Izračun izmenjevalnika toplote. Vrste in princip delovanja izmenjevalnikov toplote

Glavni namen toplotnega izmenjevalnika je prenos toplote na hladni predmet iz hladilne tekočine. Slednja je snov z visoko temperaturo. Njegov primer bi lahko bil:

• para;
• tekočina;
• plina

Danes lahko v trgovinah najdete široko paleto toplotnih izmenjevalcev. Razlikujejo se po svojih značilnostih, in sicer:

• videz;
• načelo delovanja;
• temperaturna razlika.

Ta seznam ni popoln.

Opis načela delovanja

Pred nakupom izmenjevalnika toplote je treba upoštevati načelo delovanja te naprave. Temelji na enem od treh procesov:

• toplotna prevodnost;
• toplotno sevanje;
• konvekcijo.

Naprave lahko razdelimo glede na način dobave toplote hladnemu objektu. Tako lahko metode mešamo in izmenjujemo toploto. Načeloma je njihovo delo, oblika in naprava glavna razlika. Najuspešnejša varianta načela delovanja je značilna za površinske agregate. So med skupnimi. V teh napravah so občutljivi elementi, ki se segrevajo in prenašajo toploto na hladen predmet.

Če pogledamo bližje mešalni enoti, potem lahko rečemo, da združuje interakcijo tekočine in zraka, kar zagotavlja visoko učinkovitost. Te naprave so enostavne za izdelavo in vam omogočajo, da dosežete želeni rezultat v kratkem času. To je zato, ker lahko le z mešanjem dveh medijev dosežemo takšne rezultate.

Glede na princip delovanja toplotnih izmenjevalcev lahko ugotovimo, da imajo te naprave vozlišča, ki delujejo po določenem principu. Razdelimo jih lahko na regenerativno in rekuperativno. V slednjem primeru se uporabljajo različne tekočine, ki delujejo s pomočjo ločilne stene. Pri izmenjavi temperatur ostane tok enak in se ne spreminja v obeh variantah.

V rekuperativnih toplotnih izmenjevalcih je delovni element, ki deluje tudi kot vir toplote, kot tudi polnilnik. Element se pri stiku s tekočinami segreje in v prostor odda potrebno toploto. V tem primeru lahko toplotni tok spremeni svojo smer.

Več o načelu delovanja plošče za izmenjavo toplote

Ploščni toplotni izmenjevalec ima ustrezne elemente, ki so nameščeni z vrtenjem 180 °. Štirje elementi so združeni v en paket, kar vam omogoča, da ustvarite dva dovodna in razdelilna vezja. Dva ekstremna elementa v procesu ne bosta sodelovala.

Proizvajalci ponujajo za prodajo dve vrsti postavitve: enosmerna in večstranska. V prvem primeru je hladilno sredstvo razdeljeno na vzporedne tokove, ki gredo skozi kanale in končajo v pristanišču za odvzem. Večstranska ureditev ima kompleksno shemo, ker se izmenjevalnik toplote premika po istem številu kanalov. To smo dosegli z vgradnjo dodatnih plošč, ki zagotavljajo prisotnost gluhih pristanišč. Vzdrževanje večplastnih izmenjevalnikov toplote je veliko težje.

Glavne vrste naprav

Izmenjevalnik toplote je naprodaj v številnih sortah, med njimi je treba poudariti:

• podvodna;
• elementarna;
• grafit;
• dvocevni;
• lamelarni;
• zvit;
• spirala;
• lupina in cev

Potopni toplotni izmenjevalec ima zaznavni element v obliki cilindrične tuljave, ki se nahaja v posodi. Slednji je napolnjen s tekočino. Ta zasnova omogoča skrajšanje časa za oskrbo naprave s toploto. Potopna naprava je ena izmed najboljših v učinkovitosti. Uporablja se na mestih, kjer razmere nakazujejo verjetnost vrenja.

Lamelarna enota in njen opis

Ploščni toplotni izmenjevalec ima številne prednosti, in sicer:

• enostavno čiščenje;
• enostavnost montaže;
• minimalni hidravlični upor.

Te naprave imajo končne kamere, ki so povezane s pritrdilnimi vijaki. Oblika ima delovno ploščo in okvirje. Plošče so ločene z gumijastimi blazinicami. In elementi so izdelani iz posebnega jekla. Tehnologija vgradnje plošč vključuje vgradnjo gumijastega tesnila brez lepilnega sestavka, ki zagotavlja tesno prileganje posameznih delov. Delovno okolje je mogoče zagotoviti z enim od treh načinov:

• mešani
• naravnost;
• protitok.

Elementarni in zviti izmenjevalniki toplote. Opis naprave

Elementarni toplotni izmenjevalnik omogoča povezovanje delov sistema v eno samo strukturo. Načelo delovanja takšnih naprav je podobno različici lupine in cevi. Delovni medij je dobavljen v nasprotni smeri, enota pa združuje majhno število cevi. Glede na vrste toplotnih izmenjevalnikov, bodite pozorni na prepleteno različico, ki ima občutljiv element v obliki koncentrične tuljave, ki je pritrjen s posebnimi glavami, ki zagotavlja zaščito pred ohišjem. Ta naprava uporablja vezje z dvema tekočinama, od katerih ena napolni cevi, druga pa v prostoru med njimi. Te naprave odlično delujejo s padcem tlaka in imajo odlično odpornost proti obrabi.

Grafitni in spiralni toplotni izmenjevalci

Med vrstami izmenjevalcev toplote lahko ločimo grafitno sorto, ki ima napravo, ki zagotavlja zaščito pred korozijo. Te naprave dobro odvajajo toploto, enota pa je sestavljena iz blokov, ki imajo obliko valja in pravokotnika. Delovna tekočina se premika v križnem vzorcu. Prenosnik toplote je sestavljen iz:

• prevleke;
• rešetke;
• cevi;
• kovinski kovček.

Izmenjevalnik toplote je lahko spiralen, njegovo delovanje pa se izraža pri uporabi kovinskih plošč. So zavite v spiralo in pritrjene na mehanizem, imenovan zvitek. Za pravilno delovanje je pomembno, da se toplotni izmenjevalnik zapečati, kar se doseže z varjenjem posameznih delov ali nameščanjem tesnila.

Instrumente je težko izdelovati, popravljati in vzdrževati. Naprava se ne sme uporabljati v sistemu, kjer tlak presega 10 kgf / cm ² , kar ni pomanjkljivost. Ta minus je izravnan s kompaktno velikostjo naprave, majhno težo in visoko učinkovitostjo.

Več o načelu delovanja lupine in cevi

To ime je dobil lupinsko-cevni toplotni izmenjevalec, ker so tanke cevi, vzdolž katerih se premika hladilno sredstvo, nameščene v osrednjem delu glavne lupine. Število cevi v sredini bo določilo, kako hitro se snov premika. Iz tega pa je odvisen koeficient prenosa toplote.

Cevni in cevni toplotni prenosnik Narejena je iz visoko trdnih in legiranih jekel. Uporabljajo se, ker naprava deluje v agresivnem okolju, ki spodbuja razvoj korozije. Izmenjevalnik toplote lahko razvrstimo v več sort, med njimi je treba poudariti:

• s plavajočo glavo;
• s fiksnimi cevmi;
• s temperaturnim kompenzatorjem;
• v obliki ohišja z U-oblikovanimi cevmi.

Opis izmenjevalnika toplote Pahlen MAXI-FLO

Ta naprava je izmenjevalnik toplote za bazen, ki stane 18.245 rubljev. Naprava je moč 40 kW. Enota je navpična, nerjaveče jeklo pa se uporablja kot material karoserije. Dvocevna vodna naprava je namenjena ogrevanju vode. Nosilec toplote je vroča voda iz kotla.

Pri gradnji zunanjega bazena je ta enota še posebej pomembna. Izmenjevalnik toplote za bazen ima primarni krog v obliki cevi, nameščen je navpično. Temperaturna razlika v tokokrogih doseže 60 ° C. V primarnem krogu je lahko maksimalni tlak 10 barov, v sekundarnem - enak. Morda vas zanima hidravlični upor primarnega kroga, v tem primeru 0,05 m. V sekundarnem krogu je hidravlični upor 0,8 m.

Izračuni

Pred izbiro izmenjevalnika vode in vode je treba izračun moči te naprave opraviti nedvoumno. Na splošno, ko izberete, morate biti pozorni na vrsto konstrukcije in kakovost naprave. Izračun moči se izvede po naslednji formuli: P = 1,16 x /T / (tx V). V njej je zahtevana moč označena s črko R. Tukaj je posebej izbrana konstanta enaka 1,16. Temperaturna razlika je ∆T. Volumen je V, čas je t. Pri izračunu moči izmenjevalnika toplote je torej treba razumeti, da bo učinkovitost naprave odvisna od pretoka delovnega medija ob obeh tokokrogih.

Zasnova vpliva na količino ogrevanega medija. Večji kot je njegov volumen, večje bodo plošče in šobe. Pogosto se izvede tudi določanje ogrevalnih površin. Označeni so s črko F. To vrednost lahko dobimo s formulo: Q / (K *? Tcp), v kateri je Q toplotna moč in koeficient toplotne prehodnosti K.

Pri izračunih toplotnega izmenjevalnika se morate zavedati, da formula zagotavlja prisotnost povprečne temperature glave med hladili, ta vrednost je izražena v TCP. Naloga je najti vse tri spremenljivke. S pomočjo enačbe toplotne bilance lahko najdemo toplotno moč: Q = G * c * (T2-T1).

Toplotna zmogljivost vode pri določeni temperaturi - to je z. Pretok je označen s črko G. Pri izračunih toplotnega izmenjevalnika morate vedeti, da je temperatura na vstopu in izstopu označena v stopinjah in v formuli izgleda kot T1i in T2. Da bi bil izračun natančnejši, je treba tej formuli dodati faktor učinkovitosti. Za določitev vrednosti? Tcp, morate uporabiti naslednjo formulo: Tcp = (? Tb? Tm) / (? Tb /? Tm). V njej so najmanjše in največje temperaturne razlike označene z? Tb in? Tm.

Metoda izračuna

Koeficient toplotne prehodnosti najdete v referenčnih materialih ali pa ga izračunate po formuli: k = 1 / (1 /? 1 +? St /? St + 1 /? 2). V njem? 1 in? 2 - koeficienti prenosa toplote iz sprejemnih in oddajnih vezij. Debelina stene cevi -? Koeficient toplotna prevodnost materiala cevi -? Če naredite izračun izmenjevalnika toplote, oziroma dejansko zmogljivost, kot tudi območje, lahko presodite pravilno izbiro naprave. Če se te vrednosti ne ujemajo, to kaže na povečanje verjetnosti nastanka usedlin na stenah cevi. Vsaj mogoče jih je mogoče priključiti. Bolje je uporabiti posebne programe za izračun toplotnega izmenjevalnika, vendar je pomembno vedeti, katere metode in formule so v osnovi.

Zaključek

Pogosto domači ljudje slišijo za to pomembno napravo, ki ima eno od glavnih funkcij v ogrevalnem sistemu. Če gre za avtonomno vezje, kjer se uporabljajo grelni kotli, to vprašanje postane še bolj pomembno. V njih se hladilno sredstvo segreva v toplotnem izmenjevalniku. To so votle naprave, kjer voda teče. Sodobni proizvajalci ponujajo podobne naprave v širokem razponu, izdelani so iz različnih kovin.