Jak vypočítat výkon tepelného výměníku?

Výpočet deskového výměníku tepla je technický výpočetní proces určený k nalezení požadovaného řešení vytápění a jeho realizaci.

Údaje o výměníku tepla potřebné pro technické výpočty:

typ média (příklad voda-voda, pára-voda, olej-voda atd.)
tepelné zatížení (Gcal/h) nebo výkon (kW)
hmotnostní průtok média (t/h) – pokud není známé tepelné zatížení
teplota média na vstupu výměníku °C (horká a studená strana)
teplota média na výstupu z výměníku °C (na teplé i studené straně)

K výpočtu dat budete také potřebovat:

z technických podmínek (TU) vydaných organizací zásobování teplem
z dohody s organizací zásobování teplem
z technických specifikací (TOR) od Ch. inženýr, technolog

Více informací o počátečních datech pro výpočet

Teplota na vstupu a výstupu obou okruhů.
Uvažujme například kotel, ve kterém je maximální vstupní teplota 55 °C a LMTD je 10 stupňů. Takže čím větší je tento rozdíl, tím levnější a menší je výměník tepla.
Maximální přípustná provozní teplota, střední tlak.
Čím horší parametry, tím nižší cena. Parametry a náklady na vybavení určují data projektu.
Hmotnostní průtok (m) pracovního média v obou okruzích (kg/s, kg/h).
Jednoduše řečeno, jde o propustnost zařízení. Velmi často lze uvést pouze jeden parametr – objem průtoku vody, který je poskytován samostatným nápisem na hydraulickém čerpadle. Měří se v metrech krychlových za hodinu nebo v litrech za minutu.
Vynásobením propustného objemu hustotou lze vypočítat celkový hmotnostní průtok. Typicky se hustota pracovního média mění v závislosti na teplotě vody. Indikátor pro studenou vodu z centrálního systému je 0.99913.
Tepelný výkon (P, kW).
Tepelná zátěž je množství tepla dodávaného zařízením. Tepelné zatížení lze určit pomocí vzorce (pokud známe všechny výše uvedené parametry):
P = m * cp * 5t, kde m je průtok média, cp – měrná tepelná kapacita (pro vodu ohřátou na 20 stupňů 4,182 kJ/(kg * °C)), δt – rozdíl teplot na vstupu a výstupu jednoho okruhu (t1 – t2).
Další vlastnosti.

pro výběr materiálu desky stojí za to znát viskozitu a typ pracovního média;
průměrný teplotní rozdíl LMTD (vypočteno podle vzorce ΔT1 – ΔT2/( v ΔT1/ ΔT2)Kde AT1 = T1(teplota na vstupu teplého okruhu) – T4 (výstup teplého okruhu)
и AT2 = T2 (vstup studeného okruhu) – T3 (výstup studeného okruhu);
úroveň znečištění životního prostředí (R). Zřídka se bere v úvahu, protože tento parametr je potřeba pouze v určitých případech. Například: systém ústředního vytápění tento parametr nevyžaduje.

Výběr a kalkulace nákladů na výměník tepla pro vás pohodlným způsobem

Získejte konzultaci
3 způsoby”:”Výpočet podle parametrů”>)’>
Počítejme podle parametrů

Kalkulace provádíme přesně a profesionálně, bez jakékoliv manipulace

3 způsoby”:”Existuje hotový výpočet výměníku?”>)’>
Máte hotový výpočet výměníku?

Pojďme si spočítat náklady podle výpočtového čísla, sériového čísla, výpočtového listu, specifikace, podle typového štítku výměníku

zavoláme vám zpět do 1 minuty
výsledky od 30 minut
výsledky od 5 minut
Kde mohu získat údaje o výpočtech pro odborné vzdělávání a přípravu?

Vypočtené údaje (zatížení, tlaky, teplotní grafy) vydávají organizace zásobující teplo (tepelné sítě, kotelny) ve formě vysvětlivek, Technických podmínek (TU).

Tyto údaje můžete také převzít ze smlouvy s organizací zásobování teplem, případně z projektu modernizace či dovybavení ITP, UUTO. Máte-li další dotazy týkající se dat výpočtu, můžete se obrátit na manažera s žádostí o radu.

ZANECHAT ŽÁDOST
a náš specialista vám pomůže s výběrem vybavení

Druhy technických výpočtů teplosměnných zařízení

Tepelný výpočet

Údaje o chladicí kapalině musí být známy při provádění technických výpočtů zařízení. Tyto údaje by měly zahrnovat: fyzikálně-chemické vlastnosti, průtok a teploty (počáteční a konečné). Pokud nejsou známy údaje jednoho z parametrů, pak se určí pomocí tepelného výpočtu.

Tepelný výpočet je určen k určení hlavních charakteristik zařízení, včetně: průtoku chladicí kapaliny, koeficientu prostupu tepla, tepelného zatížení, průměrného teplotního rozdílu. Všechny tyto parametry se zjišťují pomocí tepelné bilance.

Podívejme se na příklad obecného výpočtu.

V zařízení tepelného výměníku cirkuluje tepelná energie z jednoho proudu do druhého. K tomu dochází během procesu zahřívání nebo chlazení.

Q – množství tepla přeneseného nebo přijatého chladicí kapalinou [W],

G_g,x– spotřeba horkého a studeného chladiva [kg/h];
с_g,x – tepelná kapacita horkého a studeného chladiva [J/kg deg];
t_{g, x n} – počáteční teplota horkého a studeného chladiva [°C];
t_{g, x k}– konečná teplota horkého a studeného chladiva [°C];

Zároveň mějte na paměti, že množství příchozího a odchozího tepla do značné míry závisí na stavu chladicí kapaliny. Pokud je stav během provozu stabilní, pak se výpočet provede pomocí výše uvedeného vzorce. Pokud alespoň jedna chladicí kapalina změní svůj stav agregace, pak by měl být výpočet příchozího a odchozího tepla proveden pomocí následujícího vzorce:

r – kondenzační teplo [J/kg];
с_PC – měrné tepelné kapacity páry a kondenzátu [J/kg deg];
t_к – teplota kondenzátu na výstupu z přístroje [°C].

Pokud není kondenzát ochlazen, první a třetí člen by měl být z pravé strany vzorce vyloučen. Bez těchto parametrů bude mít vzorec následující výraz:

Qhory = Qpodm = gr

Pomocí tohoto vzorce určíme průtok chladicí kapaliny:

Ghory = Q/chory(tgn – tgk) nebo Ghala = Q/chala(thk – tslepice)

Vzorec pro spotřebu při ohřevu párou:

G_pár = Q/ Gr

G – průtok odpovídajícího chladiva [kg/h];
Q – množství tepla [W];
с – měrná tepelná kapacita chladicích kapalin [J/kg deg];
r – kondenzační teplo [J/kg];
t_{g, x n} – počáteční teplota horkého a studeného chladiva [°C];
t_{g, x k} – konečná teplota horkého a studeného chladiva [°C].

Hlavní silou přenosu tepla je rozdíl mezi jeho složkami. To je způsobeno skutečností, že při průchodu chladicích kapalin se mění teplota toku, a proto se mění i ukazatele teplotního rozdílu, takže pro výpočty se vyplatí použít průměrnou statistickou hodnotu. Teplotní rozdíl v obou směrech pohybu lze vypočítat pomocí logaritmického průměru:

.T_ženatý = (∆t_б — ∆t_м) / ln (∆t_б/∆t_м) kde .T_б, ∆t_м – větší a menší průměrný teplotní rozdíl chladicích kapalin na vstupu a výstupu zařízení. Stanovení pro příčný a smíšený tok chladicích kapalin se provádí podle stejného vzorce s přidáním korekčního faktoru
.T_ženatý = ∆t_ženatý F_popr . Součinitel prostupu tepla lze určit takto:

δ_umění. – tloušťka stěny [mm];
λ_umění. – součinitel tepelné vodivosti materiálu stěny [W/m deg];
α_1,2 – součinitele prostupu tepla vnitřní a vnější strany stěny [W/m 2 st.];
R_zag – koeficient znečištění stěny.

Konstrukční výpočet

V tomto typu výpočtu existují dva podtypy: podrobné a orientační výpočty.

Přibližný výpočet je určen k určení povrchu výměníku, velikosti jeho průtočné části a hledání přibližných součinitelů prostupu tepla. Poslední úkol je splněn pomocí referenčních materiálů.

Přibližný výpočet teplosměnné plochy se provádí pomocí následujících vzorců:

F = Q/ k ∆t_ženatý [m2]

Velikost plochy průtoku chladicí kapaliny se určí ze vzorce:

S = G/(w ρ) [m 2 ]

G – průtok chladicí kapaliny [kg/h];
(w ρ) – hmotnostní průtok chladicí kapaliny [kg/m2 s]. Pro výpočet se průtok bere na základě typu chladicí kapaliny:

Typ chladicí kapaliny	Rychlost toku, m/s
Viskózní kapaliny
Kapaliny s nízkou viskozitou	1-3
Prašné plyny	5-10
Čisté plyny	10-15
Nasycená pára	30-50

Po provedení statického výpočtu jsou vybrány konkrétní výměníky tepla, které jsou zcela vhodné pro požadované povrchy. Počet výměníků tepla může dosáhnout jedné nebo několika jednotek. Poté se provede podrobný výpočet na vybraném zařízení se zadanými podmínkami.

Po provedení strukturálních výpočtů budou stanoveny další ukazatele pro každý typ výměníku tepla.

V případě použití deskového výměníku je nutné určit hodnotu topných zdvihů a hodnotu ohřívaného média. K tomu musíme použít následující vzorec:

G_GR, _zatížení – průtok chladicí kapaliny [kg/h];
∆P_GR, _zatížení – pokles tlaku chladicí kapaliny [kPa];
t_GR, _{zatížení prům} – průměrná teplota chladicí kapaliny [°C];

Pokud je poměr Xgr/Xnagr menší než dva, pak volíme symetrické rozložení, pokud více než dva, volíme asymetrické.

Níže je uveden vzorec, podle kterého vypočítáme počet kanálů média:

G_zatížení– průtok chladicí kapaliny [kg/h];
w_velkoobchod – optimální průtok chladicí kapaliny [m/s];
f_к – živý průřez jednoho mezilamelového kanálu (známý z charakteristik vybraných plechů);

Hydraulický výpočet

Procesní toky, procházející zařízením pro výměnu tepla, ztrácejí průtokový tlak nebo průtokový tlak. To je způsobeno tím, že každé zařízení má svůj vlastní hydraulický odpor.

Vzorec používaný k nalezení hydraulického odporu vytvořeného zařízeními pro výměnu tepla:

∆p_п– tlaková ztráta [Pa];
λ – koeficient tření;
l – délka potrubí [m];
d – průměr potrubí [m];
∑ζ – součet místních koeficientů odporu;
ρ – hustota [kg/m3];
w – rychlost proudění [m/s].

ČTĚTE VÍCE

Jakou teplotu vydrží semena okurek?