Specialiști Compania „Teploobmen”. Pe baza datelor individuale furnizate, calculăm rapid schimbătoarele de căldură în funcție de solicitările clienților.
Metoda de calcul al schimbătorului de căldură
Pentru a rezolva o problemă de transfer de căldură, trebuie să cunoașteți valorile mai multor parametri. Cunoscându-le, puteți determina alte date. Șase parametri par a fi cei mai importanți:
- Cantitatea de căldură care trebuie transferată ( sarcina termica sau putere).
- Temperatura la intrare și la ieșire pe prima și a doua parte a schimbătorului de căldură.
- Pierderea de presiune maximă admisă atât pe partea circuitului primar, cât și a celui secundar.
- Temperatura maxima de functionare.
- Presiune maximă de lucru.
- Debit mediu pe partea primară și secundară.
Dacă se cunosc debitul mediului, capacitatea termică specifică și diferența de temperatură pe o parte a circuitului, se poate calcula sarcina termică.
Program de temperatură
Acest termen înseamnă natura modificării temperaturii mediului ambelor circuite între valorile sale la intrarea în schimbătorul de căldură și la ieșirea din acesta.
T1 = Temperatura de intrare - partea fierbinte
T2 = Temperatura de iesire - partea calda
T3 = Temperatura de intrare - partea rece
T4 = Temperatura de iesire - partea rece
Diferența medie de temperatură logaritmică
Diferența de temperatură medie logaritmică (LMTD) este forța motrice eficientă pentru transferul de căldură.
Dacă nu ținem cont de pierderile de căldură în spațiul înconjurător, care pot fi neglijate, este legitim să spunem că cantitatea de căldură degajată de o parte a schimbătorului de căldură cu plăci (sarcina termică) este egală cu cantitatea de căldură. primit de cealaltă parte.
Sarcina termică (P) este exprimată în kW sau kcal/h.
P = m x c p x δt,
m = Debitul masic, kg/s
c p = Capacitate termică specifică, kJ/(kg x °C)
δt = Diferența de temperatură la intrarea și ieșirea unei părți, °C
Lungime termică
Lungimea canalului termic sau parametrul theta (Θ) este o mărime adimensională care caracterizează relația dintre diferența de temperatură δt pe o parte a schimbătorului de căldură și LMTD al acestuia.
Densitate
Densitatea (ρ) este masa pe unitatea de volum a mediului și este exprimată în kg/m3 sau g/dm3.
Consum
Acest parametru poate fi exprimat folosind doi termeni diferiți: masă sau volum. Dacă vrei să spui flux de masă, atunci se exprimă în kg / s sau în kg / h, dacă debitul volumic, atunci se folosesc unități precum m 3 / h sau l / min. Pentru a converti debitul de volum în debitul de masă, trebuie să înmulțiți debitul de volum cu densitatea mediului. Alegerea schimbătorului de căldură pentru o anumită sarcină determină de obicei debitul necesar.
Pierderea capului
Dimensiunea unui schimbător de căldură cu plăci depinde direct de cantitatea de pierdere de presiune (∆p). Dacă este posibilă creșterea pierderii de sarcină admisibile, atunci va fi posibilă utilizarea unui schimbător de căldură mai compact și, prin urmare, mai puțin costisitor. Ca orientare pentru schimbătoarele de căldură cu plăci pentru fluide de lucru apă/apă, pierderea de presiune admisă poate fi considerată în intervalul de la 20 la 100 kPa.
Căldura specifică
Capacitatea termică specifică (cu p) este cantitatea de energie necesară pentru a crește temperatura a 1 kg dintr-o substanță cu 1 °C la o anumită temperatură. Astfel, capacitatea termică specifică a apei la o temperatură de 20 °C este de 4,182 kJ/(kg x °C) sau 1,0 kcal/(kg x °C).
Viscozitate
Vâscozitatea este o măsură a fluidității unui lichid. Cu cât vâscozitatea este mai mică, cu atât fluiditatea lichidului este mai mare. Vâscozitatea este exprimată în centipoise (cP) sau centistokes (cSt).
Coeficient de transfer termic
Coeficient de transfer termic schimbătorul de căldură este cel mai important parametru, care determină domeniul de aplicare al dispozitivului, precum și eficacitatea acestuia. Această valoare este influențată de viteza de mișcare a mediului de lucru, precum și de caracteristicile de proiectare ale unității.
Coeficientul de transfer de căldură al unui schimbător de căldură este o combinație a următoarelor valori:
- transferul de căldură de la agentul de încălzire către pereți;
- transferul de căldură de la pereți la mediul încălzit;
- transferul de căldură al încălzitorului de apă.
Coeficient de transfer termic schimbătorul de căldură se calculează folosind anumite formule, a căror compoziție depinde și de tipul unității de schimb de căldură, dimensiunile acesteia, precum și de caracteristicile substanțelor cu care funcționează sistemul. În plus, este necesar să se țină cont conditii externe funcționarea echipamentului – umiditate, temperatură etc.
Coeficientul de transfer de căldură (k) este o măsură a rezistenței flux de caldura cauzate de factori precum materialul plăcilor, cantitatea de depuneri de pe suprafața acesteia, proprietățile fluidelor și tipul de schimbător de căldură utilizat. Coeficientul de transfer termic este exprimat în W/(m2 x °C) sau kcal/(h x m2 x °C).
Alegerea schimbătorului de căldură
Fiecare parametru din aceste formule poate afecta alegerea schimbătorului de căldură. Alegerea materialelor nu afectează de obicei eficiența schimbătorului de căldură, doar rezistența și rezistența la coroziune depind de acestea.
Punerea în aplicare schimbător de căldură cu plăci, beneficiem de mici diferențe de temperatură și de grosimea redusă a plăcii, care este de obicei între 0,3 și 0,6 mm.
Coeficienții de transfer de căldură (α1 și α2) și coeficientul de murdărire (Rf) sunt de obicei foarte mici, ceea ce se explică prin gradul ridicat de turbulență al debitului de mediu în ambele circuite schimbătoare de căldură. Aceeași circumstanță poate explica valoare ridicata coeficientul de transfer termic calculat (k), care în condiții favorabile poate atinge o valoare de 8.000 W/(m 2 x °C).
În cazul utilizării convenționale schimbatoare de caldura cu manta si tub coeficientul de transfer termic (k) nu va depăși 2.500 W/(m2 x °C).
Factorii importanți în reducerea costului unui schimbător de căldură sunt doi parametri:
1. Pierderea de presiune. Cu cât valoarea pierderii de presiune admisibilă este mai mare, cu atât dimensiuni mai mici schimbător de căldură.
2.LMTD. Cu cât diferența de temperatură dintre lichidele din primul și al doilea circuit este mai mare, cu atât dimensiunea schimbătorului de căldură este mai mică.
Limite de presiune și temperatură
Costul unui schimbător de căldură cu plăci depinde de valorile maxime admise de presiune și temperatură. Regula de bază poate fi formulată după cum urmează: cu cât valorile maxime admise ale temperaturii și presiunii de funcționare sunt mai mici, cu atât costul schimbătorului de căldură este mai mic.
Poluare și coeficienți
Murdărirea tolerabilă poate fi luată în considerare în calcul printr-o marjă de proiectare (M), adică prin adăugarea unui procent suplimentar din suprafața de transfer termic sau prin introducerea unui factor de murdărie (Rf) exprimat în unități precum (m2 x °C). )/W sau (m2 x h x °C)/kcal.
Coeficientul de poluare atunci când se calculează un schimbător de căldură cu plăci ar trebui considerat ca fiind semnificativ mai mic decât atunci când se calculează un schimbător de căldură cu carcasă și tub. Există două motive pentru aceasta.
Superiorturbulenţă debitul (k) înseamnă un coeficient de poluare mai mic.
Proiectarea schimbătoarelor de căldură cu plăci asigură un grad mult mai mare de turbulență și, prin urmare, o eficiență termică (eficiență) mai mare decât este cazul schimbătoarelor de căldură tradiționale cu manșă și tub. De obicei, coeficientul de transfer de căldură (k) al unui schimbător de căldură cu plăci (apă/apă) poate varia de la 6.000 până la 7.500 W/(m2 x °C), în timp ce schimbătoarele de căldură tradiționale cu carcasă și tub, în aceeași aplicație, oferă un coeficient de transfer termic de numai 2.000–2.500 W/(m2 x °C). O valoare tipică a Rf utilizată în mod obișnuit în calculele schimbătoarelor de căldură cu manșă și tub este 1 x 10-4 (m2 x °C)/W. În acest caz, folosind o valoare k de 2.000 până la 2.500 W/(m 2 x °C) dă o marjă de proiectare (M = kc x Rf) de ordinul a 20–25%. Pentru a obține aceeași valoare a marjei de proiectare (M) într-un schimbător de căldură cu plăci cu un coeficient de transfer de căldură de ordinul 6.000–7.500 W/(m 2 x °C), trebuie luat un factor de murdărie egal cu doar 0,33 x 10- 4 (m2 x °C)/W.
Diferență în adăugarea stocului estimat
Atunci când se calculează schimbătoarele de căldură cu carcasă și tub, marja de proiectare este adăugată prin creșterea lungimii conductelor, menținând în același timp debitul de mediu prin fiecare conductă. La calcularea unui schimbător de căldură cu plăci, aceeași marjă de proiectare este asigurată prin adăugarea de canale paralele sau prin reducerea debitului în fiecare canal. Acest lucru duce la o scădere a gradului de turbulență în debitul mediului, o scădere a eficienței schimbului de căldură și o creștere a riscului de contaminare a canalelor schimbătorului de căldură. Utilizarea unui factor de murdărie prea mare poate duce la creșterea ratei de formare a depunerilor. Pentru un schimbător de căldură cu plăci care funcționează în modul apă/apă, o marjă de proiectare de 0 până la 15% (în funcție de calitatea apei) poate fi considerată suficientă.
Înainte de a cumpăra un schimbător de căldură, clienții compară oferte de la diferiți furnizori și producători, trimițându-le date inițiale. Firma Astera, o companie cu experienta, prezinta sase caracteristici care afecteaza costul final al produsului si la care trebuie sa fii atent mai intai, pentru ca dorinta de a economisi sa nu se transforme in cheltuieli duble.
Costul schimbătoarelor de căldură constă din costuri de inginerie și o componentă comercială. Acest articol dezvăluie primul aspect.
- Grosimea plăcilor de transfer de căldură și materialul de fabricare a acestora
Grosimea plăcii este primul lucru la care acordați atenție atunci când alegeți un schimbător de căldură. Cu cât este mai gros, cu atât costul echipamentului este mai mare. Acest lucru se datorează a doi factori:
- Mai multă masă metalică pentru producerea plăcilor;
- Mai multe plăci pentru transfer de căldură de înaltă calitate prin grosimea peretelui și obținerea puterii necesare.
Grosimea medie a plăcii este de 0,5 mm. Schimbatoarele de caldura de dimensiuni standard mari cu DN de la 150 si care necesita presiune mare de functionare sunt echipate cu placi de 0,6 mm. La o presiune de 10 kgf/cm² și DU până la 150, este permisă o grosime de 0,4 mm. Cu cât plăcile sunt mai subțiri, cu atât resursa este mai scurtă echipamente de schimb de căldură.
Cel mai adesea folosit ca material pentru plăci oţel inoxidabil marca AISI316. Cu toate acestea, unii producători îl înlocuiesc cu soiul AISI304. Costă mai puțin, conține mai puțin nichel și molibden, ceea ce înseamnă că materialul este mai susceptibil la coroziune. Dacă schimbătorul de căldură funcționează în condiții de mediu ideale, atunci acest lucru este acceptabil. Dar când vine vorba de un sistem de alimentare cu apă caldă (și acolo se folosește clorul), există riscul ca echipamentul să nu reziste mult. Pentru a evita problemele, se recomandă să studiați cu atenție și să vedeți din ce fel de oțel sunt făcute plăcile.
- Presiunea de operare
Tipul, dimensiunile și prețul schimbătorului de căldură depind de presiunea de funcționare. Cu cât este mai jos, cu atât echipamentul este mai ieftin. Prin urmare, trebuie să decideți în prealabil ce parametru este necesar. Presiunea minimă de funcționare este de 6 kgf/cm². În consecință, un astfel de dispozitiv este cel mai accesibil, deoarece folosește plăci și plăci subțiri.
- Coeficientul de transfer al energiei termice
Pentru a calcula coeficientul de transfer de căldură sunt folosite mai multe date:
- Puterea schimbătorului de căldură;
- Delta de temperatură;
- Valori ale rezervei de suprafață și ale consumului de energie;
- Diametru racordare;
- Viteza de mișcare a fluidului etc.
Acest indicator este calculat folosind formula. Cu cât este mai sus, cu atât performanță mai bună schimbător de căldură. Pe măsură ce viteza de mișcare a fluidului în canale crește, transferul de căldură crește. Viteza poate fi mărită prin reducerea numărului de canale, adică plăci.
Dezavantajul unui debit mare de fluid este depunerea mai rapidă a calcarului pe pereți. Prin urmare, echipamentele de încălzire vor costa mai puțin, dar costul de funcționare va crește din cauza înfundarii canalelor cu săruri de magneziu și calciu. Curățarea la dezasamblare va fi necesară din când în când.
Este eficient, dar coeficientul său de transfer de căldură în realitate nu depășește 7000 W/m2 2 K. Prin urmare, dacă un producător oferă echipamente cu un coeficient de 10000 W/m2 2 K, atunci acest lucru ar trebui să fie un motiv de îngrijorare.
- Rezervă de suprafață pentru transfer de căldură
Un schimbător de căldură bun ar trebui să aibă o rezervă de 10-15% din suprafața de schimb de căldură. Dacă producătorul și-a stabilit obiectivul de a face produse mai ieftine, atunci acest parametru se va apropia de zero. Potrivit experților în domeniul echipamentelor de schimb de căldură, o valoare zero este o înșelăciune a cumpărătorului, deoarece dacă există o eroare la indicatori precum calculul sarcinii sau lichidul de răcire nu este încălzit la temperatura optimă, este posibil ca dispozitivul să nu fie pur și simplu. muncă. Chiar și contaminarea suprafeței îi va afecta negativ performanța.
- Pierdere de presiune
Δ p reprezintă valoarea pierderii de presiune, sau înălțimea. Se măsoară în m.v.s. sau in Pa. Clientul indică indicatorul necesar în chestionar.
Dacă procesul de operare necesită o reducere minimă sau o pierdere de presiune în timpul funcționării, atunci schimbătorul de căldură trebuie să fie echipat cu un număr mare de plăci. Dacă schimbarea presiunii nu are de mare importanta, atunci ne putem limita la echipamente de schimb de căldură mai compacte și, prin urmare, mai ieftine.
Cum afectează numărul de plăci pierderea de presiune? Există o explicație destul de simplă pentru aceasta. Cu cât sunt mai multe plăci, cu atât mai multe canale între plăci. Există o rezistență mai mică la trecerea unui anumit volum de lichid și, prin urmare, pierderea de presiune este nesemnificativă.
Atunci când achiziționați echipament, trebuie să fiți atenți și să comparați indicatorul de pierdere de presiune cu datele specificate în chestionar. În caz contrar, unii producători fără scrupule pot indica valori ușor umflate și pot face echipamentul mai ieftin pentru cumpărător. Dar de obicei pierdere mare presiunea este extrem de nedorită.
- Diametru nominal
Acest indicator este uneori numit diametrul conexiunii. Acesta trebuie determinat folosind o formulă. Depinde de ce parametri sunt stabiliți de potențialul client. Metoda de calcul determină dacă este necesar un indicator DU cu o singură cifră sau, opțional, este posibil să se utilizeze o a doua dimensiune, care diferă ca diametru nominal. În acest din urmă caz, dacă o secțiune transversală mai mică este acceptabilă, se opresc aici. Astfel, un schimbător de căldură cu DN65 este mai ieftin decât un echipament cu DN100. Acest lucru se datorează faptului că, cu cât secțiunea transversală este mai mare, cu atât placa este mai mare echipamente termice.
Trebuie luat în considerare momentul următor: Când secțiunea transversală a conductelor se îngustează, viteza curgerii fluidului crește. Ca urmare, presiunea va scădea în continuare. Dacă echipamentul termic este utilizat pentru o perioadă lungă de timp, placa adiacentă secțiunii de curgere poate fi distrusă.
Concluzie
Pentru a compara cu competență opțiunile propuse din fabricile producătoare de schimbătoare de căldură, vă recomandăm să aveți întotdeauna în vedere conformitatea echipamentului cu obiectivele stabilite pentru acesta. Și anume:
- Grosimea oțelului și a plăcii: oțelul de calitate AISI316 cu o grosime de cel puțin o jumătate de milimetru este mai bun.
- Presiunea din plăci trebuie să îndeplinească caracteristicile cerute.
- Cu cât coeficientul de transfer de căldură este mai aproape de 7000 W/m2 2 K, cu atât mai bine.
- Marja de suprafață optimă este de 10-15%.
- Parametrul de pierdere de presiune depinde de condițiile de funcționare și este determinat de client.
- Diametrul conexiunii depinde de sarcini, dar trebuie să rețineți că, cu cât telecomanda este mai mică, cu atât se va pierde mai multă presiune și plăcile se vor uza mai repede.
Compania Astera speră că articolul îți va fi de folos și, pe baza acestor șase caracteristici, vei realiza alegerea potrivita echipamente de schimb de căldură.
Se calculează coeficientul 1 pe partea aburului de încălzire pentru cazul condensului pe un mănunchi de n țevi verticale de înălțime H:
=
2,04
=
2,04
= 6765 W/(m 2 K), (10)
aici , , , r sunt parametrii fizici ai condensului la temperatura peliculei de condensat t k, H – inaltimea conductelor de incalzire, m; t – diferenţa de temperatură între aburul de încălzire şi pereţii conductelor (acceptat în intervalul 3...8 0 C).
Valorile funcției Аt pentru apa la temperatura de condensare a aburului
|
Temperatura de condensare a aburului tk, 0 C | ||||||
Corectitudinea calculelor se apreciază prin compararea valorii obținute 1 și a valorilor limită ale acesteia, care sunt date în paragraful 1.
Să calculăm coeficientul de transfer termic α 2 de la pereții conductei la apă.
Pentru a face acest lucru, trebuie să alegeți o ecuație de similitudine a formei
Nu = AR m Pr n (11)
În funcție de valoarea numărului Re, se determină modul de curgere a fluidului și se selectează ecuația de similaritate.
(12)
Aici n este numărul de țevi pe cursă;
d int = 0,025 - 20,002 = 0,021 m – diametrul interior al conductei;
La Re > 10 4 avem un regim turbulent stabil de deplasare a apei. Apoi:
Nu = 0,023 Re 0,8 Pr 0,43 (13)
Numărul Prandtl caracterizează relația dintre parametrii fizici ai lichidului de răcire:
=
= 3,28. (14)
, , , s – densitatea, vâscozitatea dinamică, conductibilitatea termică și capacitatea de căldură a apei la t avg.
Nu = 0,023 26581 0,8 3,28 0,43 = 132,8
Numărul Nusselt caracterizează transferul de căldură și este legat de coeficientul 2 prin expresia:
Nu = 
, 
2
=
=
= 4130 W/(m 2 K) (15)
Ținând cont de valorile lui 1, 2, grosimea peretelui țevii = 0,002 m și conductivitatea sa termică st, determinăm coeficientul K folosind formula (2):
=
= 2309 W/(m 2 K)
Comparăm valoarea obținută a lui K cu limitele pentru coeficientul de transfer termic care au fost indicate în paragraful 1.
Determinăm aria suprafeței de transfer de căldură din ecuația de bază a transferului de căldură folosind formula (3):
=
= 29 m2.
Din nou, conform tabelului 4, selectați un schimbător de căldură standard:
aria suprafeței de schimb de căldură F = 31 m 2,
diametrul carcasei D = 400 mm,
diametrul conductei d = 25×2 mm,
numărul de mișcări z = 2,
numărul total de țevi N = 100,
lungimea (inaltimea) tevilor H = 4 m.
Rezervă de spațiu 
(rezerva de suprafață ar trebui să fie între 5...25%).
4. Calcul mecanic al schimbătorului de căldură
La calcularea presiunii interne, se verifică grosimea peretelui carcasei k folosind formula:
k = 
+ C, (16)
unde p – presiunea aburului 4·0,098 = 0,39 N/mm 2;
D n – diametru exterior carcasă, mm;
= 0,9 coeficient de rezistență la sudare;
suplimentar = 87…93 N/mm 2 – efort admisibil pentru oţel;
C = 2...8 mm – creştere pentru coroziune.
k = 
+ 5 = 6 mm.
Acceptăm o grosime normalizată a peretelui de 8 mm.
Foile tubulare sunt realizate din tablă de oțel. Grosimea tablelor din oțel este luată în intervalul 15...35 mm. Se selectează în funcție de diametrul țevilor evazate d n și de pasul țevii .
Distanța dintre axele țevilor (pasul țevilor) τ este selectată în funcție de diametrul exterior al țevilor d n:
τ = (1,2…1,4) d n, dar nu mai puțin de τ = d n + 6 mm.
Pasul normalizat pentru țevi d n = 25 mm este τ = 32 mm.
p = 
.
Cu un pas dat de 32 mm, grosimea grătarului trebuie să fie de cel puțin
p = 
= 17,1 mm.
În cele din urmă acceptăm p = 25 mm.
La calcularea conexiunilor cu flanșă, este specificată dimensiunea șurubului. Acceptăm un șurub din oțel M16 în racord cu flanșă pentru dispozitive cu diametrul D in = 400...2000 mm.
Să determinăm sarcina admisă pe 1 șurub la strângere:
q b = (d 1 – c 1) 2 , (17)
unde d 1 = 14 mm – diametrul interior al filetului șurubului;
cu 1 = 2 mm – toleranță structurală pentru șuruburi din oțel carbon;
= 90 N/mm 2 – efort de întindere admisibil.
q b = 
(14 – 2) 2 90 = 10174 N.
Kuplenov N.I. dr., Motovitsky S.V. absolvent
Tula Universitate de stat
Datorită avantajelor lor, încălzitoarele de apă cu plăci pliabile (PVN) înlocuiesc în mod activ sistemele casnice alimentare cu căldură schimbătoare de căldură tubulare tradiționale. Oferind un coeficient de transfer de căldură inițial de câteva ori mai mare în comparație cu cele tubulare, aceste schimbătoare de căldură sunt, totuși, mult mai „sensibile” la influența depunerilor de calcar, rezistenta termica care reduce mai puternic transferul de căldură.
Cu un conținut ridicat de săruri care formează calcar și produse de coroziune în apă, care este tipic pentru majoritatea regiunilor Federației Ruse, modul de funcționare proiectat al pompei de apă este rapid perturbat, iar scăderea coeficientului de transfer de căldură este compensată de o creșterea temperaturii fluidului de încălzire sau a debitului acestuia. În practică, acest lucru nu este întotdeauna posibil, așa că în marea majoritate a cazurilor este necesară spălarea.
Pentru a compensa scăderea treptată a coeficientului de transfer de căldură, este necesară o rezervă de suprafață de schimb de căldură ∆F.
Practica internă de a comanda bunuri militare folosind chestionare este împrumutată din practica străină fără a se lua în considerare propria experiență acestea. rezerva de suprafață de transfer de căldură fie este absentă, fie se ridică la 2-10% din suprafața curată calculată F 0 .
Din experiența în operarea încălzitoarelor de apă de mare viteză, se știe că din cauza calității proaste a tratamentului anticalcar al apei de la robinet, coeficientul de transfer de căldură scade destul de repede. Astfel, conform datelor, cu o calitate medie a apei în centrala termică din Moscova, aceasta a scăzut cu 45-50% în 4 luni de funcționare. Rezultă de aici că, la temperaturi inițiale constante ale lichidelor de răcire, temperatura necesară de încălzire a apei poate fi asigurată doar cu o marjă de 100% față de valoarea calculată a suprafeței de schimb de căldură.
O rezervă insuficientă de ∆F va duce la o perioadă scurtă de spălare și la necesitatea spălării frecvente a încălzitorului de apă; o valoare supraestimată a ∆F va reduce numărul de spălări, dar în același timp costurile inițiale ale pompei de apă vor crește.
Se știe că costul încălzitoarelor de apă cu plăci constituie ponderea principală a costurilor echipamentelor punct de încălzire, în același timp, costurile de spălare chimică, după cum arată experiența, sunt de asemenea semnificative. Prin urmare, este justificat din punct de vedere economic să se determine suprafața de schimb de căldură ținând cont de intensitatea reală a formării calcarului și de necesitatea spălării regulate.
Baza metodologiei pentru această determinare este asigurarea unui cost minim anual de amortizare a rezervei de suprafață de schimb de căldură ∆F și costul spălării regulate a boilerului; această condiţie este îndeplinită de egalitatea costurilor
unde este coeficientul de amortizare al echipamentului militar, %/100; , - costul 1 m 2 suprafata de schimb termic si costuri de spalare, rub./m 2; - suprafata de schimb de caldura calculata in lipsa scarii, m2; , - durata perioadei de interspalare si functionare anuala a pompei, zile.
La temperaturi inițiale și debite de lichid de răcire date, coeficientul de eficiență de încălzire a apei necesar cu o scădere a coeficientului de transfer de căldură de la scara formată va fi asigurat prin îndeplinirea condiției.
(2)
unde , - coeficienții de transfer termic în absența scalei și când apare.
Rezistenta termica la transferul de caldura
(3)
unde , este rezistența termică a transferului de căldură cu o suprafață curată și rezistența termică a stratului de soltar.
După înlocuirea (3) în ecuația (2) obținem
(5)
Înlocuind (5) în ecuația (1a) obținem
Intensitatea formării calcarului este determinată de calitatea apei, temperatură și condițiile hidraulice de funcționare ale pompei de apă. La sfârșitul perioadei de inter-flushing, rezistența stratului de calcar este groasă în conformitate cu cele acceptate model matematic poate fi calculat folosind ecuația:
unde , - rata de formare a calcarului și de spălare; - coeficientul de conductivitate termică a scării.
Conform datelor din literatură și studiilor finalizate
unde , sunt constante experimentale, este concentrația sărurilor formatoare de calcar din apă, kg/m 3 ; - efortul de forfecare pe suprafata scarii, Pa; - temperatura apei, ˚С.
Este convenabil să exprimați rezistența termică în formă
unde este raportul dintre vitezele lichidelor de răcire „rece” și încălzite; - viteza lichidului de racire rece; - un set de marimi care caracterizeaza caracteristicile termofizice ale lichidului de racire si caracteristici de proiectare plăci PVN; - rezistenta termica a peretelui placii.
Ecuația (6), după înlocuirea (7) și (10) în ea, în părțile sale din dreapta și din stânga conține o cantitate necunoscută - durata perioadei de inter-spalare - și permite, având în vedere datele inițiale, să se determine valoarea corespunzătoare a acesteia. .
Principalii factori economici care determină valoarea sunt costul a 1 m2 suprafață de schimb de căldură și costul spălării, rub./m2.
Figura 1 prezintă rezultatele calculelor duratei fezabile din punct de vedere economic a perioadei de interspalare la o viteză a lichidului de răcire încălzit ω x = 0,4 m/s, în funcție de valorile determinante.
Fig. 1 Dependența valorii relative fezabile din punct de vedere economic a rezervei de suprafață de schimb de căldură ∆F/F 0 și a duratei perioadei de interspalare τ mpr a unui încălzitor de apă cu plăci pentru alimentarea cu apă caldă
Notă:
1) Calculul a fost efectuat la ω x = 0,4 m/s pentru plăci de tip M10-BFG.
2) Date inițiale:
C=0,00357 kg/m3; a m = 0,19; λn = 1,05 W/(m·˚С); =12,7.10-10; A=13374.
Odată cu creșterea costului specific al spălării suprafeței de schimb de căldură, perioada de inter-spălare fezabilă din punct de vedere economic crește, iar dependențele date fac posibilă obținerea unei estimări cantitative a duratei acestei perioade.
Pe de altă parte, când cost ridicat schimbător de căldură, care apare atunci când aria unei singure plăci scade, valoarea rezervei fezabile din punct de vedere economic a suprafeței de schimb de căldură scade valorile specifice ale factorilor determinanți și valorile dependente de aceștia graficele. Din aceste date rezultă, în special, că pentru a asigura regimul de temperatură necesar de alimentare cu apă caldă, chiar și cu duritatea moderată a apei de la robinet și spălarea lunară, rezerva suprafeței de schimb de căldură trebuie să fie de cel puțin 60% față de aceasta. valoare într-un mod de operare fără scară.
Să remarcăm că creșterea rezistenței hidraulice a PVN care însoțește formarea calcarului nu este semnificativă la duratele fezabile din punct de vedere economic ale perioadei de interspalare, deoarece, în medie, aria de curgere a canalelor interplate scade cu 4-8% .
Literatură
1. Zhadnov O.V. " Schimbătoare de căldură cu plăci- o chestiune delicată"//"Heat Supply News" -2005.,-N 3.-p.39-53.
2. Cernîșev D.V. „Predicția formării depunerilor în încălzitoarele de apă cu plăci pentru a îmbunătăți fiabilitatea funcționării lor” Disertație. dr. 23.05.03 - Tula, 2002. - 199 p.
3. Bazhan P.I., Kanevets G.E., Seliverstov V.M. Manual de schimbătoare de căldură. -M.: Inginerie mecanică, 1989.
4. Chistiakov N.N. etc.Îmbunătățirea eficienței sistemelor de alimentare cu apă caldă. M., Stroyizdat, 1988.
