Порядок расчета пластинчатого водо-водяного теплообменника
Расчет пластинчатых теплообменников производится в два этапа: предварительный и компоновочный.
Предварительный расчет проводится для определения требуемой площади нагрева теплообменника, а компоновочный расчет заключается в выборе схемы сборки пластин. Компоновочный расчёт завершается, когда выполняется условие проверочного расчета.
Предварительный расчет
Осуществляется в следующем порядке:
-
Определяются теплофизические параметры греющего и нагреваемого теплоносителей: плотность , кг/м3; коэффициент теплопроводности , Вт/(мК); коэффициент кинематической вязкости , м2/с; число Прандтля Pr. Перечисленные характеристики могут быть определены по таблицам воды на линии насыщения или по аппроксимирующим формулам, приведенным в прил.2. Характеристики определяются по средней температуре теплоносителя: для греющего по формуле (3.27); для нагреваемого по формуле (3.28).
-
Вычисляется среднелогарифмический температурный напор по формуле (3.29).
-
Задается скорость течения теплоносителей и . Скорость задается равной 0,3-0,4 м/с;
-
Вычисляются коэффициенты теплоотдачи для греющего и нагреваемого теплоносителей и по уравнениям: , (3.44) . (3.45) Здесь ; . Число вычисляется по средней температуре стенки . Эквивалентный диаметр канала определяется по паспортным данным теплообменника (табл.1.2).
-
Вычисляется коэффициент теплопередачи , (3.46) где 0,000063; 0,00011 термическое сопротивление стенки пластины и слоя загрязнения и накипи.
-
Вычисляется требуемая площадь теплообменника . (3.47)
Компоновочный расчет
-
Вычисляется площадь живого сечения пакета пластин по греющему и нагреваемому теплоносителям: . (3.48)
-
Вычисляется число каналов в пакета пластин по греющему и нагреваемому теплоносителям: , (3.49) где - площадь живого сечения одного канала (табл.1.2).
-
Вычисляется число пластин в пакета по греющему и нагреваемому теплоносителям: . (3.50)
-
Вычисляется площадь теплообменной поверхности пакета по греющему и нагреваемому теплоносителям: , (3.51) где - площадь одной пластины (табл.1.2).
-
Вычисляется число ходов (пакетов) по греющему и нагреваемому теплоносителям: . (3.52)
-
Принимается решение по компоновке теплообменного аппарата: определяется число каналов в пакете , число ходов и . Если , то принимается симметричная компоновка- . При изменении числа ходов (принятого по сравнению с расчетным) целесообразно пересчитать число каналов по формуле . (3.53)
-
Вычисляется число пластин теплообменного аппарата: . (3.54) С целью уменьшения теплопотерь число каналов с холодным теплоносителем в крайнем пакете принимается на один больше. Для этого добавляется еще одна пластина.
-
Вычисляется фактическая площадь теплообменного аппарата . (3.55) Число пластин и фактическая площадь уточняется в соответствии с размерным рядом выбранного теплообменника.
-
Определяется формула . (3.56)
-
Вычисляется фактическая площадь живого сечения пакета: . (3.57)
-
Вычисляются фактические скорости течения теплоносителей и . (3.58)
-
Вычисляются уточненные коэффициенты теплоотдачи и (пункт 4), коэффициент теплопередачи (пункт 5), площадь теплообменника (пункт 6).
-
Определяется запас по площади теплообменного аппарата: . (3.59) Если запас превышает 25% или запас отрицательный, то необходимо изменить компоновку (повторить вычисления по пунктам 12-18).
-
Вычисляются потери давления по греющему и нагреваемому теплоносителям: . (3.60)
Формулы для вычисления коэффициента гидравлического сопротивления приведены в табл.1.2. Приведенная длина канала и эквивалентный диаметр являются паспортными данными (табл.1.2).