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:

1. Определяются теплофизические параметры греющего и нагреваемого теплоносителей: плотность , кг/м³; коэффициент теплопроводности , Вт/(мК); 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).

2. Вычисляется среднелогарифмический температурный напор по формуле (3.29).

3. Задается скорость течения теплоносителей и . Скорость задается равной 0,3-0,4 м/с;

4. 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).

5. Вычисляется коэффициент теплопередачи , (3.46) где 0,000063; 0,00011 термическое сопротивление стенки пластины и слоя загрязнения и накипи.

6. Вычисляется требуемая площадь теплообменника . (3.47)

Компоновочный расчет

7. Вычисляется площадь живого сечения пакета пластин по греющему и нагреваемому теплоносителям: . (3.48)

8. Вычисляется число каналов в пакета пластин по греющему и нагреваемому теплоносителям: , (3.49) где - площадь живого сечения одного канала (табл.1.2).

9. Вычисляется число пластин в пакета по греющему и нагреваемому теплоносителям: . (3.50)

10. Вычисляется площадь теплообменной поверхности пакета по греющему и нагреваемому теплоносителям: , (3.51) где - площадь одной пластины (табл.1.2).

11. Вычисляется число ходов (пакетов) по греющему и нагреваемому теплоносителям: . (3.52)

12. 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)

13. 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.

14. Вычисляется фактическая площадь теплообменного аппарата . (3.55) Число пластин и фактическая площадь уточняется в соответствии с размерным рядом выбранного теплообменника.

15. Определяется формула . (3.56)

16. Вычисляется фактическая площадь живого сечения пакета: . (3.57)

17. Вычисляются фактические скорости течения теплоносителей и . (3.58)

18. Вычисляются уточненные коэффициенты теплоотдачи и (пункт 4), коэффициент теплопередачи (пункт 5), площадь теплообменника (пункт 6).

19. 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).

20. 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).