления данного параметра плотность среды умножается на ее объем.
7. Допустимые потери по напору. При прохождении через теплообменник теплоносителя и теплопотребителя происходит падение давления рабочей среды. Если снижение давления слишком велико, нарушится процесс теплопередачи, например, теплоноситель не будет достигать верхних этажей здания.
8. Дополнительно, при использовании нестандартных сред, могут понадобиться значения теплоемкости, вязкости теплоносителя, теплопроводимость.

Остановимся подробнее на наиболее важных данных.

Тип среды

В теплообменниках могут использоваться следующие виды промышленных теплоносителей:

• водяной пар;
• теплоносители с высокой температурой кипения (органические, жидкометаллические, ионные и пр.);
• топочные газы;
• неорганические теплоносители.

Выбор рабочей среды зависит от ряда факторов:

• необходимой рабочей температуры;
• необходимых показателей плотности;
• расчетных показателей вязкости;
• удельной теплоемкости;
• расчетного коэффициента теплопроводности.

Максимальная рабочая температура

Теплоноситель поступает в теплообменник, отдает часть своего тепла среде-потребителю, после чего выходит из теплообменного аппарата с уже изменившейся температурой. Важно знать и температуру подаваемого теплоносителя, и необходимую температуру нагрева/охлаждения среды-потребителя.

Важно понимать, что чем выше рабочая температура внутри теплообменного аппарата, тем более жесткими должны быть требования к материалам, используемым для его изготовления, и к конструкции теплообменника.

Максимальное рабочее давление

Как и в случае с рабочей температурой, чем выше внутри теплообменника давление, тем жестче требования к его конструкционным особенностям и используемым при проектировании материалам. Теплообменники, рассчитанные на работу под высоким давлением, обычно стоят дороже.

Помимо максимально допустимого рабочего давления важна и максимальная тепловая нагрузка — способность аппарата передавать от теплоносителя к теплопотребителю нужное количество тепла. Оборудование с высокими нормами тепловой нагрузки обычно имеет большие габариты и работает под большим давлением.

Расчет

Опираясь на данные, полученные при определении технических условий эксплуатации, производится расчет теплообменника. Существует несколько вариантов данного расчета, каждый из которых подходит для конкретных целей и задач:

• Тепловой расчет применяется при проектировании теплообменников заданной мощности и при монтаже готовых установок в заданных условиях. Главная задача этого вида расчета – определение оптимального типа теплообменника и формы теплообменной поверхности. Кроме того он позволяет определить эффективность теплопередачи, площадь теплообменной поверхности, массовый расход теплоносителя и его t на выходе.
• Гидравлический расчет. Позволяет подобрать оптимальные гидравлические параметры теплоносителя, в частности, скорость движения теплоносителя, с учетом гидравлического сопротивления контура, по которому движется теплоноситель, затрат энергии на перекачивание теплоносителя внутри контура и площади поверхности теплообмена.
• Конструктивный расчет. Выполняется на стадии проектирования теплообменной установки на основании данных, полученных при тепловом и гидравлическом расчете. К примеру, с его помощью можно рассчитать необходимое кол-во пластин пластинчатого теплообменника, количество труб и их длину в кожухотрубном теплообменнике и пр.
• Механический расчет. Необходим для оценки способности теплообменника выдерживать факторы внутренней и внешней механической нагрузки (изгиб, сжатие, растяжение и пр.).
• Расчет температурных напряжений. Используется для определения изменения геометрической формы теплообменника и отдельных его элементов вследствие теплового воздействия и выявления мест напряжения, возникающих вследствие температурного расширения. Данный расчет позволяет правильно подбирать материалы, из которых изготавливаются элементы теплообменного аппарата.
• Прочностной расчет. Более расширенный по сравнению с механическим, так как дает возможность проверять, как установка выдерживает все виды нагрузки, а не только механическую. По сути, прочностной расчет объединяет 3 перечисленные выше вида – механический, гидравлический и расчет температурных напряжений.
• Компоновочный расчет. Связан с тепловым расчетом и позволяет определить оптимальное взаимное расположение каналов теплообменника для разных теплоносителей. С его помощью можно рассчитать размеры отдельных пластин пластинчатого аппарата, кол-во пластин и каналов в пакете, габаритные размеры теплообменника и общее необходимое кол-во пластин.
• Поверочный расчет. Осуществляется на основе теплового расчета и предназначен для проверки возможности установки справляться с поставленной задачей в конкретных условиях. Для его выполнения нужно знать тепловую производительность и параметры тепловой среды.

Особенности теплообменников разборного пластинчатого типа

Если приобретается оборудование для постоянного долгого использования, разборный пластинчатый аппарат подойдет идеально. Он намного эффективнее по сравнению с паяными теплообменниками, лучше подходит для использования в системах отопления, горячего водоснабжения, для промышленных нужд. Но главное, такие установки ремонтопригодны и поэтому более дешево обходится их обслуживание.

Разборная конфигурация на основе пластин – подходящее решение, например, для тепловых пунктов и котельных. Жидкость в тепловых сетях и водопроводе часто низкого качества, она способствует появлению накипи и других отложений.

Особенность решений с применением пластин – в простоте их обслуживания. Конструкцию можно разобрать для доступа к внутренним каналам и быстрой очистки. При необходимости любой элемент легко можно заменить, для этого не требуется полная замена всего аппарата (главное – отключить его от инженерных коммуникаций).

Подбор теплообменника

Правильный подбор теплообменника возможен только после получения всей необходимой вводной информации, определения характеристик тепловой среды и системы, к которой будет подключаться оборудование, включая скорость движения теплоносителя, диаметр труб в системе, площадь теплообмена и пр. Используя указанные сведения, следует произвести расчеты, которые и позволят подобрать оптимальную модель теплообменного аппарата и производителя. Это может быть оборудование таких известных марок как «Ридан», «Этра», «Alfa-Laval», «Tranter», «GEA» и пр.

Выводы

Для того чтобы не ошибиться с выбором теплообменника, подбор данного оборудования целесообразно доверять специалистам, которые используют современные версии ПО и имеют представление об эксплуатационных характеристиках каждой модели. Это позволит обеспечить длительную и безаварийную работу теплообменника при минимальных затратах на его обслуживание. Установку теплообменных установок также следует доверять профессионалам: в противном случае при нарушении технологий даже правильно подобранное и высококачественное оборудование не будет работать корректно.