Výběr výměníku tepla

V rámci plynofikačních programů se v poslední době provádí hromadné zavádění malých nových kotelen a rekonstrukce starých. Téměř všechny kotelny používají kotle nebo deskové výměníky tepla k provozu topného systému nebo k výrobě teplé vody. Zároveň po instalaci a spuštění kotelny často vyvstává otázka nedostatku tepelné energie v topném systému nebo nedostatku teplé vody. Předtím byl projekt proveden v souladu se všemi pravidly a SNiP. Celá věc je však v tom, že provoz kotelny probíhá za podmínek odlišných od návrhových, například: při rekonstrukci okresní kotelny byl na žádost projektanta pasový režim kotle 95/70 ºС vydané. A když se podíváte do dispečerského deníku, ukáže se, že kotel nevyvinul za posledních 5 let teplotu vyšší než 80 ºC z důvodu zchátralosti nebo omezení plynu. Stejné problémy se týkají nově zaváděných kotelen. A v systémech centralizovaného vytápění fungují stanice ústředního vytápění podle harmonogramu, který opět omezuje provoz výměníků tepla. A všechny tyto nuance nejsou v SNiP zohledněny. V „pravidlech provozu tepelných zařízení“ a „pravidlech provozu tepelných sítí“ je proto uvedeno, že všechna nově navržená tepelná zařízení musí být odsouhlasena s energetickou organizací. Jak změna tepelných podmínek ovlivňuje konstrukci deskového výměníku?

Deskový výměník tepla je konstrukce tvořená soustavou oddělovacích desek, kterými probíhá proces přenosu tepelné energie z chladiva do ohřívaného média. Při výběru a testování desek bylo zjištěno, že proces přenosu tepla je logaritmický, tzn. nelineární závislost. Čím vyšší je provozní teplota, tím vyšší je koeficient prostupu tepla – tím méně desek je potřeba k ohřevu stejného množství vody. Přibližně každých 20–25 ºС se koeficient prostupu tepla zdvojnásobí. Tito. výměník tepla s jmenovitým výkonem 70 °C bude téměř 2krát větší než výměník tepla s jmenovitým výkonem 95 °C.

Vzorec pro výpočet plochy výměníku tepla obecně je následující vztah:

F=	Q
	K * LGTsr

kde:
F – plocha výměníku, m2;
К – součinitel prostupu tepla, W/(m2 * ºС);
Tsr – průměrná teplota, ºС (Тср=(Т1-Т3)/(Т3-Тхв));
Q – tepelná energie přenášená přes výměník tepla, Gcal/h (kW).

Ze vzorce je vidět, že čím vyšší je součinitel prostupu tepla a teplota, tím menší je plocha navrženého výměníku tepla, tzn. nižší jeho náklady. Reklamní brožury uvádějí koeficient prostupu tepla až 10000 2 W/(m3500 * ºС). To uvádí konstruktéry v omyl, protože tohoto koeficientu bylo dosaženo za speciálních podmínek při vysokých tlacích chladicí kapaliny a vysokých teplotách. Ve skutečnosti se takové podmínky často nerealizují a v praxi koeficient nepřesahuje 4000÷2 W/(m2000 * ºС), ale v reálných měřeních ukázal hodnotu 2500÷2 W/(mXNUMX * ºС). Tyto skutečné hodnoty musí být zahrnuty do výpočtů.

Nuance spočívá v tom, že pro stejné hodnoty tepelného toku a teplot chladicí kapaliny lze vybrat výměníky tepla různých velikostí s výrazně odlišnými vypočtenými koeficienty prostupu tepla, počtem desek atd. (vypočítaný koeficient prostupu tepla K zpravidla přímo závisí na přiřazených hodnotách přípustného poklesu tlaku). Je zřejmé, že například výměník tepla s K = 4500 W/(m2 * ºС) bude mít 1,7krát menší povrch než výměník tepla s K = 7500 W/(m2 * ºС). Druhé VET je přitom přibližně 1,5x levnější. Na provoz výměníku má vliv i množství znečištění, které je dobré ihned zohlednit. Řada zákazníků, nezkušených s problematikou výběru výměníků a také omezených finančními prostředky, potvrzuje volbu výměníků s vyšším součinitelem prostupu tepla. V tomto případě se sami odsuzují k celé řadě problémů spojených se ztrátou tepelné účinnosti výměníku tepla. Při objednávání výměníků proto potřebujete vědět, při jakých teplotách se předpokládá jejich provoz, jaký je výkon oběhového čerpadla, jaký výkon je potřeba přenést přes výměník a přípustné tlakové ztráty. V každé situaci musí být zachována rovnováha tepelné energie:

Мгреющая*(Т1-Т2) = Мподогреваемая*(Т1-2-Т2-2)

Pokud není rovnováha zachována, pak možné důvody:

• se zmenšenou teplosměnnou plochou je pozorována zvýšená teplota zpátečky, protože teplo se nestihne přenést do ohřívaného média kvůli krátké době kontaktu a v ohřátém médiu proto není dostatečné množství ohřáté vody.
• nedostatek cirkulujícího chladiva v důsledku nízkého výkonu čerpadla nebo znečištění výměníku tepla a v důsledku toho odchylka teploty od vypočtených hodnot.
• při přebytku cirkulujícího chladiva dochází v důsledku nedostatku tepla ke zvýšené tlakové ztrátě na výměníku tepla, k malému teplotnímu rozdílu (protože chladivo nestíhá vydávat ani přijímat teplo).

Jsou možné různé kombinace důvodů, které ovlivňují provoz tepelné jednotky. V těchto případech je nutné pomocí speciálních přístrojů posoudit a vyřešit problém sestavení teplovodní jednotky a výběr správného výměníku tepla.

Určení výkonu deskového výměníku umožňuje vybrat požadovaný model zařízení s nejoptimálnějšími charakteristikami – rychlost ohřevu pracovního média, spotřeba zdrojů pro primární ohřev nebo chlazení chladicí kapaliny. To vám umožní ušetřit nejen na nákladech na samotné zařízení, ale také na dalších platbách za zdroj používaný k vytápění nebo chlazení pracovního prostředí.

Existuje několik způsobů, jak určit požadovaný výkon zařízení:

Tato metoda je nejjednodušší a nejrelevantnější pro ty, kteří se nechtějí zapojit do technických výpočtů. Navrhuje určit výkon v závislosti na tom, pro co plánujete koupit deskový výměník tepla:

• Pro systém zásobování teplou vodou. V takovém systému můžete vzít za základ maximální průtok 60 ºC horké vody jedním místem odběru vody. Tato průměrná spotřeba je 150 l/h, což odpovídá 10 kW požadovaného výkonu zařízení.
• Pro topný systém. V tomto případě je lepší zaměřit se na vyhřívanou oblast. Pokud máte například běžný obytný prostor (dům, byt, vytápěná kancelář atd.) a výška stropu je do 2,7 m, pak můžete použít následující poměr – 10 m 2 plochy odpovídá 1 kW zařízení moc.
• Pro uspořádání vyhřívaných podlah. Výrobci vytápěných podlah doporučují používat následující poměr: na metr čtvereční vytápěné podlahy připadá 0,15 kW výkonu výměníku tepla.
• Pro ohřev bazénu. Při výpočtu výkonu tepelného výměníku pro ohřev bazénu se používá následující poměr:
  1. Pro venkovní (ne vnitřní) bazén – 1 m 3 .h. objem odpovídá 1 kW výkonu.
  2. Pro vnitřní (krytý) bazén – 1 m 3 .h. objem odpovídá 0,75 kW výkonu.

1. Stanovení pomocí obecného vzorce

Tento vzorec je účinný pouze pro obecné určení výkonu zařízení. Umožňuje vám získat přibližnou představu o tom, jaké zařízení potřebujete. Samotný výpočetní vzorec není složitý a je uveden níže:

• N je výkon, který potřebujeme (kW);
• c je měrná tepelná kapacita vody, rovna 1 W/kg*K [163];
• vyžadováno — teplota chladicí kapaliny, která má být získána (ºС);
• t ref. — počáteční teplota chladicí kapaliny (ºС);
• T ohřev – čas potřebný k ohřevu celého objemu chladicí kapaliny (hodina);
• V je objem chladicí kapaliny, kterou je třeba ohřát/ochladit (m3).

Při provádění výpočtů lze výchozí údaje získat z dokumentů obdržených od organizace tepelné sítě při uzavírání smlouvy o poskytování služeb. V technických specifikacích jsou uvedeny teplotní plány a také dodávaný topný výkon.

1. Stanovení pomocí technických výpočtů

Pokud chcete nezávisle určit všechny technické vlastnosti deskového výměníku tepla, které potřebujete, budete muset zvážit následující:

• Typ pracovního média. Voda je tradičně pracovním médiem pro domácí účely. Místo něj však může být také pára, olej, plyn, roztok atd.;
• Přijatelné úrovně poklesu tlaku. Při průchodu pracovních kapalin výměníkem tepla dochází k poklesu tlaku. A pokud je úroveň pádu příliš vysoká, pak již nebude možné zvýšit pracovní prostředí do horních pater budovy;
• Rozsah provozních teplot a tlaků. Čím vyšší jsou tyto rozsahy, tím přísnější jsou požadavky na materiály použité v zařízení;
• Tepelné zatížení. Jedná se o schopnost zařízení přenášet množství energie z jednoho pracovního prostředí do druhého. Rozměry výměníku závisí na jeho hodnotě.

Po určení výše uvedených údajů bude nutné provést řadu technických výpočtů, včetně:

• Tepelný výpočet. Používá se k výpočtu parametrů účinnosti přenosu tepla, určení plochy teplosměnných ploch, výpočtu konečné teploty pracovního média a jeho hmotnostního průtoku;
• Mechanický výpočet. Umožňuje přesně zjistit, z jakých materiálů by měl výměník tepla (nebo jeho prvky) sestávat, aby byla zajištěna jeho spolehlivost;
• Výpočet teplotních napětí. Poskytuje údaje o objemových a lineárních změnách rozměrů konstrukce, které se objevují v důsledku teplotních roztažností. Jeden z nejdůležitějších výpočtů, protože vám umožňuje určit slabá místa konstrukce;
• Výpočet rozložení. Pomáhá určit geometrické rozměry a počet desek v zařízení, počet kanálů v balení, celkové rozměry zařízení;
• Hydraulický výpočet. Umožňuje určit optimální rychlost pohybu chladicí kapaliny uvnitř zařízení;
• Konstruktivní kalkulace. Používá se k přímému určení počtu trubek v trubkovnici, konečných rozměrů zařízení a délky trubek.

Každý výpočet používá své vlastní vzorce. Jakákoli chyba zde může mít za následek výběr nesprávného zařízení.

1. Stanovení s pomocí specialisty z firmy Thermosystems

Nejjednodušším a nejpohodlnějším způsobem, jak zjistit požadovaný výkon deskového výměníku, je kontaktovat naše specialisty. Poté, co vám řekli o účelu nákupu zařízení, vlastnostech jeho použití a vašich vlastních přáních, budou naši specialisté schopni vypočítat požadované vlastnosti a nabídnout řadu hotových modelů.

[1] Je-li místo vody použit jiný typ pracovního média, je nutné tuto hodnotu změnit.

RÁDI VÁM POMŮŽEME:

Pokud jste odpověď na svou otázku nenašli v našem článku resp
potřebujete vybrat výměník tepla, kontaktujte nás:

TELEFON: +7 (800) 301-02-65 (bezplatné číslo)

8-902-403-22-00 (WhatsApp, Viber)

ADRESA: Rusko, Krasnodar, st. Dzeržinskij 94/1

EMAIL: [email protected]

Jsme stále v kontaktu!