Deskový výměník tepla – jak vypočítat požadované parametry

Hlavní předností deskových výměníků je možnost měnit teplosměnnou plochu, kombinovat počet a uspořádání desek různých provedení s přihlédnutím k výkonu, provozním vlastnostem konkrétního topného systému, instalačním a servisním parametrům.

Protože v deskových výměnících tepla dochází k přenosu tepla z jednoho agregovaného média do druhého – kapaliny, páry, oleje, plynu, je důležité vzít při výpočtech v úvahu vlastnosti teplonosného média. Stejně jako technické vlastnosti kovu, ze kterého jsou desky vyrobeny, provozní (maximální) tlak v okruhu topné sítě a způsob utěsnění spojů výměníku.

Jaká data jsou potřebná pro výpočet deskového výměníku tepla

Abyste mohli provést správné výpočty, musíte shromáždit počáteční údaje o instalovaném topném zařízení:

• Teplota teplonosné látky na vstupním a výstupním okruhu
• Omezte rozsah provozních teplot
• Indikátory tlaku v síti
• Propustnost – celkový průtok v okruzích za jednotku času
• Tepelný výkon

Pro výpočty jsou vyžadovány údaje o teplonosných médiích:

• Viskozita, chemické složení, indikátory agresivity médií (plyn, voda, pára, olej)
• Průměrná LMTD
• Stupeň čištění, zanášení pevnými a usazenými částicemi

Při výpočtu je třeba vzít v úvahu specifikace a požadavky organizace dodávající zdroje, konstrukční podmínky pro připojení zařízení k veřejné tepelné síti.

Typy návrhových a opravných výpočtů

Prvotní návrhový výpočet výměníku obsahuje stanovení pracovní teplosměnné plochy odpovídající charakteristikám tepelných toků. Při provozu výměníku tepla může být nutné určit teplotu tepelného toku pro konkrétní oblast výměny tepla. K tomu je nutné určit hlavní vstupy – pracovní plochu desek a vstupní a výstupní teploty.

V závislosti na tom, k čemu jsou výpočty potřebné – oprava, výměna, nákup nového zařízení, zdůvodnění nákladů na modernizaci tepelných sítí, je vybrán typ výpočtů:

• Tepelné – stanovení výkonu (součinitel prostupu tepla) zařízení, spotřeba zdrojů, teplotní rozdíl na vstupu a výstupu topných okruhů, maximální tepelné zatížení
• Konstruktivní – určení užitné teplosměnné plochy (prostupu tepla), velikosti průřezu kanálu, součinitele prostupu tepla, způsobu instalace, připojení, servisu
• Hydraulika – výpočet pracovního a kritického tlaku, odolnosti a tlumení proti vodním rázům, způsob těsnění spojů, stanovení rychlosti proudění chladiva, tlakové ztráty, spotřeby energie
• Určení rozdílu teplot na vstupu a výstupu každého okruhu – nutné pro určení velikosti výměníku tepla, výběr typu chladiva, materiálu desky a výpočet výkonu

Přibližné výpočty při výběru deskového výměníku tepla lze provést nezávisle pomocí kalkulaček na webových stránkách na internetu. Kvalifikovaný výpočet souboru parametrů však může provést pouze specializovaný odborník, protože je důležité vzít v úvahu specifické parametry konkrétního topného systému, jeho konstrukci, vlastnosti provozu a údržby, instalaci a použití. speciální software.

Je důležité analyzovat a porovnat charakteristiky několika modelů deskových výměníků tepla, aby bylo možné vybrat optimální variantu pro konkrétní inženýrskou síť a instalovaná zařízení.

Vlastnosti výpočtu deskových výměníků tepla

Mezi hlavní výhody deskových výměníků patří vysoký koeficient prostupu tepla, produktivita, možnost mechanického čištění a rychlá modernizace. Ale právě konstrukční vlastnosti – spojení několika teplosměnných desek – zvyšují technologické požadavky na tlakové ztráty v sítích, těsnost spojů, kvalitu čištění a viskozitu chladiva.

Při výpočtech je důležité vzít v úvahu následující vlastnosti:

• Provozní podmínky, specifikace pro připojení k centrálním sítím (maximální a provozní tlak, indikátory teploty na okruzích na teplé a studené straně
• Umístění, průřez, geometrie kanálů – turbulence a průtok chladicí kapaliny, vypočtené indikátory tlaku v systému závisí na těchto charakteristikách
• Materiál desky (titan, čištěná nerezová ocel) – výběr závisí na vlastnostech, agresivitě, složení, stupni čištění vodivých médií;
• Způsob těsnění, vlastnosti spojování desek výměníku tepla
• Typické rozměry rámu – je důležité počítat s možností dalšího rozšíření nebo modernizace
• Typ a způsob připojení k sítím
• Rezerva užitečné teplosměnné plochy pro znečištění (až 30 procent)

Správně zvolený model deskového výměníku zlepší účinnost, produktivitu, hospodárnost topného systému a soulad s charakteristikami instalovaného zařízení.

Konstruktéři AVITEK-I provedou odborný výpočet deskového výměníku se zaměřením na specifické vlastnosti inženýrských sítí, průmyslové, komunální nebo domovní provozní podmínky a připojení zařízení.

Systém zásobování teplem je systém pro přepravu tepelné energie (ve formě ohřáté vody nebo páry) ze zdroje tepla k jeho spotřebiteli. Systém zásobování teplem se skládá především ze tří částí: zdroje tepla, spotřebitele tepla a tepelné sítě, která slouží k přepravě tepla od zdroje ke spotřebiteli.

1. Parní kotel v tepelné elektrárně nebo kotelně.
2. Síťový výměník tepla.
3. Oběhové čerpadlo.
4. Výměník tepla pro systém zásobování teplou vodou.
5. Tepelný výměník topného systému.

Role prvků obvodu:

• kotel – zdroj tepla, přenos spalného tepla paliva do chladiva;
• čerpací zařízení – vytváření cirkulace chladicí kapaliny;
• přívodní potrubí – dodávka ohřáté chladicí kapaliny od zdroje ke spotřebiteli;
• zpětné potrubí – návrat chlazené chladicí kapaliny ke zdroji od spotřebitele;
• zařízení pro výměnu tepla – přeměna tepelné energie.

TEPLOTNÍ GRAFY

Naše země přijala kvalitní regulaci dodávek tepla spotřebitelům. To znamená, že bez změny průtoku chladicí kapaliny systémem spotřebovávajícím teplo se změní teplotní rozdíl na vstupu a výstupu systému.

Toho je dosaženo změnou teploty v přívodním potrubí v závislosti na venkovní teplotě. Čím nižší je venkovní teplota, tím vyšší je teplota v přívodním potrubí. Podle této závislosti se tedy mění i teplota vratného potrubí. A všechny systémy, které spotřebovávají teplo, jsou navrženy s ohledem na tyto požadavky.

Grafy závislosti teplot chladicí kapaliny v přívodním a vratném potrubí se nazývají teplotní graf otopné soustavy.

Teplotní harmonogram nastavuje zdroj dodávky tepla v závislosti na jeho výkonu, požadavcích tepelných sítí a požadavcích spotřebitelů. Teplotní grafy jsou pojmenovány podle maximálních teplot v přívodním a vratném potrubí: 150/70, 95/70 .

Oříznutí grafu nahoře je, když kotelna nemá dostatečný výkon.

Graf je ve spodní části oříznut, aby byla zajištěna funkčnost systémů zásobování teplou vodou.

Topné systémy pracují převážně podle plánu 95/70 pro zajištění průměrné teploty v topném zařízení 82,5°C při -30°C.

Pokud požadovanou teplotu v přívodním potrubí zajišťuje zdroj tepla, pak požadovanou teplotu ve vratném potrubí zajišťuje odběratel tepla svým systémem odběru tepla. Pokud se teplota vratné vody od spotřebitele zvýší, znamená to neuspokojivý provoz jeho systému a s sebou nese pokuty, protože to vede ke zhoršení výkonu zdroje tepla. Zároveň se snižuje jeho účinnost. Proto existují speciální monitorovací organizace, které sledují, že systémy spotřebitelů spotřebovávající teplo produkují teploty vratné vody podle teplotního plánu nebo nižší. V některých případech je ale například takové nadhodnocování povoleno. při instalaci výměníků tepla.

Plán 150/70 vám umožní přenášet teplo ze zdroje tepla s nižší spotřebou chladiva, avšak chladivo s teplotou nad 105°C nelze dodávat do systémů vytápění domů. Proto je harmonogram snížen, například o 95/70. Redukce se provádí instalací výměníku tepla nebo přimícháním vratné vody do přívodního potrubí.

HYDRAULIKA TEPELNÝCH SÍTÍ

Cirkulaci vody v systémech zásobování teplem zajišťují síťová čerpadla kotelen a topenišť. Vzhledem k tomu, že délka tras je poměrně velká, tlakový rozdíl v přívodním a vratném potrubí, které čerpadlo vytváří, klesá se vzdáleností od čerpadla.

Obrázek ukazuje, že nejvzdálenější spotřebič má nejmenší dostupnou tlakovou ztrátu. To znamená, že pro normální provoz jeho teplospotřebových systémů je nutné, aby měly co nejnižší hydraulický odpor, aby jimi byl zajištěn požadovaný průtok vody.

VÝPOČET DESKOVÝCH VÝMĚNÍKŮ TEPLA PRO TOPNÉ SYSTÉMY

Topnou vodu lze připravit ohřevem ve výměníku tepla.

na výpočet deskového výměníku pro výrobu topné vody, počáteční údaje se berou za nejchladnější období, tj. když jsou požadovány nejvyšší teploty a tedy nejvyšší spotřeba tepla. Toto je nejhorší režim pro výměník tepla určený pro vytápění.

Charakteristickým rysem výpočtu výměníku pro otopnou soustavu je zvýšená teplota vratné vody na straně vytápění. To je povoleno konkrétně proto, že jakýkoli povrchový výměník tepla zásadně nemůže ochladit vratnou vodu na teplotu grafu, pokud voda o teplotě grafu proudí ohřívanou stranou na vstup do tepelného výměníku. Obvykle je povolen rozdíl 5-15°C.

VÝPOČET DESKOVÝCH VÝMĚNÍKŮ TEPLA PRO SYSTÉMY ZÁSOBY VODY V DOMÁCNOSTÍCH

na výpočet deskových výměníků tepla pro systémy zásobování teplou vodou počáteční údaje se berou pro přechodné období, tj. když je teplota přívodního chladiva nízká (obvykle 70°C), studená voda má nejnižší teplotu (2-5°C) a topný systém stále funguje – to jsou měsíce květen-září. Toto je nejhorší režim pro výměník TUV.

Návrhové zatížení pro systémy TUV je stanoveno na základě dostupnosti akumulačních výměníků tepla v místě instalace výměníků tepla.

Při absenci nádrží jsou deskové výměníky počítány na maximální zatížení. Tzn., že výměníky musí zajistit ohřev vody i při maximální spotřebě vody.

Pokud jsou akumulační nádrže, jsou deskové výměníky dimenzovány na průměrné hodinové zatížení. Bateriové nádrže jsou neustále doplňovány a kompenzují špičkovou spotřebu vody. Výměníky tepla by měly zajišťovat pouze dobíjení nádrží.

Poměr maximálního a průměrného hodinového zatížení dosahuje v některých případech 4-5násobku.