Obliczanie wymiennika ciepła. Rodzaje i zasada działania wymienników ciepła

Głównym celem wymiennika ciepła jest przeniesienie ciepła na zimny obiekt z chłodziwa. Ta ostatnia jest substancją o wysokiej temperaturze. Jego przykładem może być:

• para;
• płynny;
• gaz

Dziś w sklepach można znaleźć szeroką gamę wymienników ciepła. Różnią się one swoimi cechami, a mianowicie:

• wygląd;
• zasada działania;
• różnica temperatur.

Ta lista nie jest kompletna.

Opis zasady działania

Przed zakupem wymiennika ciepła zdecydowanie należy wziąć pod uwagę zasadę działania tego urządzenia. Może być oparty na jednym z trzech procesów:

• przewodnictwo cieplne;
• promieniowanie cieplne;
• konwekcja.

Urządzenia można podzielić według metody dostarczania ciepła do zimnego obiektu. Zatem metody mogą być mieszane i wymiana ciepła. Zasadniczo różnica polega na ich pracy, formie i urządzeniu. Najbardziej udanym wariantem zasady działania jest charakterystyka agregatów powierzchniowych. Są jednymi z powszechnych. Wewnątrz tych urządzeń znajdują się wrażliwe elementy, które nagrzewają się i przenoszą ciepło do zimnego obiektu.

Jeśli przyjrzymy się bliżej jednostce mieszania, możemy powiedzieć, że łączy w sobie interakcję płynu i powietrza, zapewniając wysoką wydajność. Urządzenia te są łatwe w produkcji i pozwalają osiągnąć pożądany rezultat w krótkim czasie. Dzieje się tak, ponieważ tylko poprzez zmieszanie dwóch mediów można osiągnąć takie wyniki.

Biorąc pod uwagę zasadę działania wymienników ciepła, można zauważyć, że te urządzenia mają węzły działające zgodnie z pewną zasadą. Można je podzielić na regeneracyjne i rekuperatywne. W tym ostatnim przypadku stosuje się różne ciecze, które oddziałują za pomocą ścianki rozdzielającej. Podczas wymiany temperatur przepływ pozostaje taki sam i nie zmienia się w obu wariantach.

W rekuperacyjnych wymiennikach ciepła znajduje się element roboczy, który działa również jako źródło dostarczanego ciepła, a także jako ładowarka. Element nagrzewa się w kontakcie z cieczami i oddaje niezbędne ciepło w przestrzeń. W takim przypadku strumień ciepła może zmienić kierunek.

Więcej o zasadzie działania urządzenia płytowego do wymiany ciepła

Płytowy wymiennik ciepła ma odpowiednie elementy, które są montowane z obrotem o 180 °. Cztery elementy są zmontowane w jednym pakiecie, co pozwala na stworzenie dwóch obwodów zasilania i rozładowania kolektora. Dwa skrajne elementy w tym procesie nie będą uczestniczyć.

Producenci oferują na sprzedaż dwa rodzaje układów: jednokierunkowy i wielodrożny. W pierwszym przypadku chłodziwo jest podzielone na równoległe przepływy, które przechodzą przez kanały i trafiają do portu w celu wyprowadzenia. Układ wieloprzejściowy ma złożony schemat, ponieważ wymiennik ciepła porusza się wzdłuż tej samej liczby kanałów. Osiągnięto to dzięki instalacji dodatkowych płyt, które zapewniają obecność głuchych portów. Utrzymywanie wielopunktowych płytowych wymienników ciepła jest znacznie trudniejsze.

Główne rodzaje urządzeń

Wymiennik ciepła jest sprzedawany w wielu odmianach, wśród których należy wyróżnić:

• podwodny;
• elemental;
• grafit;
• dwururowy;
• płytkowy;
• skręcone;
• spiralny;
• shell-and-tube

Wymienny wymiennik ciepła ma element czujnikowy w postaci cylindrycznej cewki umieszczonej w naczyniu. Ta ostatnia jest wypełniona płynem. Ta konstrukcja pozwala skrócić czas dostarczania ciepła przez urządzenie. Zanurzalne urządzenie typu jest jednym z najlepszych w wydajności. Stosuje się go w miejscach, w których warunki sugerują prawdopodobieństwo wrzenia.

Zespół lamelowy i jego opis

Płytowy wymiennik ciepła ma wiele zalet, a mianowicie:

• łatwe czyszczenie;
• łatwość montażu;
• minimalna oporność hydrauliczna.

Te urządzenia mają kamery końcowe, które są połączone za pomocą śrub mocujących. Konstrukcja ma płytę roboczą i ramy. Płytki są oddzielone gumowymi podkładkami. A same elementy wykonane są ze specjalnej stali. Technologia montażu płyt polega na instalacji gumowej uszczelki bez składu kleju, która zapewnia ścisłe dopasowanie poszczególnych części do siebie. Środowisko pracy może być dostarczane za pomocą jednej z trzech metod:

• mieszane
• prosto;
• przeciwprąd.

Elementarne i skręcone wymienniki ciepła. Opis urządzenia

Elementarny wymiennik ciepła umożliwia połączenie części systemu w jedną strukturę. Zasada działania takich urządzeń jest podobna do odmiany płaszcza i rurki. Medium robocze dostarczane jest w przeciwprądzie, a urządzenie łączy w sobie niewielką liczbę rur. Biorąc pod uwagę typy wymienników ciepła, należy zwrócić uwagę na wersję skręconą, która ma wrażliwy element w postaci koncentrycznej cewki, która jest mocowana specjalnymi głowicami, co zapewnia ochronę przed obudową. To urządzenie wykorzystuje obwód z dwoma płynami, z których jeden wypełnia rury, a drugi znajduje się w przestrzeni między nimi. Jednostki te wykonują doskonałą pracę dzięki spadkom ciśnienia i mają doskonałą odporność na zużycie.

Grafitowe i spiralne wymienniki ciepła

Wśród typów wymienników ciepła można wyróżnić odmianę grafitu, która posiada urządzenie zapewniające ochronę przed korozją. Urządzenia te dobrze przewodzą ciepło, a urządzenie składa się z bloków, które mają kształt cylindra i prostokąta. Ciecz robocza porusza się w układzie krzyżowym. Wymiennik ciepła składa się z:

• okładki;
• kraty;
• rury;
• metalowa obudowa.

Wymiennik ciepła może być spiralny, jego zasada działania wyraża się w stosowaniu blach. Są skręcone w spiralę i zamocowane na mechanizmie zwanym roll. Do prawidłowego działania ważne jest uszczelnienie wymiennika ciepła, co osiąga się poprzez spawanie poszczególnych części lub instalowanie uszczelki.

Instrumenty są trudne do wyprodukowania, naprawy i konserwacji. Urządzenie nie powinno być używane w systemie, w którym ciśnienie przekracza 10 kg / cm ² , co nie jest wadą. Ten minus jest wyrównany przez kompaktowy rozmiar urządzenia, niską wagę i wysoką wydajność.

Więcej na temat zasady działania jednostki typu "powłoka-rura"

Płaszczowo-rurowy wymiennik ciepła otrzymał tę nazwę, ponieważ cienkie rurki, wzdłuż których przesuwa się środek chłodzący, znajdują się w centralnej części głównej powłoki. Liczba rur w środku będzie determinować szybkość poruszania się substancji. Od tego zależy z kolei współczynnik przenikania ciepła.

Płaszczowo-rurowy wymiennik ciepła Wykonany jest z wysokowytrzymałych i stopowych stali. Są używane, ponieważ urządzenie działa w agresywnym środowisku, które sprzyja rozwojowi korozji. Wymiennik ciepła można podzielić na kilka odmian, spośród których należy wyróżnić:

• z pływającą głową;
• ze stałymi rurkami;
• z kompensatorem temperatury;
• w postaci obudowy z rurkami w kształcie litery U.

Opis wymiennika ciepła Pahlen MAXI-FLO

To urządzenie jest wymiennikiem ciepła dla basenu, którego koszt to 18.245 rubli. Urządzenie zasilające ma 40 kW. Urządzenie jest pionowe, a stal nierdzewna jest wykorzystywana jako materiał korpusu. Dwururowe urządzenie wodne jest przeznaczone do podgrzewania wody. Nośnikiem ciepła jest gorąca woda z kotła.

Podczas budowania odkrytego basenu ta jednostka jest szczególnie istotna. Wymiennik ciepła dla basenu ma obwód pierwotny w postaci rur, jest zainstalowany pionowo. Różnica temperatur w obwodach osiąga 60 ° C. W obwodzie pierwotnym maksymalne ciśnienie może wynosić 10 barów, w drugim - to samo. Możesz być zainteresowany oporem hydraulicznym obwodu pierwotnego, w tym przypadku jest to 0,05 m. W obwodzie wtórnym opór hydrauliczny wynosi 0,8 m.

Dokonywanie obliczeń

Przed wyborem wymiennika ciepła woda / woda obliczenie mocy tego urządzenia musi być jednoznacznie przeprowadzone. Generalnie przy wyborze należy zwrócić uwagę na rodzaj konstrukcji i jakość urządzenia. Obliczenie mocy odbywa się według następującego wzoru: P = 1,16 x ΔT / (tx V). W nim wymagana moc jest wskazywana przez literę R. Specjalnie wybrana stała, tutaj jest równa 1,16. Różnica temperatur wynosi ΔТ. Objętość wynosi V, natomiast czas to t. Tak więc, przy obliczaniu mocy wymiennika ciepła, należy rozumieć, że sprawność urządzenia będzie zależeć od przepływu czynnika roboczego wzdłuż obu obwodów.

Projekt wpływa na ilość ogrzanego medium. Im większa objętość, tym większe będą płytki i dysze. Dość często prowadzi się także wyznaczanie powierzchni grzewczych. Oznaczono je literą F. Wartość tę można znaleźć za pomocą wzoru: Q / (K *? Tcp), w którym Q oznacza moc cieplną, a współczynnik przenikania ciepła wynosi K.

Dokonując obliczeń wymiennika ciepła, należy pamiętać, że formuła przewiduje obecność średniej temperatury głowicy między czynnikami chłodzącymi, wartość ta wyrażona jest w? TCP. Zadanie polega na znalezieniu wszystkich trzech zmiennych. Korzystając z równania bilansu ciepła, można znaleźć moc cieplną: Q = G * c * (T2-T1).

Pojemność cieplna wody w określonej temperaturze - to jest z. Natężenie przepływu oznaczone jest literą G. Przeprowadzając obliczenia wymiennika ciepła, należy wiedzieć, że temperatura na wlocie i wylocie jest wyrażona w stopniach i wygląda we wzorze na T1i i T2. Aby obliczenia były dokładniejsze, do tej formuły należy dodać współczynnik efektywności. Aby określić wartość? Tcp, należy użyć następującej formuły:? Tcp = (? Tb ?? Tm) / (? Tb /? Tm). W nim, najmniejsze i największe różnice temperatur są oznaczone przez? Tb i? Tm.

Metoda obliczania

Współczynnik przenikania ciepła można znaleźć w materiałach odniesienia lub obliczyć za pomocą wzoru: k = 1 / (1 /? 1 +? St /? St + 1 /? 2). W nim? 1 i? 2 - współczynniki przenikania ciepła z obwodów odbiorczych i nadawczych. Grubość ściany lampy -? Współczynnik przewodność cieplna materiału rury -? Jeśli dokonasz obliczenia wymiennika ciepła, a raczej rzeczywistej wydajności, a także obszaru, możesz ocenić właściwy wybór urządzenia. Jeżeli te wartości nie są zgodne, oznacza to wzrost prawdopodobieństwa powstawania osadów na ściankach probówek. Przynajmniej można je podłączyć. Lepiej jest używać specjalnych programów do obliczania wymiennika ciepła, ale ważne jest, aby wiedzieć, które metody i formuły leżą u podstaw.

Wniosek

Dość często, właściciele domów słyszą o tym ważnym urządzeniu, które odgrywa jedną z głównych funkcji w systemie grzewczym. Jeśli chodzi o autonomiczny obwód, w którym wykorzystywane są kotły grzewcze, kwestia ta staje się jeszcze ważniejsza. W nich chłodziwo jest podgrzewane wewnątrz wymiennika ciepła. Są to puste urządzenia, w których płynie woda. Współcześni producenci oferują podobne urządzenia w szerokim zakresie, są wykonane z różnych metali.