Калькулятор теплообменника: нагрузка, разность температур, площадь

Расчёт теплового баланса

Числа в полях стоят для примера: подставьте свои, результат пересчитается.

Типоразмер, число пластин и потери давления калькулятор не подбирает. Подбор делает инженер по опросному листу, в программе производителя.

Нужен аппарат под конкретный режим? Пришлите параметры узла или готовый опросный лист, инженер посчитает подбор и обвязку.

Считаем по двум сторонам аппарата. Греющая среда тепло отдаёт, нагреваемая принимает. Для каждой стороны нужны теплоёмкость, расход и две температуры: на входе и на выходе.

Расход вводите в килограммах в час. Массовый расход не зависит от нагрева, поэтому баланс сходится без пересчёта по плотности. Если счётчик показывает кубометры в час, умножьте объём на плотность среды при рабочей температуре.

Теплоёмкость воды 4,19 кДж/(кг·°С) уже стоит в поле. Это справочная величина. Для растворов, масел и гликолей берите значение из справочника: у них теплоёмкость обычно ниже и сильнее меняется с температурой.

Форма пересчитывает результат сразу на ввод. Кнопки «рассчитать» нет.

Калькулятор показывает:

• нагрузку в киловаттах по каждой стороне;
• расход или температуру второй среды, если одного числа не хватает;
• расхождение баланса в кВт и процентах;
• среднюю разность температур для противотока;
• расчётную площадь при введённом K;
• запас поверхности по площади вашего аппарата.

Одно поле можно оставить пустым. Не знаете температуру нагреваемой среды на выходе, калькулятор найдёт её из баланса. Так же с расходом: заполните одно из двух значений, второе посчитается.

K вводите сами. Значение берут из паспорта аппарата, из распечатки программы подбора или у инженера. У воды коэффициент зависит от типа пластины, скоростей в каналах и загрязнения, поэтому одного числа на все случаи нет.

Какие величины считает калькулятор теплообменника

Каждая величина отвечает на свой вопрос. Одна идёт в опросный лист, другая нужна, чтобы проверить аппарат, который уже стоит в цехе.

1. Тепловая нагрузка, кВт. Тепло, которое греющая среда отдаёт за час. С этой цифры начинается подбор, по ней сверяют паспорт действующего аппарата.
2. Теплоёмкость потока, кВт/°С. Сколько тепла нужно, чтобы сдвинуть температуру стороны на один градус. Сравните две цифры, и видно, какая сторона задаёт режим: у неё теплоёмкость потока меньше.
3. Расход или температура второй среды. То, чего не хватает в исходных данных. Чаще неизвестна температура нагреваемой среды на выходе, её и находит баланс.
4. Расхождение баланса, кВт и проценты. Так вы проверяете исходные данные: сколько тепла отдала горячая сторона и сколько приняла холодная. Большое расхождение значит, что где-то перепутаны единицы или температуры сняты с разных режимов.
5. Средняя разность температур, °С. Движущая сила теплообмена. Чем больше разность, тем меньше нужна площадь. Считаем по противотоку: в нём разности на концах аппарата выше, чем в прямотоке.
6. Расчётная площадь, м². Площадь при вашем K. Нужна, чтобы понять порядок аппарата и сравнить варианты между собой.
7. Запас поверхности, проценты. Отношение площади вашего аппарата к расчётной. Минус говорит о том, что при этом K аппарат режим не обеспечит. Плюс означает работу с запасом.

Формулы расчёта

Здесь только арифметика теплотехники. Единицы в таблице уже согласованы: подставляйте числа как есть.

Деление на 3600 переводит килоджоули в час в киловатты. Множитель 1000 в формуле площади переводит кВт в Вт, чтобы K в Вт/(м²·°С) и площадь в м² сошлись.

Логарифм считают для противотока. В прямотоке разности на концах другие: Δtб = tг.вх − tн.вх, Δtм = tг.вых − tн.вых. Когда разности почти равны, знаменатель уходит в ноль, и калькулятор берёт среднее арифметическое.

Перекрёстный ток и многоходовые схемы требуют поправки к средней разности. Калькулятор её не вводит, поэтому площадь для таких схем выходит меньше реальной.

Что калькулятор не считает

Типоразмер, число пластин и компоновку пакета. У каждой модели своя геометрия пластины и свой коэффициент теплопередачи, по одной площади их не считают.

Потери давления. Для гидравлики нужны скорости в каналах, число ходов, диаметры патрубков и свойства среды при рабочей температуре. Без этого аппарат пройдёт по площади и не пройдёт по напору насоса: насос в контуре один, и лишние потери его характеристика не отработает.

Кипение и конденсацию. Там работает теплота парообразования, считают по зонам, и средняя разность температур выходит другая.

Газы и пар. Плотность и теплоёмкость зависят от давления, объёмный расход по массе не пересчитать без уравнения состояния.

Поправку на перекрёстный ток и многоходовость, об этом сказано выше.

Загрязнение и прибавку к площади на него. Слой отложений работает как теплоизолятор и снижает K. Насколько снизит, зависит от среды и от того, как часто аппарат промывают. Про это есть отдельная страница: как проходит промывка теплообменников.

Прочность, материалы и прибавку на коррозию. Их берут по проекту и по расчёту на давление.

Цену и срок. Стоимость зависит от модели, материалов и условий поставки, её называют после подбора.

Дальше начинается опросный лист: среды, расходы, температуры, допустимые потери давления, рабочее давление и температура, материалы. По нему инженер считает подбор и отдаёт типоразмер с гидравликой. Как устроена методика целиком, разобрано в статье как считают подбор теплообменника.

Обвязку и монтаж делаем сами. На маслоэкстракционном заводе «Белагротерминал» мы монтировали трубопроводы, включая узел насосов и теплообменников. Что входит в обвязку, смотрите на странице обвязка теплообменника.

Быстрые ответы

Смежные услуги

• Теплообменники под ваш режим: подбор, обвязка, монтаж.
• Как считают подбор теплообменника: методика по шагам и состав опросного листа.
• Промывка теплообменников: безразборная и с разборкой пакета.
• Обвязка теплообменника: арматура, фильтры, приборы, дренаж.
• Калькулятор изоляции трубопроводов: объёмы и площади по вашим размерам.

Отвечает за узел: Дмитрий Солодов, начальник производства