Как подобрать размер пластинчатого теплообменника: тепловая нагрузка, падение давления и количество тарелок.

Определение размерапластинчатый теплообменникПравильно подобранное оборудование — это разница между устройством, эффективно выполняющим свою задачу, и тем, которое имеет избыточные размеры, завышенную цену или не способно достичь поставленных целей. В этом руководстве подробно описаны входные параметры, тепловая логика и компромиссы, чтобы вы могли точно сформулировать техническое задание для поставщика или проверить обоснованность предложения. В нем отражено, как инженеры SHPHE подбирают размеры каждого устройства в соответствии с конкретной средой, а не выбирают из каталога.

Ключевая идея заключается в том, что расчет размеров — это баланс, а не единое вычисление. Большая теплопередача означает большую площадь пластины, но большая площадь (или более плотная гофрировка) означает большее падение давления. Хорошая конструкция должна соответствовать тепловым характеристикам.в пределахДопустимое падение давления с использованием самого маленького и экономичного устройства, которое это обеспечит. Все приведенные ниже параметры служат для достижения этого баланса.

Какая информация необходима для расчета размеров теплообменника?

Расчет размеров начинается с четкого набора данных для обеих жидкостей. Соберите эти данные, прежде чем начать:

Отсутствие или неточность входных данных являются основной причиной низкой эффективности работы установки в полевых условиях, поэтому важно заранее точно определить свойства двух жидкостей и особенности их образования.

Как рассчитывается тепловая нагрузка?

Основное уравнение таково:Q = m × cp × ΔTТепловая нагрузка (Q, в кВт) равна массовому расходу (m), умноженному на удельную теплоемкость жидкости (cp) и на изменение ее температуры (ΔT). Это показывает, сколько энергии должно передаваться между потоками. Теплообменник должен обеспечить достаточную площадь поверхности (A) для передачи этой нагрузки, которая определяется следующими параметрами:Q = U × A × LMTD— где U — общий коэффициент теплопередачи, а LMTD — логарифмически средняя разность температур между потоками. Пластинчатые теплообменники достигают высокого значения U благодаря своим гофрированным, турбулентным каналам, поэтому для выполнения той же задачи им требуется гораздо меньшая площадь, чем кожухотрубным теплообменникам.

Каким образом падение давления ограничивает возможности конструкции?

Падение давления — это составляющая стоимости. Гофрирование, обеспечивающее эффективность пластинчатого теплообменника, также препятствует потоку, поэтому увеличение турбулентности (для большей теплопередачи) повышает падение давления, которое должны преодолевать ваши насосы. Каждая конструкция имеет свои особенности.допустимое падение давления— Напор, заданный насосами и системой. Задача расчета — обеспечить требуемую производительность в рамках этого бюджета. Если производительность не может быть достигнута в пределах допустимого падения давления, решением является использование пластины большего размера, другой гофрировки, большего количества проходов или установка более мощного агрегата — а не просто принудительное нагнетание потока. Именно поэтому допустимое падение давления является одним из наиболее важных показателей, которые вы указываете.

Что такое температурный подход и почему он важен?

Онтемпературный подходРазница между выходом одного потока и входом другого определяется расстоянием, на котором он расположен. Пластинчатые теплообменники, благодаря истинному противоточному потоку, могут достичь очень близкого расстояния — часто 1–5 °C — что позволяет им рекуперировать больше тепла или достигать более жестких целевых температур, чем кожухотрубные теплообменники. Однако более близкое расстояние требует большей площади, поэтому это увеличивает затраты и падение давления. Выбор реалистичного расстояния (не более жесткого, чем требуется для процесса) обеспечивает эффективность и экономичность установки. Специалист посоветует, где можно уменьшить это расстояние для экономии средств без ущерба для процесса.

Как вы выбираете количество тарелок и порядок подачи блюд?

После определения необходимой площади она делится на пластины.количество тарелокопределяется площадью на одной тарелке и общей необходимой площадью, в то время каксоглашение о пропуске(количество проходов каждой жидкости через пакет) регулирует скорость и перепад давления. Однопроходная конструкция является простейшей; многопроходные схемы увеличивают скорость для лучшей теплопередачи или позволяют работать с неравными расходами.угол гофрированияЭто последний рычаг: крутой шеврон обеспечивает высокую турбулентность и теплопередачу при большем перепаде давления, а пологий угол — наоборот. SHPHE комбинирует различные варианты расположения пластин в одном комплекте, чтобы точно достичь требуемых параметров в пределах допустимого перепада давления, чего не может обеспечить стандартная пластина.

Следует ли добавить запас на случай обрастания и на будущее?

В реальных жидкостях происходит загрязнение, и технологические процессы меняются. Разумная конструкция обеспечивает незначительное увеличение.край загрязненияТаким образом, устройство продолжает выполнять свои функции, даже когда поверхности постепенно загрязняются между чистками, и — для устройств с уплотнительными прокладками — оставляет место длятарелки добавить позжеЕсли нагрузка увеличивается, то чрезмерное увеличение запаса прочности приводит к нерациональному расходованию капитала и падению давления, а недостаточное увеличение запаса прочности означает, что агрегат не справляется со своей задачей из-за загрязнения. Правильный запас прочности зависит от используемых жидкостей и графика очистки, поэтому данные о загрязнении являются ключевым параметром. Теплообменники с прокладками имеют здесь реальное преимущество: их рама может быть расширена за счет дополнительных пластин, поэтому производительность может увеличиваться без замены агрегата.

Распространенные ошибки при выборе размера, которых следует избегать.

При расчете размеров пластинчатых теплообменников часто встречаются ошибки, и каждой из них можно избежать. Первая из них заключается в следующем:работа с неполными данными о жидкости— угадывание вязкости или удельной теплоемкости, или игнорирование процесса загрязнения, что приводит к тому, что агрегат не справляется со своими задачами в полевых условиях. Второй вариант —игнорируя бюджет падения давленияКонструкция, которая обеспечивает необходимую тепловую нагрузку, но превышает доступный напор насоса, непригодна для использования, поэтому падение давления должно быть жестким ограничением, а не второстепенным фактором. Третий вариант:чрезмерное уточнение температурного подхода— Требование более тесного контакта, чем это необходимо для процесса, приводит к увеличению площади, затрат и падения давления без какой-либо пользы. Четвертый пункт:пропуск нарушения и будущая границаТаким образом, устройство перестаёт работать по мере загрязнения или роста растения. Пятый пункт —навязывание пошлины фиксированному ассортименту продукцииВместо того чтобы выбирать правильный размер пластины и гофрирование, что приводит к созданию громоздкого и дорогого изделия, следует избегать подобных ошибок, предоставляя полные данные и работая с инженером, который подбирает размеры в соответствии с типом носителя, а не с каталогом — именно это отличает производительное изделие от разочаровывающего.

Стоит ли доверять онлайн-калькулятору размеров?

Быстрые онлайн-калькуляторы полезны для первоначальной оценки, но они не могут заменить надлежащее тепловое проектирование. Обычно они предполагают идеальные жидкости, одну типовую пластину и отсутствие загрязнений, поэтому их ответ может быть оптимистичным — недооценивая реальный размер устройства. Программное обеспечение производителя для теплового проектирования, напротив, моделирует фактическую схему расположения пластин, свойства жидкости, запас по загрязнению и предел перепада давления, и итеративно вычисляет наименьший размер устройства, соответствующего требуемым параметрам. Используйте калькулятор, чтобы сформулировать задачу и проверить порядки величин, но основывайте окончательные технические характеристики на инженерном расчете. Небольшие усилия по предоставлению полных данных о жидкости специалисту окупаются многократно в виде устройства, которое работает эффективно, позволяет избежать дорогостоящих переделок и не является ни избыточно мощным, ни недостаточно мощным.

Как специализированный производитель пластинчатых теплообменников,ШФЕ(Шанхайская компания по производству теплообменного оборудования) размеры и инженеры-проектировщики на заказпрокладкаСварные и специализированные узлы для каждой задачи, обеспечиваемые полным комплексом возможностей теплового проектирования и сертификацией ASME/CE/BV/SGS.

Часто задаваемые вопросы

Источники и дополнительная литература: информация о продукции SHPHE; стандартная практика теплового проектирования пластинчатых теплообменников. Тепловой расчет, разработанный специально для данного проекта, подтверждает размер, количество и материалы пластин.