Для того чтобы произвести расчет теплообменного оборудования, важно знать теплофизические свойства рабочих сред (плотность, теплоёмкость, теплопроводность, вязкость) при температуре входа в теплообменник и температуре выхода из него, а также скрытую теплоту фазовых, химических превращений (если они имеют место в данном процессе).
Сведения теоретические о расчетах
При расчете и моделировании теплообменной аппаратуры одной из задач является сопоставление нескольких вариантов оформления процесса теплопередачи, отличающихся конструкцией аппарата, его расположением, режимом движения теплоносителей, температурным режимом. Цель расчета — выбрать лучший вариант, а при достаточно большом их числе — оптимальный.
Основные этапы расчета: выбор подлежащих сопоставлению аппаратов; выполнение для каждого из них теплового, гидравлического и экономического расчетов; анализ полученных результатов и рекомендация к использованию аппарата, обладающего наибольшим числом преимуществ.
Если в процессе имеют место химические или фазовые превращения, то расчёт теплообменника проводится по специальным формулам, учитывающим процесс теплопередачи при данных превращениях.
При расчёте теплообменника важно учитывать:
- Рабочую среду (систему вода–вода, пар-вода, масло-вода и так далее);
- Величину и мощность тепловой нагрузки;
- Плотность, теплоёмкость, теплопроводность, вязкость рабочих сред;
- Напор средний температурный;
- Уровень загрязнения среды.
Этапы расчёта теплообменной установки:
Чтобы произвести расчет теплообменника применяют специальные программы. При их помощи проводят следующий поэтапный расчёт:
- На основании температурного графика теплоносителя, усреднённого значения теплоёмкости проводится расчёт величины тепловой нагрузки.
- По вычислению баланса теплового уточняется расход теплоносителей.
- Устанавливается приблизительная площадь теплообмена и рассчитывается размер пластин. При этом определяется режим движения теплоносителей и, если нужно, количество пластин уточняется.
- На параметрах ориентировочных проводят предварительный подбор установки. Показатели, которые не принимали участие в предварительной прикидке, могут изменяться.
Условия, которые влияют на эффективность процесса теплопередачи, а также расчет неразборного теплообменника и разборного почти не отличаются.
На процессы теплопередачи могут влиять ряд факторов. К улучшению теплообмена приводят разные механические устройства. Могут быть мешалки, пневматические приспособления. Также скорость теплоотдачи зависит от конфигурации и поверхностей теплообмена (может быть плоской, трубчатой, рельефной). Производя расчет разборного теплообменника, подбирают наиболее оптимальную конструкцию для оборудования, которая и сможет обеспечивать наилучшую теплопередачу.
