Расчет пластинчатого рекуператора: Тепловой расчет пластинчатых рекуператоров для систем вентиляции Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»
РАСЧЕТ ВОЗДУХО-ВОЗДУШНЫХ РЕКУПЕРАТОРОВ ДЛЯ ПРИТОЧНО-ВЫТЯЖНОЙ СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРА | Опубликовать статью ВАК, elibrary (НЭБ)
Баишева Л.М.1, Жиркова М.В.2
1Аспирант,
2старший преподаватель,
Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова
РАСЧЕТ ВОЗДУХО-ВОЗДУШНЫХ РЕКУПЕРАТОРОВ ДЛЯ ПРИТОЧНО-ВЫТЯЖНОЙ СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРА
Аннотация
В работе представлен расчет параметров рекуператоров, установленных в приточно-вытяжных устройствах систем вентиляции воздуха. Для расчета впервые используется температура наружного воздуха tн=-50°С, характерная для населенных пунктов в условиях Севера. Отмечено несоответствие теоретических результатов расчета с экспериментальными данными.
Ключевые слова: рекуператор, вентиляция воздуха, конденсация влаги.
Baisheva L.M.1, Zhirkova М.V.2
1Postgraduate,
2senior lecturer,
North-Eastern Federal University in Yakutsk
ANALYSIS OF AIR-TO-AIR RECUPERATOR IN THE NORTH
Abstract
The analysis of air-to-air recuperator characteristics in the North is submitted. The outdoor temperature is minus 50 degrees is for the first time used. It is noted that calculation data don’t correspond to experiment.
Keywords: recuperator, ventilation, condensation of moisture.
Затраты теплоты на подогрев приточного наружного воздуха при современных методах теплозащиты ограждающих конструкций составляют в жилых домах до 80% тепловой нагрузки на отопительные приборы, а в общественно-административных зданиях более 90%. Поэтому энергосберегающие системы отопления в современных конструкциях зданий могут быть созданы только при условии утилизации теплоты вытяжного воздуха на нагрев приточного наружного воздуха.
Наибольший интерес представляют приточно-вытяжные установки систем вентиляции с вращающимся и пластинчатым рекуператорами.Применение воздушных рекуператоров в суровых климатических условиях ограничено из-за возможного обмерзания вытяжной части теплообменной установки. Устранение обмерзания позволит существенно расширить температурный диапазон работы воздушных рекуператоров в области низких температур.
Для обеспечения бесперебойной работы рекуператора необходимо на его входе для наружного воздуха поддерживать температуру не ниже -20ºС. В то же время температура кипения хладагента в испарителе, находящемся в канале уходящего воздуха, не должна опускаться ниже 0… 5ºC для недопущения его обмерзания [1, 2].
В настоящий момент широко применяется общепринятая методика расчета параметров приточного и удаляемого воздуха на выходе из теплообменника на примере стационарного воздушного пластинчатого теплоутилизатора [3], представленного на рисунке 1. В качестве исходных данных начальную температуру приточного воздуха принимают равной -5°C
В данной работе будет рассмотрен расчет воздухо-воздушных рекуператоров для приточно-вытяжной системы вентиляции в условиях Севера по вышеуказанной методике.
Расход приточного и удаляемого воздуха 5000 кг/ч. Начальная температура удаляемого воздуха tуд.=20°С, влажность φ=25%, влагосодержание d= 3,5 г/кг, Iн= 29 кДж/кг, tр=0,1°С, Iр=9 кДж/кг. Теплообменная поверхность рекуператора собрана из пластин, между которыми расположено оребрение δр=0,15 мм, образующие каналы в виде равносторонних треугольников (β=60º). Просвет между пластинами 3 мм. В рекуператоре подогревают приточный воздух с начальной температурой tн=-50°С, Iн=-50 кДж/кг. Размеры фронтального сечения в каждом канале рекуператора fфр=0,7х0,7 м, глубина l=0,3 м. Схема движения теплообменивающихся сред противоточная.
Рис. 1 – Схема устройства воздухо-воздушного рекуператора
Сперва определяем живое сечение для прохода воздуха по формуле
(1)
где величину параметра определяем по табл. Х.1 [3], которая равна 0,857 м2/м3:
Затем определяем площадь теплообменной поверхности в потоке удаляемого ( ) и приточного ( ) воздуха
, (2)
где по табл. Х.1. равна 1905 м2/м3:
Определяем эквивалентный диаметр теплообменника Dэкв по табл. Х.1 [3] Dэкв=1,77·10-3м и массовую скорость воздуха в живом сечении теплообменника
, (3)
Плотность удаляемого воздуха (tуд. =20°С) ρ1=1,205 кг/м3, а плотность приточного воздуха (tн=-55°С) ρ1=1,534 кг/м3.
Скорости потоков удаляемого и приточного воздуха соответственно равны: ω1=11,02/1,205=9,145 м/с, ω2=11,02/1,534=7,187 м/с.
Определяем значения критерия Re, принимая коэффициенты кинематической вязкости ν1=15,11·10-6м2/с и ν2=9,55·10-6м2/с:
(4)
Затем определяем значения Nu по формуле:
(5)
Определяем коэффициенты теплообмена α1 и α2, принимая λ1=2,57·10-2Вт/(м·К) и λ2=2,04·10-2Вт/(м·К):
(6)
Определяем показатель оребрения одной и другой поверхности по формуле:
, (7)
считая ŋр=1 и :
Определяем коэффициент теплопередачи:
(8)
Определяем коэффициент теплопередачи учитывающий тепло- и массоперенос, по формуле:
(9)
вычисляя снас по формуле:
, (10)
Для определения снас используется таблица значений коэффициентов A, B, C, D (при барометрическом давлении 101,3 кПа), зависящих от температуры наружного воздуха и относительной влажности. И максимально возможная низкая температура воздуха -20°С. Если рассматривать tн=-50°С, то можно сделать вывод, что отношение коэффициентов В/Д стремится к нулю. Следовательно, снас=св.
Тогда получаем:
Определяем безразмерные параметры, характеризующие режимы работы теплообменников без выпадения конденсата (Fo´1 и W1) и при выпадении конденсата на поверхности (Fo´I1 и WI1
(11)
, (12)
(13)
, (14)
Используя найденные значения определяем значения относительного перепада температур θ2 при работе теплообменника в режиме “сухого” теплообмена по формуле:
(15)
Используя найденные значения , определяем значения θI2 при работе теплообменника в режиме выпадения конденсата на всей поверхности по формуле:
(16)
Определяем температуру приточного воздуха после утилизатора при работе его в “сухом” режиме по формуле:
, (17)
Если влагосодержание удаляемого воздуха увеличить, то рекуператор будет работать в условиях выпадения конденсата на всей поверхности.
Определим температуру приточного воздуха после утилизатора при работе его в режиме с выпадением конденсата на всей поверхности при следующих параметрах удаляемого воздуха: tуд=20 ºС; d=14,5 г/кг; IТ=57 кДж/кг:
, (18)
Таким образом, по результатам расчета можно сказать, что чем ниже температура наружного воздуха, тем выше температура приточного воздуха после утилизатора с выпадением конденсата на всей поверхности. Этот вывод не соответствует экспериментальным данным. Поэтому необходимо разработать новую методику расчета температуры приточного воздуха после рекуператора с выпадением конденсата в зависимости от температуры наружного воздуха ниже -31
Литература
- Вишневский Е.П. Особенности обеспечения эффективной работы пластинчатых теплообменников рекуперативного типа в суровых климатических условиях // С. О.К. 2005. № 1.
- Дискин М.Е. Эффективность рекуперации теплоты в системах вентиляции при температурах наружного воздуха ниже температуры опасности обмерзания. АВОК. 2006. № 4.
- Богословский В.Н. и др. Кондиционирование воздуха и холодоснабжение: Учебник для вузов / В.Н. Богословский, О.Я. Кокорин, Л.В. Петров; Под ред. В.Н. Богословского. – М.: Интеграл 2014 – 367 с., ил.
References
- Vishnevskij E.P. Osobennosti obespechenija jeffektivnoj raboty plastinchatyh teploobmennikov rekuperativnogo tipa v surovyh klimaticheskih uslovijah // S.O.K. 2005. № 1.
- Diskin M.E. Jeffektivnost’ rekuperacii teploty v sistemah ventiljacii pri temperaturah naruzhnogo vozduha nizhe temperatury opasnosti obmerzanija. AVOK. 2006. № 4.
- Bogoslovskij V.N. i dr. Kondicionirovanie vozduha i holodosnabzhenie: Uchebnik dlja vuzov / V.N. Bogoslovskij, O.Ja. Kokorin, L.V. Petrov; Pod red. V.N. Bogoslovskogo. – M.: Integral 2014 – 367 s., il.
Виды рекуператоров.
Теплообменник пластинчатый, пластинчатый рекуператор и другие виды теплообменников, условия их работы и особенности.Чтобы выполнить расчет рекуператора необходимо знать следующие параметры сред участвующих в теплообмене:
1. Теплоноситель.
1.1. Состав теплоносителя для определения его теплофизических параметров в интервале рабочих температур:
· теплоёмкость Ср [дж/кГ· °С];
· плотность ρ [кГ/м3];
· кинематическая вязкость ʋ [м2/с];
· теплопроводность λ [вт/м· °С];
· критерий Прандтля Pr.
1.2. Количественные и тепловые характеристики
· объёмный расход V [нм3/час]; [кГ/час];
· температура теплоносителя на входе t’ [°C];
· допустимое аэродинамическое cопротивление Δр [Па]; [мм. вод. ст.].
1.3. Дополнительные сведения (если таковые имеются)
· содержание агрессивных веществ;
· наличие в составе пыли, ворса или других составляющих;
· допустимая минимальная температура на выходе t» [°C];
· другие.
2. Нагреваемая среда.
2.1. Состав нагреваемой среды для определения его теплофизических параметров в интервале рабочих температур:
· теплоёмкость Ср [дж/кГ· °С];
· плотность ρ [кГ/м3];
· кинематическая вязкость ʋ [м2/с];
· теплопроводность λ [вт/м· °С];
· критерий Прандтля Pr.
2.2. Количественные и тепловые характеристики нагреваемой среды:
· объёмный расход V [нм3/час]; [кГ/час];
· температура на входе t’ [°C];
· температура на выходе t» [°C];
· допустимое аэродинамическое сопротивление Δр [Па]; [мм. вод. ст.].
Расчет конструктивных размеров рекуператора производится исходя из условий создания потребной площади поверхности нагреваемой теплоносителем и омываемой потоком нагреваемой среды. Количество тепла, передаваемое нагреваемой среде через конвективный теплообмен, определяется коэффициенту теплопередачи Ко [вт/м2 · °С].
Точный расчет теплообменника сложен тем, что все теплофизические и физические параметры сред — это величины переменные и взаимозависящие. Поэтому расчет рекуператора производят на основе эмпирических данных с использованием метода критерия подобия по усредненным физическим параметрам. Методика расчета теплообменников наиболее глубоко изложена в работах акад. Михеева М.А., Кутателадзе С.С.и Барановского Н.В. Расчет выполняется по программе, в основу которой заложены основные принципы, изложенные в этих работах.
Расчет теплообменника состоит из 2-х этапов:
1. Проверка теплового баланса
Проверка теплового баланса проводится на основании заданных в техническом задании параметров теплоносителя и нагреваемой среды по формуле:
Vг· Срг·Δtг·ψ = Vв·Срв·Δtв,
где Vг и Vв — объемы теплоносителя и нагреваемой среды соответственно, [кГ/час].
Ср — теплоемкость сред, [дж/кГ· °С].
Δt — средняя температура теплоносителя и нагреваемой среды.
Δtг = t’г-t»г; Δtг = t«в-t’в
Ψ — коэффициент потерь тепла.
В случае необходимости проводится корректировка технического задания.
Далее высчитываются температурные коэффициенты «P» и «R», с помощью которых по экспериментальным графикам определяется коэффициент эффективности рекуператора «ε».
;
2. Расчет габаритов рекуператора
Расчёт конструктивных габаритов рекуператора производится по требуемой площади поверхности, которая омывается нагреваемой средой и определяется по формуле:
F = Q/(Ko·Δtcp·ε) [м2],
где Q-передаваемая мощность, кДж/час.
Ко — коэф. теплопередачи, кДж/м2 · °С.
Δtcp — средний температурный напор.
График изменения температур рабочих сред по поверхности аппарата.
ε — коэффициент эффективности рекуператора
Коэффициент теплопередачи Ко рассчитывается по общепринятой методике, исходя из теплофизических параметров сред теплоносителей и конструктивных особенностей теплопередачи.
Расчет производим по упрощенной формуле по конвективному теплообмену без учета потерь теплопередачи через тонкую стенку и радиационной передачи тепла.
;
где αв и αг — коэффициенты конвективной теплоотдачи теплоносителя и нагреваемой среды, рассчитываются по эмпирическим формулам в зависимости от характера течения потоков (ламинарный, турбулентный, переходной), и зависит от критериев подобия Нуссельта , Рейнольдса, Прандтля, физических параметров сред и конструктивных параметров рекуператора.
Далее проводится расчет аэродинамического сопротивления потокам теплоносителя и нагреваемой среды по формуле:
∆Р = ∆Ртрубы + ∆Рвх + ∆Рвых + ∆Рускорение;
∆Р = ∆Ртрубы + ∆Рвх + ∆Рвых + ∆Рускорение;
где:
В силу того, что физические параметры потоков сред определяются конструктивными размерами рекуператора, то коэфф. теплоотдачи Ко, определяющий площадь теплопередачи, предварительно рассчитать невозможно.
В начале расчета задаются скоростями потоков, и в дальнейшем путем итераций подгоняются геометрические параметры рекуператора. За критерий оптимизации принимаем минимальные весовые характеристики и соответствие аэродинамических потерь потоков сред техническим условиям.
Список литературы.
1. М.А. Михеев, И.М. Михеева.
Основы теплопередачи. М, Энергия, 1977.
2. С.С. Кутателадзе.
Теплопередача и гидродинамическое сопротивление. М, Энергоатомиздат, 1990.
3. Справочник по теплообменникам. т.I, т.II.
Под ред. О.Г. Мартыненко, А.А.Михалевича, В.К.Шикова. М, Энергоатомиздат, 1987.
4. Р.В. Барановский, Л.М. Коваленко, А.Р. Ястребенецкий.
Пластинчатые и спиральные теплообменники. М, Машиностроение, 1973.
5. Спр. по расчетам гидравлических и вентиляционных систем.
Под ред. А.С. Юрьева. С-Пб, Мир и Семья, 2001.
6. И.Е. Идельчик.
Спр. по гидравлическим сопротивлениям. М, Машиностроение, 1992.
« Предыдущая
Возврат к списку
Расчет теплообменника пластинчатого – методичка и примеры
Данные теплоносителей при техническом расчете оборудования должны быть обязательно известны. Среди этих данных должны быть: физико-химические свойства, расход и температуры (начальная и конечная). Если данные одного из параметров не известны, то его определяют с помощью теплового расчета.
Тепловой расчет предназначен для определения основных характеристик устройства, среди которых: расход теплоносителя, коэффициент теплоотдачи, тепловая нагрузка, средняя разница температур. Находят все эти параметры с помощью теплового баланса.
Давайте рассмотрим пример общего расчета.
В аппарате теплообменника тепловая энергия циркулирует от одного потока к другому. Это происходит в процессе нагрева или охлаждения.
Q = Qг= Qх
Q – количество теплоты передаваемое или принимаемое теплоносителем [Вт],
Откуда:
Qг = Gгcг·(tгн – tгк) и Qх = Gхcх·(tхк – tхн)
где:
Gг,х – расход горячего и холодного теплоносителей [кг/ч];
сг,х – теплоемкости горячего и холодного теплоносителей [Дж/кг·град];
tг,х н – начальная температура горячего и холодного теплоносителей [°C];
tг,х к – конечная температура горячего и холодного теплоносителей [°C];
При этом, учитывайте, что количество входящей и выходящей теплоты во много зависит от состояния теплоносителя. Если в процессе работы состояние стабильно, то расчет производим по формуле выше. Если хоть один теплоноситель меняет свое агрегатное состояние, то расчет входящего и выходящего тепла стоит производить по формуле ниже:
Q = Gcп·(tп – tнас)+ Gr + Gcк·(tнас – tк)
где:
r – теплота конденсации [Дж/кг];
сп,к – удельные теплоемкости пара и конденсата [Дж/кг·град];
tк– температура конденсата на выходе из аппарата [°C].
Первый и третий члены стоит исключать из правой части формулы, если конденсат не охлаждается. Исключив эти параметры, формула будет иметь следующее выражение:
Qгор = Qконд = Gr
Благодаря данной формуле определяем расход теплоносителя:
Gгор = Q/cгор(tгн – tгк) или Gхол = Q/cхол(tхк – tхн)
Формула для расхода, если нагрев идет паром:
Gпара = Q/ Gr
где:
G – расход соответствующего теплоносителя [кг/ч];
Q – количество теплоты [Вт];
с – удельная теплоемкость теплоносителей [Дж/кг·град];
r – теплота конденсации [Дж/кг];
tг,х н – начальная температура горячего и холодного теплоносителей [°C];
tг,х к – конечная температура горячего и холодного теплоносителей [°C].
Основная сила теплообмена – разница между его составляющими. Это связано с тем, что проходя теплоносители, температура потока меняется, в связи с этим меняются и показатели разницы температур, поэтому для подсчетов стоит использовать среднестатистическое значение. Разницу температур в обоих направлениях движения можно высчитать с помощью среднелогарифмического:
∆tср = (∆tб — ∆tм) / ln (∆tб/∆tм) где ∆tб, ∆tм– большая и меньшая средняя разность температур теплоносителей на входе и выходе из аппарата. Определение при перекрестном и смешанном токе теплоносителей происходит по той же формуле с добавлением поправочного коэффициента
∆tср = ∆tср ·fпопр . Коэффициент теплопередачи может быть определен следующим образом:
1/k = 1/α1 + δст/λст + 1/α2 + Rзаг
в уравнении:
δст– толщина стенки [мм];
λст– коэффициент теплопроводности материала стенки [Вт/м·град];
α1,2 – коэффициенты теплоотдачи внутренней и внешней стороны стенки [Вт/м2·град];
Rзаг – коэффициент загрязнения стенки.
Расчет пластинчатого теплообменника: почему не стоит использовать онлайн-калькуляторы
Главная Информация Расчет пластинчатого теплообменника: почему не стоит использовать онлайн-калькуляторыТеплообменное оборудование широко используется в автономных системах отопления, бассейнах, на производствах. Так что вопрос о том, как выполнить расчет теплообменника пластинчатого, очень актуален. Например, для этой цели в сети интернет есть разнообразные онлайн-калькуляторы.
Подобные сайты часто предлагают выполнить расчет теплообменника в автоматическом режиме, просто внеся данные. Обычно требуется информация о:
- температуре греющей и нагреваемой среды на входе/выходе;
- тепловой нагрузке;
- допустимых потерях напора.
При наличии этой информации, возможно получить примерные параметры теплообменника или даже список подходящих вам моделей. В теории все звучит идеально, но на практике покупка после подобного подбора чревата большими проблемами. Ведь калькулятор на сайте не учитывает массу факторов.
Поэтому, приобретение оборудования по таким расчетам в лучшем случае окажется недолговечным или не будет в полной мере выполнять поставленные задачи. Также вы рискуете, что приобретенное устройство и вовсе станет причиной опасной аварийной ситуации.
Расчет и выбор оборудования с помощью профессионала
Специалисты компании «Тепло Сибири» предлагают выполнить расчет теплообменника и подобрать оптимальное устройство. При этом мы учитываем множество факторов:
- различные характеристики системы, включая технические условия, план инженеров и другую документацию;
- особенности среды – ее температуру, вязкость и другие характеристики;
- специфические требования к оборудованию – чаще всего это необходимо для систем, работающих на производствах;
- эксплуатационные особенности оборудования из разных видов металла;
- преимущества разных видов пластинчатых устройств – разборных, сварных и т. д.
Особое внимание мы уделяем и вашему бюджету. Только квалифицированный профессионал способен подобрать идеальный вариант с точки зрения ваших требований, долговечности и стоимости оборудования.
Мы знаем особенности теплообменников в зависимости от производителя, модели, материала пластин и многих других параметров. А наш опыт в проектировании тепловых пунктов позволяет учесть любые нюансы, что невозможно с помощью примитивного калькулятора на сайте. Доверяйте сложные инженерные расчеты грамотным специалистам!
Похожие статьи
расчет КПД для вентиляции противоточного и канального рекуператора, принцип работы, обзор моделей
Очень важно, когда дома или на рабочем месте обеспечена хорошая вентиляция, а также благоприятный микроклимат. Ведь от этого зависит не только комфортное пребывание, но и здоровье человека. В настоящее время существуют различные устройства для обеспечения чистого воздуха. Одними из них являются рекуператоры.
Особенности
Рекуператор – это особый теплообменник, который позволяет сократить потери тепла в помещении в зимнее время, а также предоставляет ему очищенный и свежий воздух. Изделия существенно экономят затраты на отопление, так как приток воздуха с улицы идёт практически той же температуры, что и воздух в помещении. Кроме того, они просты в эксплуатации, в отличие от кондиционеров и других устройств, которые поглощают много электроэнергии.
Пластинчатый рекуператор представляет собой теплообменник, состоящий из множества тонких пластин.
Эти пластины гладкие или гофрированные, могут производиться из различного вида материала. Их делают из алюминиевой фольги, стали, бумаги или пластика с особой обработкой. Расстояние между ними варьируется от 2 до 4 мм. В устройстве рекуператора имеется система отвода конденсата, которая удаляет влагу с пластин.
Она необходима в том случае, если жидкость попадет в воздушный канал, а из-за этого может появиться наледь. Если происходит большое скопление жидкости, то работа пластинчатого рекуператора блокируется водяным затвором конденсатосборника. Также в конструкции есть выпускной клапан, который регулирует интенсивность воздушных потоков.
Пластинчатые рекуператоры дают большую эффективность в работе, теплопотери будут минимальными. Они качественно обогревают входящий воздух в зимнее время, в их устройстве нет движимых деталей, которые усложняют уход. Благодаря тому, что устройства компактные, намного облегчается монтаж. Они отличаются небольшой стоимостью и долговечностью. Если есть желание, можно менять пластины, добавлять или убавлять их. Пластинчатые рекуператоры могут отличаться по направлению потока воздуха, они бывают противоточными и перекрестными. Рекуператор подбирается индивидуально для помещения, исходя из расчета его площади.
Принцип работы
Схема работы рекуператора состоит в том, чтобы воздух из помещения посредством пластин утилизировался на улицу. Во время движения этих воздушных масс пластины нагреваются, а входящий в помещение свежий воздух от этих же пластин принимает тепло. Таким образом, нет потери тепла за счет того, что входящий и выходящий воздух имеют небольшую разницу температур. Тепловой КПД пластинчатых рекуператоров напрямую зависит от разницы температур на улице и в помещении, а также от материала, из которого он изготовлен. Пластинчатые устройства очень часто используют в квартирах и домах, небольших помещениях.
Обзор моделей
Рассмотрим несколько популярных моделей рекуператоров.
«Вентс ПР 600х300»
Модель пластинчатого рекуператора предназначена для выведения использованного воздуха из помещения. Материалом внутреннего оснащения является алюминий, а материалом корпуса – оцинкованная сталь. Весит устройство 31 кг. Для установки необходимо использовать трубу с диаметром 300 мм.
Для подсоединения модели к воздуховоду понадобится колено с прямоугольным сечением.
Благодаря алюминиевой пластине идет высокоэффективная теплопередача. В данном рекуператоре предусмотрен сбор небольшого количества конденсата, который образуется на вытяжных поверхностях. В комплект входит штуцер для удаления конденсата, который установлен в нижней панели.
«Вентс ПР 700х400»
Пластинчатый прямоугольный рекуператор выполнен из оцинкованной стали с присоединительным патрубком. Весит данная модель 47,8 кг. Имеет крестообразный проход воздуха и предназначена для удаления последнего из помещения через систему вентиляции и кондиционирования. Данное устройство подсоединяется к воздуховоду с прямоугольным сечением, с параллельной разводкой трассы, а также может быть подсоединено с перпендикулярной или диагональной разводкой под углом в 45 градусов.
Можно выбрать любой из вариантов. В любом случае необходимо приобрести колено для заданного положения. Устройство теплообмена состоит из специальных тонких алюминиевых пластин, которые обеспечивают активную теплопередачу. В летнее время теплообменник можно заменить летней ставкой VL, она не выдаёт тепло, но снижает потери давления на 10%.
Vaillant recoVAIR VAR 60/1 D
Рекуператор предназначен для децентрализованной системы с приточно-вытяжной вытяжкой воздуха в двух направлениях. Модель имеет настенный монтаж с диаметром монтажного отверстия в 162 мм. Минимальная производительность составляет 30 м3/час, а максимальная – 60 м3/ час. Имеется три скорости вентилятора. Во время работы устройство издает уровень шума от 34 до 46 дБ.
Оснащено пластинчатым теплообменником с КПД в 85%. Минимальная температура для работы устройства начинается от -20 градусов.
Для более удобного управления имеется пульт, есть возможность управлять через интернет. Потребляемая мощность составляет 9 Вт от напряжения в 220 В. Монтируется к стене с минимальной толщиной в 30 см. Весит 3,4 кг.
Mitsubishi Electric VL-50ES2-E
Рекуператор предназначен для децентрализованной приточно-вытяжной вентиляции. Весит устройство 6,2 кг, имеет размеры 522х245х168 мм. Данная канальная модель монтируется на стене с диаметром монтажного отверстия 120 мм. Выполняет функции рекуператора с производительностью от 15 до 54 м3/ч. Во время работы уровень шума варьируется от 15 до 37 дБ. Модель оснащена пластинчатым теплообменником с КПД 86%. Во время работы потребляет мощность 19 Вт с напряжением в 220 В.
Daikin VAM 350 FC
Рекуператор предназначен для централизованной системы с приточно-вытяжной вентиляцией. Обладает такими характеристиками: вес – 33 кг, ширина – 828 мм, высота – 310 мм, длина – 816 мм.
Имеет подвесной способ монтажа с диаметром монтажного отверстия в 150 мм.
Выполняет функцию рекуператора с производительностью от 210 до 350 м3/час. Имеет три скорости работы вентилятора с максимальным уровнем шума в 32 дБ. Внешнее статическое давление – 103 Па. Пластинчатый теплообменник имеет КПД 84%. Минимальная температура для работы данного устройства составляет -15 градусов. Во время работы потребляет мощность 71 кВт от напряжения в 220 вольт.
Cooper Hunter CH-HRV2K2
Рекуператор предназначен для централизованной системы с приточно-вытяжной вентиляцией. Имеет подвесной тип монтажа с диаметром монтажного отверстия в 145 мм. Минимальная производительность составляет 150 м3/ч, а максимальная – 200 м3/ч. Имеется три скорости работы вентилятора. Во время работы уровень шума составляет 27 дБ. Устройство оснащено пластинчатым теплообменником с КПД 75%. Минимальная температура для работы составляет -15 градусов. Предусмотрен пульт управления. Во время рекуперации потребляет мощность 105 Вт. Весит 23 кг и имеет типоразмеры 580х264х666 мм.
Обзор пластинчатого рекуператора смотрите далее.
Виды рекуператоров и их наиболее правильный расчет
На сегодняшний день «стал ребром» вопрос об энергоэффективности. Поэтому везде, и системы вентиляции не исключение, используют энергосберегающие установки и машины. Бережное отношение к энергии вынуждает потребителей все чаще обращаться к системам утилизации теплоты.
В зависимости от конкретных условий, установка со встроенным рекуператором позволяет сэкономить до 90% потребностей в энергии по сравнению с установкой без него. Это теоретические данные. На практике же наши исследования показали, что наиболее эффективный роторный рекуператор экономит 75% максимум, но это, согласитесь, тоже довольно внушительная цифра.О самой вентиляции с рекуперацией и принципе действия раньше упоминалось в статье по ссылке. Мы же не будем повторятся и рассмотрим именно сам рекуператор.
Содержание статьи:
Что такое рекуператор?
Благодаря теплоутилизатору, тепло, забираемое из удаляемого воздуха, передается приточному. При этом конструкция рекуператора определяет условия его применения, эффективность и качество приточного воздуха на выходе из устройства.
В соответствии со стандартами, утилизаторы тепла делятся на 4 категории:
- рекуперативные теплоутилизаторы. Теплообмен между воздушными потоками происходит через разделяющую перегородку.
- регенеративные теплоутилизаторы. Тепло воздуха передается промежуточному аккумулятору, а затем этот накопитель отдает тепло приточному потоку.
- регенеративные с промежуточным теплоносителем. Теплоноситель контактирует с воздухом через разделяющую поверхность, а перенос тепла осуществляется газообразным или жидкостным теплоносителем.
- тепловые насосы. О данной категории теплоутилизаторов читайте в статье по ссылке.
Все категории теплоутилизаторов обладают такими преимуществами как:
- Высокая экономичность, благодаря снижению расходов на эксплуатацию
- Уменьшение нагрузки на окружающую среду благодаря снижению энергопотребления
- Снижение расходов предприятия за счет уменьшения расходов на отопление и кондиционирование.
Виды рекуператоров
Ознакомимся ближе с различными видами рекуператоров и их действием.
Пластинчатый рекуперативный теплоутилизатор
Пластинчатый рекуператор изготавливают в двух конструктивных решениях: перекрестный и противоточный. Наиболее популярный и доступный вариант — это перекрестный пластинчатый рекуператор. КПД такого теплообменника может достигать 65%. Для достижения хорошей теплопроводимости перекрестный рекуператор изготавливается из пластин листового алюминия. Торцы пластин рекуператора скреплены между собой так, что образуются узкие прямоугольные каналы для потоков приточного и вытяжного воздуха. Учитывая, что максимальный переток воздуха через неплотности рекуператора оставляет 0,1%, данное устройство можно считать практически герметичным и пригодным к применению в случаях, где смешение подающесяго и удаляемого воздуха не допускается. Также могут быть изготовлены пластинчатые теплоутилизаторы, в которых обеспечена 100% герметичность от смешения потоков воздушных потоков. Максимальная температура перемещаемой среды не более 90°С. Для рекуператоров с силиконовым уплотнителем максимальная температура не должна превышать 200ºС. Повысить КПД пластинчатого рекуператора можно установив два перекрестных рекуператора последовательно. Это приведет к значительному увеличению длины установки, для начала нужно знать размеры венткамеры. Если же места нет, можете вместо двух перекрестных поставить один перекрестно-противоточный рекуператор, КПД которого соответствует их двойному использованию. Высокий КПД и низкое аэродинамическое сопротивление перекрестно-противоточного рекуператора сделали его конструкцию не прочной, и по этой причине применение этих рекуператоров ограничена системами с небольшим перепадом давления. Сбор и отвод конденсата производится при помощи конденсационных ванн.
Роторный рекуператор
Роторный теплорекуператор относится к группе регенеративных теплоутилизаторов и представляет собой медленно оборачивающийся ротор-теплонакопитель, что установлен перпендикулярно потокам входного и удаленного воздуха. Когда в установке включен обогрев, то удаляемый воздушный поток передает теплоту в тот сектор ротора через который проходит. Вращаясь, он попадает в поток приточного воздуха, отдавая ему тепло сектор охлаждается. Правильный подбор роторного рекуператора позволяет достичь КПД 80%, это сочитается с невысоким аэродинамическим сопротивлением и небольшой длиной самого устройства. Помимо переноса тепла роторный теплоутилизаторможет передавать и влагу.Такое решение идеально подходит для офисной вентиляции, ведь предохраняет воздушные массы от чрезмерной сухости. Частичный перенос удаляемого воздуха в приточный канал (примерно 5%) не позволяет использовать такой рекуператор в системах где это строго запрещено.
Чтобы уменьшить переток воздуха в качестве уплотнителя между рамой и ротором используется пластмасса или войлок. Достижение полной герметичности невозможно. Продуктивность теплообменного процесса регулируют изменяя скорость вращения ротора благодаря частотному преобразователю.
Гликолевый теплоутилизатор
Гликолевый рекуператор относится к регенеративным системам с промежуточным теплоносителем. Как промежуточный тепло-хладоноситель используют этиленгликолевый раствор. Устройство гликолевого теплоутилизатора: два теплообменника, что соединены друг с другом и образуют замкнутый контур. По нему и движется теплоноситель. Первый змеевик размещают в подающем канале, а другой в вытяжном. В холода вытяжной змеевик работает на охлаждение, а приточный на обогрев. Летом их задание меняется. Конденсационные ванны с гидравлическим затвором служат для собирания и удаления конденсата. Контроль мощности рекуператора делают при помощи трехходового регулировочного вентиля. При работе с взрывоопасными средами и во всех случаях, когда удаляемым и поступающим потокам нельзя соприкоснуться, без гликолевого рекуператора как без рук. Отдаленность в просторе змеевиков гликолевого теплоутилизатора — неоспоримое преимущество при обновлении и усовершенствовании существующих систем вентиляции.
Тепловая труба
Тепловая труба входит в регенеративные системы с промежуточным теплоносителем. Если вы слышите фразу «тепловая труба» знайте: это название сегмента с большим числом отдельных трубок, у которых внутри жидкость кипящая почти при 0ºС. Обмен теплом совершается посредством испарения жидкости в нагретом конце трубки, при этом она поглощает теплоту, затем следует конденсация на холодном конце трубки, и отдача тепла, а жидкость опять возвращается к нагретому концу тепловой трубы, в итоге цикл испарение-конденсация идет заново. КПД этих рекуператоров намного ниже нежели предыдущих. Монтировать тепловую трубу в установку следует строго в определенном порядке:1) если подающий и удаляемый потоки находятся один над другим, тепловые трубки монтируют вертикально 2) когда потоки идут в одну линию,тепловые трубки нужно монтировать горизонтально под углом к удаляемому воздушному потоку. И там и там отдача тепла может быть лишь в одну сторону, из-за этого их можно применять только для обогрева. Регулирование производится байпасным клапаном. Из всего этого следует, что тепловая труба имеет довольно узкую область применения. Поэтому хорошенько подумайте перед установкой именно этого теплоутилизатора.
Расчет рекуператора
Чтобы правильно подобрать и рассчитать рекуператор, нужно иметь достаточно данных о параметрах потоков, между которыми предстоит теплообмен. Во первых нужно знать какую среду вы удаляете ( есть ли агрессивные вещества, пыль или другие загрязнения и другое). Это поможет определить необходимый тип рекуператора. И конечно же нужно знать теплофизические свойства нагреваемого и охлаждаемого потоков, дабы легко произвести расчеты. И самое главное устанавливают нужную тепературу на входе в рекуператор и на выходе, допустимые аэродинамические потери давления.
Расчет рекуператора происходит в 2 этапа:
Надеемся наша статья была вам полезной и вы воспользуетесь изложенной информацией.
Читайте также:
Расчет и подбор теплообменника – онлайн калькулятор
Подбор теплообменника профессионалами
Есть готовый расчет, заполненный опросный лист или спецификация? Прикрепите файл:
Подбор теплообменного аппарата квалифицированными инженерами имеет очень сильное преимущество — опыт специалиста, который невозможно заменить ничем.
Например, после всех вычислений на выходе получаем несколько вариантов типомоделей теплообменников разных производителей, тогда можно ориентироваться на цену и подобрать более выгодный вариант, но не только.
Теплообменные аппараты, решающие одну и туже задачу, будут отличаться габаритами, весом, что в конечном счете влияет на стоимость доставки рекуператора до объекта, а в случае с размерами, агрегат вообще может не поместиться в месте монтажа, если не учесть данный момент во время подбора.
Чтобы получить решение «под ключ», которое избавит вас от подобных проблем — заполните простую форму и укажите контакты для связи.
Инженеры «ПроТепло» произведут все необходимые расчеты, подберут подходящие типомодели теплообменников, количество и материалы пластин и уплотнений для них, предложат вам несколько альтернативных вариантов на выбор.
Это быстро, точно и бесплатно!
Расчет онлайн калькулятором
Гкал/чккал/чкВтМВт
Давление расч. , кгс/см2
1016
Введите мощность или один из расходов
Температура должна быть от 1 до 200, при этом t1 должна быть больше t4, а t2 должна быть больше t3
t1 должна быть больше t2, а t4 должна быть больше t3
Разность температур t1 и t4 не должна быть равна разности температур t2 и t3
Допустимые потери должны быть в пределах: мвс: от 0 до 10, бар: от 0 до 1, кПа: от 0 до 100
Максимальная температура должна быть от 1 до 200
Максимальная температура должна быть больше или равна t1
Мощность должна быть больше 0
Расход должен быть больше 0
Специалисты компании «ПроТепло» разработали свой онлайн калькулятор расчета параметров теплообменного аппарата на основе уравнения теплового баланса, формул теплодинамики, таблиц характеристик сред. Достаточно ввести известные данные и расчет сформируется в формате pdf.
Если вы не знаете, что означают параметры в формах, прочтите справку здесь: Справочная информация.
Если необходимо получить решение «под ключ», то оптимальный вариант — воспользоваться Помощью профессионалов.
Преимущества
- Быстро
- Онлайн
- Без регистрации
Недостатки
- Невозможно подобрать типомодель теплообменника, количество и материалы комплектующих для него (пластины и уплотнения), соответственно нельзя получить сроки поставки и цены.
Это обусловлено тем, что у каждого производителя своя продуктовая линейка и многие детали, являясь коммерческой тайной, не разглашаются
Подбор по каталогу
Самый быстрый способ подбора — это использование фильтров в разделе каталога: Пластинчатые теплообменники.
Этот способ позволяет быстро сузить количество вариантов типомоделей пластинчатых теплообменных аппаратов, если известны некоторые из параметров.
Параметры, по которым можно произвести фильтрацию
Подходит проектировщикам для предварительной оценки, например, когда в проекте известны диаметры условного прохода присоединений трубопровода к системе или для подсчета сметы, когда выделен определенный бюджет на приобретение теплообменника и за его рамки выходить нельзя.
Если нужно точно рассчитать и подобрать модель теплообменного аппарата со всеми характеристиками, в том числе ценой, то лучше воспользоваться другим способом.
Преимущества
- Скорость подбора
- Не нужно регистрироваться или отправлять контактные данные
Недостатки
- Способ очень неточный. Цена пластинчатого теплообменника, его конечные габариты и другие характеристики очень сильно зависят от типа решаемой задачи
- Без технологических параметров (тип среды, допустимое давление и других) невозможно точно определить количество пластин, тип их рифления и материалы, которые понадобятся в конечном итоге, поэтому цена будет очень примерной
Справочная информация
Что такое t1, t2, t3, t4t1, t2, t3, t4 — это температуры на входе и выходе греющей и нагреваемой сторон пластинчатого теплообменника.
К примеру, теплоноситель (t1) с подающего трубопровода поступает с температурой 95 °C в аппарат, а в сеть возвращается с температурой 70 °C (t2).
Потребитель заходит при 5 °C (t3) и нагревается до 60 °C (t4).
Обратите внимание на то, что чем больше разница между входом и выходом теплоносителя, тем устройство выйдет меньшим по габаритам.
Соответственно, этот показатель будет влиять и на стоимость теплообменника, поскольку будет затрачено меньшее количество материала.
Что такое Tmax и Давление расчетноеTmax — максимальная рабочая температура. Определяются условиями системы, в которой будет встроен теплообменный аппарат. От нее зависит выбор материала уплотнений.
Расчетное давление влияет на выбор толщины пластин и прижимных плит.
Расход сред в рабочих контурахРавен пропускной способности разборного пластинчатого теплообменника. Измеряется в л/с, л/ч, м3/ч, кг/ч.
Определяется техническими условиями, предоставляемыми сетевыми компаниями (если объект связан с коммунальным хозяйством) или условиями работы оборудования, которое будет напрямую взаимодействовать с аппаратом (например, котел, парогенератор, компрессор и другие).
Этот показатель не требуется для расчетов при наличии нагрузки (мощности).
Тепловая мощность теплообменникаДает понимание какую тепловую энергию будет передавать теплообменник.
Величина измеряется в кВт, Гкал/ч. Высчитывается путем умножения следующих параметров: расход, удельная теплоемкость, температурная дельта по одной из сторон.
На что влияют допустимые потери напораДопустимые потери по напору на каждую из сторон влияют на габаритные размеры теплообменника (чем больше показатель, тем меньше получится оборудование, как и цена за него благодаря пластинам, которые будут максимизировать турбулизацию потоков).
Почему в онлайн калькуляторе используются только среды «Вода-Вода»Каждое вещество уникально и по-разному взаимодействует с рабочими материалами теплообменника. Все это влияет на конечный расчет и, как следствие, подбор конкретной типомодели теплообменного аппарата.
Если в качестве одной из рабочих сред используется не Вода, то расчеты очень затрудняются, так как появляется много дополнительных факторов (вязкость, плотность, теплопроводность).
Для расчета и подбора при таких специфичных условиях лучше сразу обратиться к профессионалам — инженерам «ПроТепло».
Какие еще параметры учитываются при расчете теплообменникаПри расчете теплообменника также важно учитывать загрязненность сред, размер и характер механических включений — дабы обеспечить оптимальный подбор пластин по ширине каналов, чтобы агрегат не засорялся и соответственно не выходил из строя.
В ходе процесса теплообмена неизбежно на рабочих поверхностях образуются различного рода отложения: кальцевидные, железистые, органические и прочие, которые влекут за собой снижение передаваемой энергии.
Чтобы этого избежать — закладывайте запас площади на загрязнение. Иначе придется проводить сервисное обслуживание (чистку) несколько чаще, чем раз в год, что приведет к дополнительным издержкам.
Альфа Лаваль — Метод расчета
Чтобы решить тепловую задачу, нам нужно знать несколько параметров. Затем можно определить дополнительные данные.
Шесть наиболее важных параметров включают:
- Количество передаваемого тепла (тепловая нагрузка)
- Температура на входе и выходе на первичной и вторичной сторонах
- Максимально допустимый перепад давления на первичной и вторичной сторонах
- Максимальная рабочая температура
- Максимальное рабочее давление
- Расход на первичной и вторичной сторонах
Если известны расход, удельная теплоемкость и разница температур с одной стороны, можно рассчитать тепловую нагрузку.
Метод расчета
Тепловая нагрузка теплообменника может быть получена по следующим двум формулам:
1.
Расчет тепловой нагрузки, тета и LMTDГде:
P = тепловая нагрузка (БТЕ / ч)
м = массовый расход (фунт / ч)
c p = удельная теплоемкость (BTU / фунт ° F)
δt = разница температур на входе и выходе с одной стороны (° F)
k = коэффициент теплопередачи (btu / ft 2 h ° F)
A = площадь теплопередачи (футы 2 )
LMTD = средняя логарифмическая разница температур
T1 = Температура на входе — горячая сторона
T2 = Температура на выходе — горячая сторона
T3 = Температура на входе — холодная сторона
T4 = Температура на выходе — холодная сторона
LMTD можно рассчитать по следующей формуле, где ∆T1 = T1 – T4 и ∆T2 = T2 – T3
2.Коэффициент теплопередачи и расчетный запас
Общий общий коэффициент теплопередачи k определяется как:
α 1 = Коэффициент теплопередачи между теплой средой и поверхностью теплопередачи (btu / ft 2 h ° F)
α 2 = Коэффициент теплопередачи между поверхностью теплопередачи и холодной средой (btu / ft 2 h ° F)
δ = Толщина поверхности теплопередачи (фут)
R f = Фактор загрязнения (фут 2 ч ° F / BTU)
λ = теплопроводность материала, разделяющего среду (btu / ft h ° F)
k c = Коэффициент чистой теплопередачи (Rf = 0) (BTU / ft 2 h ° F)
k = Расчетный коэффициент теплопередачи (btu / ft 2 h ° F)
M = Расчетная маржа (%)
Комбинация этих двух формул дает: M = k c · R f
и. e чем выше значение k c , тем ниже значение R f для достижения того же расчетного запаса.
Для более полного объяснения теории теплопередачи и расчетов загрузите следующую брошюру:
Теория теплопередачи
Свяжитесь с нами, и мы свяжем вас с инженером по пластинчатым теплообменникам, который поможет вам в ваших расчетах.
Быстрые ссылки:
Как работают GPHE
Руководство по выбору
Важные особенности
Пластинчатая техника
GPHE и кожухотрубный
Метод расчета
Типы GPHE
Обслуживание GPHE
Свяжитесь с нами для получения дополнительной информации.
Как рассчитать КПД пластинчатого теплообменника?
Пластинчатые теплообменники — это эффективные рекуператоры тепла, используемые в различных коммерческих, промышленных и жилых помещениях. Извлекая ощутимую энергию из отработанного воздуха и используя ее для охлаждения или нагрева поступающего воздуха, пластинчатый теплообменник может существенно повлиять на энергозатраты здания и воздействие на окружающую среду. Они построены по простому инженерному принципу. Слои алюминиевых или полимерных пластин расположены в теплообменном сердечнике с зазорами между ними, что позволяет воздуху свободно течь.Отработанный воздух осторожно направляется между некоторыми слоями. В то же время поступающий воздух направляется в обратном направлении между другими слоями. В зависимости от климата вытяжной воздух нагревает или охлаждает пластины. Затем эта ощутимая энергия передается входящему воздуху. Современные пластинчатые теплообменники могут рекуперировать подавляющее большинство ощутимой энергии, поэтому их влияние очень велико.
Пластинчатые теплообменникиобладают и другими значительными преимуществами. Поскольку пластинчатый теплообменник разделяет входящий и выходящий воздух, риск перекрестного загрязнения отсутствует.Например, пластинчатые теплообменники Swiss Rotors проходят испытания в соответствии со стандартом EN308, чтобы гарантировать отсутствие утечек. Они также имеют гигиенические сертификаты VDI 6022 и SWKI VA104-01. По мере того как мир борется с пандемией и все больше внимания уделяет обеспечению прочной и чистой вентиляции в помещениях, нельзя недооценивать влияние устранения опасений по поводу перекрестного загрязнения.
Пластинчатые теплообменникитакже способны к обратимой рекуперации энергии, что делает их подходящими для более теплого климата, где основное внимание уделяется охлаждению, а не нагреву поступающего воздуха.Они популярны в жарких регионах, таких как Ближний Восток, где спрос на решения HVAC постоянно высок. Наконец, доступны пластинчатые теплообменники различных размеров. Это означает, что они подходят для разных зданий, разных ситуаций и разных отраслей.
Почему пластинчатый теплообменник является наиболее эффективным рекуператором тепла?
Чтобы понять, насколько эффективен и действенен пластинчатый теплообменник, мы должны сначала определить, как будет выглядеть «идеальное» решение.
Почему? Потому что эффективность — это сравнение реальной производительности и идеальной производительности. Профессор Ахмад Факери определяет эффективность теплообменника как «отношение тепла, передаваемого в реальном теплообменнике, к теплу, которое должно передаваться в идеальном теплообменнике». Идеальная производительность устанавливается с помощью моделирования и включает ограничения, налагаемые такими факторами, как второй закон термодинамики, который гласит, что растущее количество энергии тратится впустую каждый раз, когда она передается или трансформируется.Устанавливая уровни, связанные с «идеальной» или «идеальной» эффективностью теплообменника, который передает максимальное количество тепла и генерирует минимальное количество энтропии, устанавливается эталон, по которому можно измерить существующие пластинчатые теплообменники.
С учетом этих факторов, учитываемых в отраслевых расчетах, пластинчатые теплообменники по-прежнему считаются наиболее эффективными из всех теплообменников. Как правило, они могут достигать КПД около 90%. Это выше, чем у чайниковых, трубчатых, спиральных или кожухотрубных теплообменников.И именно эта эффективность делает пластинчатые теплообменники столь привлекательными для руководителей зданий, стремящихся снизить свои затраты на электроэнергию и снизить воздействие на окружающую среду. Тем не менее, в семействе пластинчатых теплообменников по-прежнему доступен ряд характеристик. Старые модели могут иметь меньшую эффективность, в то время как противоточные теплообменники — последняя версия пластинчатых теплообменников — выводят производительность на новый уровень. Эти модели следующего поколения объединяют лучшие производственные практики с наиболее эффективным выбором материалов, упаковки и общих производственных затрат.Противоточные теплообменники увеличивают путь энергообмена при сохранении минимально возможного падения давления. В этом секрет их высокой эффективности. Наряду с высоким уровнем рекуперации энергии и нулевым перекрестным загрязнением, противоточные теплообменники также имеют соединения пластин с двойным загибом (что обеспечивает герметичность), пластины уникальной формы (разработанные для обеспечения эффективного распределения воздуха) и сравнительно низкие закупочные цены. .
Противоточные теплообменникиSwiss Rotors изготавливаются из алюминиевых или композитных пластин.Размеры варьируются от 19,5 x 10,5 до 46,5 x 37,5 дюймов. Все модели протестированы в соответствии с EN308 и работают от -40 ° F до 158 ° F (алюминиевые пластины) и от -4 ° F до 122 ° F (композитные пластины).
Расчет КПД пластинчатых теплообменников
Существуют две основные модели, которые помогут вам рассчитать КПД пластинчатого теплообменника. Метод средней логарифмической разности температур (LMTD) обеспечивает скорость теплопередачи посредством следующего расчета:
Q = UA (FΔT лм )
В этом уравнении U — общий коэффициент теплопередачи, A — общая площадь теплопередачи, ΔT лм — средняя логарифмическая разница температур, а F — средняя логарифмическая температура. поправочный коэффициент разницы.Подход LMTD чаще всего применяется, когда устанавливаются температуры на входе и выходе, но размер теплообменника еще не определен. В качестве альтернативы подходу LMTD метод тепловой эффективности определяет реальную теплопередачу, происходящую внутри теплообменника, по сравнению с максимально возможной теплопередачей. Выражается в виде отношения.
E = Q / Qmax
Этот подход наиболее распространен, когда руководители зданий или инженеры пытаются определить скорость теплопередачи и температуры жидкости на выходе и уже знают размер теплообменника и температуры на входе.Swiss Rotors разработала бесплатный онлайн-инструмент, который поможет вам рассчитать эффективность вашего теплообменника. Просто введите данные, относящиеся к воздуху (объем, расход, температура, относительная влажность) вместе с типом теплообменника, расстоянием между пластинами и измерениями статического давления. Затем инструмент рассчитает уровень эффективности вашего обменника — совершенно бесплатно.
Как выбрать наиболее эффективный пластинчатый теплообменник
Выбор наиболее эффективного пластинчатого теплообменника будет зависеть от вашего варианта использования и более широкой среды, в которой вы работаете.
Однако нет никаких сомнений в том, что пластинчатый теплообменник является наиболее эффективным типом теплообменников, имеющихся в настоящее время на рынке, а противоточные теплообменники Swiss Rotors выводят эти характеристики на новый уровень. Наши противоточные теплообменники предлагают дополнительные возможности для повышения производительности в соответствии с вашим применением. Например, выберите расстояние между ребрами 2 мм, чтобы обеспечить максимально возможную эффективность.
Или выберите расстояние между ребрами 3 мм, чтобы гарантировать минимальную потерю давления. Больницы и лаборатории регулярно выбирают наши противоточные теплообменники просто из-за высокого уровня гигиены.Конструкция теплообменника гарантирует разделение воздушных потоков с помощью ультразвуковой сварки или двойного загиба кромок и термоклея для предотвращения утечек и перекрестного загрязнения. Это подтверждается действующими сертификатами VDI 6022 и SWKI VA104-01 для устройств. Кроме того, все наши теплообменники проходят испытания на герметичность в соответствии с EN308.
Доступен полный диапазон размеров для всех стандартных отраслевых форматов, а вариант из алюминия или полимера обеспечивает универсальность, способную удовлетворить различные потребности.Например, полимерные противоточные теплообменники, как правило, дешевле и проще в обращении во время производственного процесса, что снижает цену конечного продукта. Кроме того, они более устойчивы к коррозии и легче устанавливаются из-за меньшего веса. Алюминиевые противоточные теплообменники предлагают более широкий диапазон рабочих температур. Они могут работать при температуре от -40 ° C до 70 ° C, и для очистки и текущего обслуживания требуется воздушный компрессор, а не мойка высокого давления.
Предлагая обратимую рекуперацию энергии, противоточные теплообменники подходят как для охлаждения, так и для отопления зданий. Наш высокоавтоматизированный производственный процесс основан на гарантии швейцарской точности, конкурентоспособных цен и коротких двухнедельных сроков выполнения заказа.
Хотите узнать больше? Получите подробную информацию о наших противоточных теплообменниках или ознакомьтесь с техническими характеристиками .
(PDF) Расчет эффективности пластинчатого теплообменника и падения давления с использованием существующих данных о производительности
7
0.8169
4684.07163.01
4684.01
0786.1
0786.1
100 =
× —
—
==
εε
новый
000
000
000
000
000
2
100000
2206.0
, 100, =
= ∆ = ∆80005
880
100
2
2
55000
2206.0
, 100, =
000000000
—
hhnew PP
Из этих расчетов видно, что изменение количества каналов за проход
имеет ограниченное влияние на эффективность ПТО, но резко влияет на падение давления
. Уменьшение количества пластин на 25% снижает эффективность ПТО на
примерно на 2%, в то время как падение давления увеличивается примерно на две трети.В качестве альтернативы,
, увеличивая количество пластин на 25%, увеличивает эффективность чуть более чем на 1,5%, а
снижает падение давления на одну треть. Таким образом, представляется, что для тематического исследования в вопросе
отношение падения давления к тепловой эффективности очень велико, и только небольшое улучшение тепловых характеристик
может быть получено за счет увеличения доступной мощности накачки.
Одной из причин этого, вероятно, является высокое значение эффективности, использованное в задаче.
Другой заключается в том, что для тепловых характеристик, когда количество пластин и, следовательно, уменьшается площадь теплопередачи
, достигается стабилизирующий эффект за счет увеличения скорости канала
, улучшая общий коэффициент теплопередачи. Это означает, что UA остается относительно постоянным
, как и NTU. Аналогичный результат наблюдается при увеличении числа пластин
. С другой стороны, при падении давления количество
скоростных напоров изменяется на квадрат скорости, в то время как коэффициент трения составляет
, наон влияет лишь незначительно.Следовательно, это означает гораздо более выраженное влияние на перепад давления
из-за изменения количества пластин и, следовательно, скорости канала.
Эта информация может быть использована для объяснения того, почему ПТО могут работать адекватно даже
, когда поврежденные пластины извлекаются из упаковки, а не заменяются. Пока насос
может обеспечивать достаточный напор для преодоления повышенного перепада давления, ПТО
все еще может работать с относительно небольшим снижением тепловых характеристик.
ВЫВОДЫ
Разработан метод расчета эффективности и падения давления двух потокового ПТО
после перестановки пластин на основе его существующей производительности. Таким образом,
означает, что полное знание коэффициента трения и корреляции теплопередачи не требуется
и нет необходимости в полном расчете номинальных характеристик. Однако методология в ее нынешней форме
работает только для систем, в которых можно принять истинную контрвалюту, а количество каналов
на проход одинаково для обеих сторон.В
также существует основное ограничение, заключающееся в том, что массовые расходы обоих потоков не могут измениться после перегруппировки ПТО.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Альфа Лаваль (1990). Руководство Альфа Лаваль, Альфа Лаваль.
2. APV Baker Ltd (1988 год). Руководство пользователя пластинчатых теплообменников APV, APV Baker
Ltd. Derby.
Калькулятор размеров пластинчатого теплообменника
Перед использованием калькулятора размеров пластинчатого теплообменника необходимо понять принцип, согласно которому тепло всегда будет уходить из более теплой жидкости и что тепловая энергия будет передаваться более холодной жидкости.
В пластинчатом теплообменнике тепло мгновенно проходит через пластины, разделяющие горячую и холодную жидкости, нагревая более холодную жидкость.
Тепло всегда будет передаваться от горячей среды к холодной, и между жидкостями всегда должна быть разница температур. Тепло, теряемое горячей жидкостью, будет равно количеству тепла, полученному холодной жидкостью, за исключением постоянных тепловых потерь, которые обычно минимальны.
AEL уже стандартизировали большой набор функций теплообменников. ССЫЛКА.
- Калькулятор размеров пластинчатых теплообменников для горячего водоснабжения (ГВС).
- Калькулятор размеров пластинчатого теплообменника системы центрального отопления.
- Калькулятор размеров пластинчатого теплообменника бассейна.
- Калькулятор размеров пластинчатого теплообменника «теплый пол». .
- Калькулятор размеров пластинчатых теплообменников для настенных подстанций. .
КАК ПОЛЬЗОВАТЬСЯ КАЛЬКУЛЯТОРОМ ДЛЯ РАЗМЕРА ТЕПЛООБМЕННИКА AEL
- Все, что вам нужно сделать, это нажать на эту ССЫЛКУ и « перейти к индексу фильтра » в левой части страницы и выбрать тип установки, над которой вы работаете.
- После того, как вы выбрали тип установки, над которой вы работаете, вы затем « выберите тип теплообменника », который вы бы предпочли использовать.
- После того, как вы выбрали предпочтительный тип теплообменника, вам потребуется только « тип в кВт мощности ».
- Когда выбрана требуемая мощность в кВт, страница автоматически обновится и пересчитает техническую информацию о пошлинах и цену на странице, чтобы вы могли использовать их для своей спецификации или для покупки.
ПРИМЕЧАНИЕ: Изменение требуемой кВт изменит обязанности для каждого типа установки, показанного в фильтре, за исключением теплообменников «Бассейн», где изменяется объем бассейна вместо кВт.
Свяжитесь с AEL Если у вас есть технический вопрос [email protected]
Конструкция пластинчатого теплообменника
В этой статье объясняются основные расчеты для конструкции пластинчатого теплообмена , такие как температуры горячей и холодной жидкости, коэффициент теплопередачи, расчет площади теплопередачи.. и т. д.
Расчет площади теплообмена пластинчатого теплообменника | Расчет конструкции ПТО
Основные концепции пластинчатого теплообменника : ( Пожалуйста, пройдите по ссылке ниже)
Теория, структура и функциональное описание пластинчатого теплообменника, работа и его применение в сахарной промышленности Процесс
Основные критерии для расчета конструкции пластинчатых и рамных теплообменников
При проектировании ПТО в основном требовалось два типа параметров — а) параметр процесса б) геометрические данные
Параметры процесса : В теплообменнике в основном происходит теплообмен от горячей жидкости к холодной
Параметры горячей жидкости
- Расход
- Температура на входе
- Температура на выходе
- Плотность
- Теплопроводность
- Удельная теплоемкость
- Фактор загрязнения
Параметры холодной жидкости
- Расход
- Температура на входе
- Температура на выходе
- Плотность
- Теплопроводность
- Удельная теплоемкость
- Фактор загрязнения
Геометрические данные
- Длина пластины
- Ширина плиты
- Угол гофра
- Толщина листа
- Коэффициент увеличения пластины
- Амплитуда гофры
- Конфигурация потока
Общий коэффициент теплопередачи (OHTC) — очень важный фактор в конструкции пластинчатого теплообменника Конструкция
Агрегаты OHTC — ккал / ч / м 2 / ° C или кВт / м 2 / ° С,
Это в основном зависит от следующих параметров
a) Сопротивление пленки холодной жидкости
б) Сопротивление пленки горячей жидкости
c) Сопротивление пластины — Согласно MOC (материал конструкции) пластины
г) Устойчивость к шкале.(фактор загрязнения)
д) Скорость горячей и холодной жидкости внутри нагревателей
Для получения дополнительной информации о расчете коэффициента теплопередачи перейдите по ссылке ниже
Расчет коэффициента теплопередачи трубчатого нагревателя жидкость-жидкость
Основные понятия общего коэффициента теплопередачи
Пример определения температуры холодной жидкости на выходе
С. № | Описание | Формула | ЕД | Значения |
A | Горячая сторона (горячая вода) | |||
1 | Массовый расход | Qh | кг / час | 120000 |
2 | Удельная теплоемкость | Cw | ккал / кг / ° C | 1 |
3 | Температура на входе | Ti | ° С | 75 |
4 | Температура на выходе | Спо | ° С | 50 |
5 | Теплообменник | H = Qh x Cw x (Ti — To) | Ккал / час | 3000000 |
B | Холодная сторона (тростниковый сок) | |||
1 | Массовый расход | Qc | кг / час | 160000 |
2 | Удельная теплоемкость | Cp | ккал / кг / ° C | 0.93 |
3 | Температура на входе | ти | ° С | 35 |
4 | Температура на выходе | к = ti + [H / (Qc x Cp)] | ° С | 55 |
Пример оценки требований к скорости потока пара для достижения требуемой температуры холодной жидкости на выходе.
С. № | Описание | Формула | ЕД | Значения |
A | Холодная сторона (тростниковый сок) | |||
1 | Массовый расход | Qc | кг / час | 270000 |
2 | Удельная теплоемкость | Cp | ккал / кг / ° C | 0.95 |
3 | Температура на входе | ти | ° С | 95 |
4 | Требуемая температура на выходе | С по | ° С | 110 |
5 | Теплообменник | H = Qh x Cw x (to — ti) | ккал / час | 3847500 |
B | Горячая сторона (насыщенный пар) | |||
1 | Температура пара | телевизор | ° С | 112 |
2 | Скрытая теплота пара | λ (согласно таблице пара) | ккал / кг / ° C | 531 |
3 | Расход пара | Qh = H / λ (Не считается явной теплотой конденсата) | кг / час | 7243 |
Онлайн-стол для насыщенного пара
Нажмите здесь
Пример расчета площади теплообмена пластинчатого теплообменникаС.№ | Описание | Формула | ЕД | Значения |
A | Горячая сторона (горячая вода) | |||
1 | Массовый расход | Qh | кг / час | 120000 |
2 | Удельная теплоемкость | Cw | ккал / кг / ° C | 1 |
3 | Температура на входе | Ti | ° С | 75 |
4 | Температура на выходе | Спо | ° С | 55 |
5 | Теплообменник | Qh x Cw x (Ti — To) | ккал / час | 2400000 |
B | Холодная сторона (тростниковый сок) | |||
1 | Массовый расход | Qc | кг / час | 160000 |
2 | Удельная теплоемкость | Cp | ккал / кг / ° C | 0.93 |
3 | Температура на входе | ти | ° С | 35 |
4 | Температура на выходе | Спо | ° С | 51 |
5 | Теплообменник | Qc x Cp x (to — ti) | Ккал / час | 2400000 |
С | Средняя логарифмическая разница температур ∆T m (LMTD) | |||
1 | ∆T | к-ти | ° С | 16.1 |
2 | ∆Ti | ти-К | ° С | 23,9 |
3 | ∆К | к — Ti | ° С | 20,0 |
4 | ∆T м | ∆Ti — ∆To / [Ln (∆Ti / ∆To)] | 21,9 | |
D | Коэффициент теплопередачи | Ккал / ч / м 2 / o C | 1800 | |
E | Поверхность нагрева | Qh x Cp x ∆T = K x S x ∆Tm | м 2 | 60.9 |
Статьи по теме
Окончательное хранение мелассы | Концепции конструкции кожухотрубных охладителей мелассы
Конструкция кожухотрубного многопроходного теплообменника | Расчет конструкции трубчатого нагревателя сока с помощью онлайн-калькулятора
Напорная головка | Скорость головы | Расчет статической высоты всасывания НАСОСА
Законы родства Энергосбережение | Онлайн-калькулятор закона сродства к насосу
Расчет конструкции вертикального охлаждающего кристаллизатора на сахарном заводе
Благодарим за чтение статьи «Расчет конструкции пластинчатого теплообменника».Надеюсь, вам понравилось. Оставляйте отзывы, комментарии и, пожалуйста, поделитесь ими
Расход пара теплообменников
Пластинчатые теплообменники
Пластинчатый теплообменник состоит из ряда тонких гофрированных металлических пластин, между которыми образовано несколько каналов, при этом первичная и вторичная жидкости проходят через чередующиеся каналы. Теплоотдача происходит от первичной текучей среды пара к вторичной технологической текучей среде в соседних каналах по пластине.На рисунке 2.13.3 схематично показан пластинчатый теплообменник.
Гофрированный рисунок гребней увеличивает жесткость пластин и обеспечивает большую устойчивость к перепадам давления. Такой рисунок также создает турбулентный поток в каналах, повышая эффективность теплопередачи, что делает пластинчатый теплообменник более компактным, чем традиционный кожухотрубный теплообменник. Содействие турбулентному потоку также исключает наличие застойных участков и, таким образом, уменьшает засорение.Пластины обычно имеют покрытие на первичной стороне, чтобы способствовать конденсации пара по каплям.
В прошлом на рынке паровых теплообменников доминировали кожухотрубные теплообменники, тогда как пластинчатые теплообменники часто использовались в пищевой промышленности и использовали водяное отопление. Однако последние достижения в области дизайна означают, что пластинчатые теплообменники теперь в равной степени подходят для систем парового отопления.
Пластинчатый теплообменник может обеспечивать как конденсацию, так и переохлаждение конденсата в одном блоке.Если конденсат сливается в атмосферный ресивер, за счет снижения температуры конденсата количество пара мгновенного испарения, теряемого в атмосферу через вентиляционное отверстие ресивера, также уменьшается. Это может устранить необходимость в отдельном переохладителе или системе регенерации пара мгновенного испарения.
Хотя номинальную площадь теплопередачи теоретически можно рассчитать с помощью уравнения 2.5.3, пластинчатые теплообменники являются патентованными и обычно указываются после консультаций с производителями.
Разборные пластинчатые теплообменники (пластинчато-рамочные теплообменники)
В пластинчатом теплообменнике с разборками пластины зажаты вместе в раме, и тонкая прокладка (обычно из синтетического полимера) герметизирует каждую пластину по краю.Стяжные болты, установленные между пластинами, используются для сжатия пакета пластин между пластиной рамы и прижимной пластиной. Такая конструкция позволяет легко демонтировать устройство для очистки и позволяет изменять производительность устройства путем простого добавления или удаления пластин.
Использование прокладок придает пакету пластин определенную гибкость, обеспечивая некоторую устойчивость к термической усталости и резким перепадам давления. Это делает некоторые типы разборных пластинчатых теплообменников идеальным выбором в качестве парового нагревателя для мгновенного горячего водоснабжения, где пластины будут подвергаться определенному количеству термоциклов.
Ограничение при использовании пластинчатого теплообменника с разборными разводками заключается в диапазоне рабочих температур прокладок, что накладывает ограничение на давление пара, которое может использоваться в этих установках.
Паяные пластинчатые теплообменники
В паяном пластинчатом теплообменнике все пластины спаяны вместе (обычно с использованием меди или никеля) в вакуумной печи. Это усовершенствованный пластинчатый теплообменник с разборными разъемами, разработанный для обеспечения большей устойчивости к более высоким давлениям и температурам при относительно низкой стоимости.
Однако, в отличие от разборного блока, паяный пластинчатый теплообменник нельзя демонтировать. Если требуется очистка, ее следует либо промыть обратной промывкой, либо очистить химическим способом. Это также означает, что эти блоки бывают стандартного размера, следовательно, большие размеры являются обычным явлением.
Хотя паяный теплообменник имеет более прочную конструкцию по сравнению с разборным теплообменником, он также более подвержен термической усталости из-за своей более жесткой конструкции. Поэтому следует избегать любых внезапных или частых изменений температуры и нагрузки, а также следует уделять больше внимания контролю со стороны пара, чтобы избежать теплового напряжения.
Паяные теплообменники больше подходят (и в основном используются) для приложений, где колебания температуры медленные, например, при обогреве помещений. Их также можно успешно использовать с вторичными жидкостями, которые постепенно расширяются, такими как термальное масло.
Сварные пластинчатые теплообменники
В сварном пластинчатом теплообменнике пакет пластин скрепляется сварными швами между пластинами. Использование методов лазерной сварки позволяет пакету пластин быть более гибким, чем пакет паяных пластин, что позволяет сварному устройству быть более устойчивым к пульсациям давления и термоциклированию.Высокие рабочие пределы температуры и давления сварного агрегата означают, что эти теплообменники обычно имеют более высокие технические характеристики и больше подходят для тяжелых условий эксплуатации в обрабатывающей промышленности. Они часто используются там, где требуется высокое давление или температура, или когда необходимо нагревать вязкие среды, такие как масло и другие углеводороды.
Кожухотрубные теплообменники
Кожухотрубный теплообменник, вероятно, является наиболее распространенным методом косвенного теплообмена в промышленных процессах.Кожухотрубный теплообменник состоит из пучка труб, заключенных в цилиндрическую оболочку. Концы трубок вставлены в трубные решетки, которые разделяют первичную и вторичную жидкости.
Если в качестве теплоносителя используется конденсирующийся пар, теплообменник обычно располагается горизонтально, а внутри трубок происходит конденсация. Переохлаждение также может использоваться как средство для возврата некоторого дополнительного тепла из конденсата в теплообменнике. Однако, если степень необходимого переохлаждения относительно велика, часто удобнее использовать отдельный охладитель конденсата.
Эффективность рекуперации тепла
Общие принципы рекуперации энергии
Установки рекуперации тепла, используемые в системах вентиляции и кондиционирования воздуха, основаны на некоторых общих принципах:
- Возвратный воздух
- Ротационные теплообменники
- Воздухо-жидкостные воздухообменники
- Крест Поточные теплообменники
- Тепловые насосы
Поперечные и вращающиеся теплообменники показаны ниже:
Блоки рекуперации возвратного воздуха
В блоке рекуперации возвратного воздуха — использованный воздух смешивается с подпиточным или приточным воздухом.Энергия выходящего воздуха подается непосредственно в подпиточный воздух. Передается как явное, так и скрытое (влага) тепло.
Вращающиеся теплообменники
Во вращающемся теплообменнике — выходящий воздух нагревает (или охлаждает) теплообменник, когда колесо проходит через выходящий поток воздуха. Энергия передается подпиточному воздуху, когда колесо проходит через подпиточный воздух.
Может передаваться как явное, так и скрытое тепло. Скрытое тепло, когда влага из выходящего воздуха конденсируется на колесе.Больше влаги можно передать с помощью гигроскопического колеса. В теплообменниках без гигроскопических колес сливается большая часть конденсата.
Воздух-жидкость-воздух
В теплообменнике воздух-жидкость-воздух тепло передается в теплообменнике от выходящего воздуха к циркулирующей жидкости. Жидкость циркулирует в теплообменнике с подпиточным воздухом, где тепло передается приточному воздуху.
Может передаваться как явное, так и скрытое тепло. Скрытое тепло, когда влага из выходящего воздуха конденсируется в теплообменнике.Влага не передается.
Теплообменники с перекрестным потоком
В теплообменниках с перекрестным потоком тепло передается непосредственно от выходящего воздуха к воздуху подпитки через разделительные стенки теплообменника.
Может передаваться как явное, так и скрытое тепло. Скрытое тепло, когда влага из выходящего воздуха конденсируется на теплообменнике. Влага не передается.
Тепловые насосы
Тепловой насос позволяет — с некоторой дополнительной энергией — передавать в подпиточный воздух больше энергии выходящего воздуха, чем в любой другой системе.Потребление энергии составляет приблизительно от от 1/3 до 1/5 восстановленной энергии.
Может передаваться как явное, так и скрытое тепло. Скрытое тепло, когда влага из выходящего воздуха конденсируется на теплообменнике. Влага не передается.
Процесс нагрева — рекуперация без переноса влаги
Процесс нагрева без переноса влаги с рекуператором — типичный, как и устройство с поперечным потоком на рисунке выше — можно визуализировать на психрометрической диаграмме Молье как
Процесс нагрева — рекуперация с переносом влаги
Процесс нагрева с переносом влаги и рекуперацией — типичный, как блок с вращающимся колесом на рисунке выше — можно визуализировать на психрометрической диаграмме Молье как
Процесс нагрева с рекуперацией тепла и влаги может быть альтернативно быть визуализировано на психрометрической диаграмме как
Эффективность теплопередачи
Эффективность теплопередачи для рекуператора тепла может быть рассчитана как
μ t = (t 2 — t 1 ) / (т 3 — т 1 ) (1)
где
μ t = эффективность передачи температуры
t 1 = температура внешнего подпиточного воздуха перед теплообменником ( o C, o F)
t 2 = температура внешнего подпиточного воздуха после теплообменника ( o C , o F )
t 3 = температура выходящего воздуха перед теплообменником ( o C , o F )
Эффективность передачи влаги
Эффективность передачи влаги для рекуператора тепла может быть рассчитана как
мкм м = (x 2 — x 1 ) / (x 3 — x 1 ) (2)
где
μ м = эффективность влагопереноса
x 1 = влажность внешнего подпиточного воздуха перед теплообменником (кг / кг, гран / фунт)
x 2 = влажность внешнего подпиточного воздуха после теплообменника (кг / кг, гран / фунт )
x 3 = влажность выходной воздух до теплообменник (кг / кг, гран / фунт )
Эффективность передачи энтальпии
Эффективность передачи энтальпии для блока рекуперации тепла можно рассчитать как
μ e = (h 2 — h 1 ) / (h 3 — h 1 ) (3)
где
μ 900 39 e = эффективность передачи энтальпии
ч 1 = энтальпия в внешнем подпиточном воздухе перед теплообменником (кДж / кг, БТЕ / фунт)
ч 2 = энтальпия внешнего подпиточного воздуха после теплообменника (кДж / кг , БТЕ / фунт )
ч 3 = энтальпия выходящего воздуха перед теплообменником (кДж / кг , британских тепловых единиц / фунт )
Связанные мобильные приложения из Engineering ToolBox
— бесплатные приложения для автономного использования на мобильных устройствах.