2.3.1 Тепловой расчёт пластинчатых теплообменников

а) Средняя температура греющего теплоносителя:

Теплофизические свойства теплоносителей [1]:

б) Плотность греющего теплоносителя:

в) Кинематическая вязкость ГТ:

г) Теплопроводность ГТ:

д) Теплоемкость ГТ:

е) Число Прандтля греющего теплоносителя:

ж) Средняя температура НТ:

з) Плотность НТ:

и) Кинематическая вязкость НТ:

к) Теплопроводность НТ:

л) Теплоемкость НТ:

м) Число Прандтля НТ:

н) Число Прандтля стенки:

Проверяем достоверность исходных данных по уравнению [1, 5, 59]:

В теплообменнике пластинчатого типа в основном используется противоточная схема движения греющего и нагреваемого теплоносителей. При организации других схем движения теплоносителей среднелогарифмическая разность температур рассчитывается для соответствующей схемы. Нижеприведенный алгоритм составлен при использовании литературных источников [5, 7, 8, 9, 13, 15, 18, 64].

1.По заданным температурам теплоносителей определяем среднелогарифмическую разность температур, ^оС: , (2.44)

где - большая разность температур греющего и холодного теплоносителей, ^оС; - меньшая разность температур, ^оС. На рис. 2.3 приведена противоточная схема движения теплоносителей в пластинчатом теплообменнике.

Рис. 2.3. Характер изменения температуры теплоносителей при противотоке

Из рисунка 2.3 следует, что ; . В случае, когда , получаем , согласно литературе [5].

После расчета выбираем любой тип пластин и записываем ее тип и характеристики.

2. Среднюю скорость ГТ в каналах теплообменника предлагается рассчитывать по модернизированной формуле (2.34), м/с:

Расшифровка параметров, входящих в формулу (2.34), приведена в подразделе 2.2.

3.Число Рейнольдса для ГТ: , где - кинематическая вязкость греющего теплоносителя, м²/с (пункт (в), подраздел 2.3.1); d_э - эквивалентный диаметр канала из табл.2.3, м.

Если d_э неизвестно, но есть ƒ_o (площадь поперечного сечения канала, м) и П (смачиваемый периметр, м), то .

4. Коэффициент гидравлического сопротивления канала:

где B - эмпирический коэффициент, зависящий от типа пластин, и представлен в табл.2.5.

Таблица 2.5

Значение коэффициента B

Коэффициент	Тип пластин
	0,3	0,6	0,5П	FR-14
B1 = B2	19,3	15	28,8	B1 = 10,57; B2 = 14,96
Материалы	корозионно-стойкая сталь; титановый сплав; углеродистая сталь

5.Число Прандтля Pr₁ греющего теплоносителя определяется при по формуле пункта (м), подраздел 2.3.1.

6. Число Прандтля стенки пластины Pr_ст определяется при средней температуре теплоносителей по формуле пункта (н), подраздел 2.3.1.

7. В пластинчатых теплообменниках системы теплоснабжения и горячего водоснабжения режим турбулентный.

Число Нуссельта для ГТ:

8. Коэффициент теплоотдачи ГТ, :

где - коэффициент теплопроводности ГТ, , который определяется при значении , по формуле пункта (г), подраздел 2.3.1.

9. Среднюю скорость НТ в каналах теплообменника предлагается рассчитывать по модернизированной формуле (2.35), м/с:

где - в исходных данных, Па; - табл. 2.5; и - определяются по формулам пунктов (л) и (з), подраздел 2.3.1.

10.Число Рейнольдса для НТ: ,

где - определяется по табл.2.3, м; - определяется при по формуле пункта (и) подраздела 2.3.1, м²/с.

11.Коэффициент гидравлического сопротивления по НТ: ,

где значение B выбирают по табл.2.5 для разных типов пластин.

12.Число Прандтля , и Нуссельта для НТ определяется по формулам п. 5,6,7. Коэффициент теплоотдачи - по формуле п. 8.

13. Коэффициент теплопередачи, : ,

где - толщина стенки пластины, м (табл.2.3); - коэффициент теплопроводности стенки пластины (табл.2.6, а для других типов материалов по данным каталогов изготовителей); β - коэффициент, учитывающий уменьшение теплопередачи из-за термического сопротивления накипи и загрязнений на пластине со стороны нагревающего и нагреваемого теплоносителей. В зависимости от качества воды принимается [6].

Таблица 2.6

Коэффициент теплопроводности нержавеющей стали

Сталь	Температура, tст, оС	Коэффициент теплопроводности,
12Х18Н10Т	20	15
	100	17
	200	18

14. Расчётная поверхность нагрева ТА, м²:

где Q - исходные данные, Вт; - в пункте 1, ; К_рассч - в пункте 13, .

15.Проверка уравнения теплового баланса: