PTO ning issiqlik va gidravlik xususiyatlari. Plitalar issiqlik almashtirgichlarini tanlash bo'yicha tavsiyalar

Issiqlik ta'minoti sxemalarining umumiy tamoyillari

Issiqlik ta'minoti tizimi - bu issiqlik energiyasini (issiq suv yoki bug 'shaklida) issiqlik energiyasi manbasidan iste'molchiga etkazib berish tizimi.

Issiqlik ta'minoti tizimi asosan uch qismdan iborat: issiqlik manbai, issiqlik iste'molchisi, issiqlik tarmog'i- issiqlikni manbadan iste'molchiga tashish uchun ishlatiladi.

1. Issiqlik elektr stansiyasi yoki qozonxonadagi bug 'qozoni.
2. Tarmoqli issiqlik almashtirgich.
3. Sirkulyatsiya pompasi.
4. Issiq suv ta'minoti tizimi uchun issiqlik almashtirgich.
5. Isitish tizimining issiqlik almashinuvchisi.

Sxema elementlarining roli:

• qozon agregati - issiqlik manbai, yoqilg'ining yonish issiqligini sovutish suviga o'tkazish;
• nasos uskunalari - sovutish suvi aylanishini yaratish;
• ta'minot quvuri - isitiladigan sovutish suvini manbadan iste'molchiga etkazib berish;
• qaytib quvur liniyasi - sovutilgan sovutish suvini iste'molchidan manbaga qaytarish;
• issiqlik almashinuvi uskunalari - issiqlik energiyasini aylantirish.

Harorat grafiklari

Mamlakatimizda iste’molchilarga issiqlik ta’minotini sifatli tartibga solish qabul qilingan. Ya'ni, issiqlik iste'mol qiladigan tizim orqali sovutish suvi oqimini o'zgartirmasdan, tizimning kirish va chiqish joylarida harorat farqi o'zgaradi.

Bunga tashqi haroratga qarab ta'minot trubkasidagi haroratni o'zgartirish orqali erishiladi. Tashqi harorat qanchalik past bo'lsa, ta'minot trubkasidagi harorat shunchalik yuqori bo'ladi. Shunga ko'ra, qaytib keladigan quvur liniyasining harorati ham ushbu bog'liqlikka ko'ra o'zgaradi. Va issiqlik iste'mol qiladigan barcha tizimlar ushbu talablarni hisobga olgan holda ishlab chiqilgan.

Ta'minot va qaytarish quvurlaridagi sovutish suvi haroratining bog'liqligi grafiklari isitish tizimining harorat grafigi deb ataladi.

Harorat jadvali issiqlik ta'minoti manbai tomonidan uning kuchiga, issiqlik tarmoqlarining talablariga va iste'molchilar talablariga qarab belgilanadi. Harorat grafiklari deyiladi maksimal haroratlar serverda va qaytib quvurlar: 150/70, 95/70 …

Yuqoridagi grafikning kesilishi qozonxonada etarli quvvatga ega bo'lmaganda.

Grafikni pastki qismida kesish - ishlashni ta'minlash uchun DHW tizimlari.

Isitish tizimlari asosan ta'minlash uchun 95/70 jadvali bo'yicha ishlaydi o'rtacha harorat V isitish moslamasi-30 ° C da 82,5 ° S.

Agar ta'minot quvuridagi kerakli harorat issiqlik manbai tomonidan ta'minlangan bo'lsa, u holda qaytib keladigan quvur liniyasidagi talab qilinadigan harorat issiqlik iste'molchisi tomonidan issiqlik iste'mol qilish tizimi bilan ta'minlanadi. Agar iste'molchidan qaytib keladigan suvning harorati ko'tarilsa, bu uning tizimining qoniqarsiz ishlashini anglatadi va jarimaga olib keladi, chunki bu issiqlik manbasining ishlashining yomonlashishiga olib keladi. Shu bilan birga, uning samaradorligi pasayadi. Shu sababli, iste'molchilarning issiqlik iste'mol qilish tizimlari qaytib keladigan suv haroratiga muvofiq ishlab chiqarilishini nazorat qiluvchi maxsus monitoring tashkilotlari mavjud harorat jadvali yoki pastroq. Biroq, ba'zi hollarda, masalan, bunday ortiqcha baholashga yo'l qo'yiladi. isitish issiqlik almashtirgichlarini o'rnatishda.

150/70 jadvali issiqlikni issiqlik manbasidan kamroq sovutish suvi iste'moli bilan uzatish imkonini beradi, ammo 105 ° C dan yuqori haroratli sovutish suvi uy isitish tizimlariga etkazib berilmaydi. Shuning uchun jadval, masalan, 95/70 ga tushiriladi. Kamaytirish issiqlik almashtirgichni o'rnatish yoki qaytib keladigan suvni etkazib berish quvuriga aralashtirish orqali amalga oshiriladi.

Issiqlik tarmoqlarining gidravlikasi

Issiqlik ta'minoti tizimlarida suv aylanishi amalga oshiriladi tarmoq nasoslari qozonxonalar va issiqlik punktlarida. Marshrutlarning uzunligi juda katta bo'lganligi sababli, nasos yaratadigan etkazib berish va qaytarish quvurlaridagi bosim farqi nasosdan masofa bilan kamayadi.

Rasmda ko'rsatilgandek, eng uzoq iste'molchi mavjud bo'lgan eng kichik bosim pasayishiga ega. Ya'ni, uning issiqlik iste'mol qiladigan tizimlarining normal ishlashi uchun ular orqali kerakli suv oqimini ta'minlash uchun ular eng past gidravlik qarshilikka ega bo'lishi kerak.

Isitish tizimlari uchun plastinka issiqlik almashtirgichlarini hisoblash

Tayyorgarlik isitish suvi issiqlik almashtirgichda isitish orqali sodir bo'lishi mumkin.

At isitish suvini ishlab chiqarish uchun plastinka issiqlik almashinuvchisini hisoblash, dastlabki ma'lumotlar eng sovuq davr uchun, ya'ni eng ko'p bo'lganda olinadi yuqori haroratlar va shunga mos ravishda eng yuqori issiqlik iste'moli. Bu isitish uchun mo'ljallangan issiqlik almashtirgich uchun eng yomon rejim.

Isitish tizimi uchun issiqlik almashtirgichni hisoblashning o'ziga xos xususiyati isitish tomonida qaytib keladigan suvning harorati oshishi hisoblanadi. Bu, ayniqsa, ruxsat etiladi, chunki har qanday sirt issiqlik almashinuvchisi tubdan sovishi mumkin emas qaytib suv grafikning haroratiga, agar grafik haroratiga ega bo'lgan suv isitiladigan tomondan issiqlik almashtirgichning kirish qismiga oqib chiqsa. Odatda 5-15 ° S gacha bo'lgan farqga ruxsat beriladi.

Issiq suv tizimlari uchun plastinka issiqlik almashtirgichlarini hisoblash

At hisoblash plastinka issiqlik almashinuvchilari issiq suv tizimlari uchun dastlabki ma'lumotlar o'tish davri uchun olinadi, ya'ni etkazib berish sovutish suvi harorati past bo'lganda (odatda 70 ° C), sovuq suv eng past haroratga ega (2-5 ° S) va ayni paytda isitish tizimi hali ham ishlaydi - bu may-sentyabr oylari. Bu DHW issiqlik almashinuvchisi uchun eng yomon rejim.

DHW tizimlari uchun dizayn yuki issiqlik almashtirgichlar o'rnatilgan joyda saqlash tanki issiqlik almashinuvchilari mavjudligiga qarab belgilanadi.

Tanklar yo'q bo'lganda, plastinka issiqlik almashinuvchilari maksimal yuk uchun hisoblab chiqiladi. Ya'ni, issiqlik almashinuvchilari maksimal suv iste'molida ham suvni isitishni ta'minlashi kerak.

Saqlash tanklari mavjud bo'lsa, plastinka issiqlik almashinuvchilari o'rtacha soatlik yuk uchun mo'ljallangan. Batareya tanklari doimiy ravishda to'ldiriladi va eng yuqori suv sarfini qoplaydi. Issiqlik almashtirgichlar faqat tanklarni to'ldirishni ta'minlashi kerak.

Maksimal va o'rtacha soatlik yuklarning nisbati ba'zi hollarda 4-5 martaga etadi.

E'tibor bering, plastinka issiqlik almashtirgichlarini o'zingiz hisoblash qulay

23.10.2013 da eʼlon qilingan

Plitalar issiqlik almashtirgichlarini tanlash bo'yicha ushbu tavsiyalar dizaynerga yordam berish uchun mo'ljallangan to'g'ri tanlov gidravlik qarshilik, issiqlik almashinuvi maydoni kabi asosiy mezonlarga ko'ra issiqlik almashtirgich, harorat rejimi va dizayn xususiyatlari.

Hexact dasturi Danfoss plastinka issiqlik almashtirgichlarining ishlashini tanlash va simulyatsiya qilish uchun ishlatiladi. XB tipidagi lehimli plastinka issiqlik almashinuvchilari va XG tipidagi qistirmali plastinka issiqlik almashinuvchilari uchun mo'ljallangan. Issiqlik almashtirgichni tanlash uchun quyidagi dastlabki ma'lumotlarni kiriting:

Issiqlik almashtirgich quvvati - issiqlik quvvati, isitish sovutgichidan (yuqori harorat bilan) isitiladigan sovutish suviga o'tkazilishi kerak;

Harorat rejimi - isitish va isitiladigan sovutish suvlarining boshlang'ich haroratlari, shuningdek sovutish suvlarining istalgan yakuniy haroratlari (issiqlik almashtirgichning chiqish joyidagi sovutish suvi harorati);

Sovutgich turi;

Isitish sirtining zaxirasi;

Issiqlik almashtirgich zarbalarining ruxsat etilgan maksimal gidravlik qarshiligi.

Yuqoridagi ma'lumotlardan dastlabki uchtasi qiyinchilik tug'dirmaydi. Ammo sirt maydoni va gidravlik qarshilik kabi parametrlar, birinchi qarashda muhim ko'rinmaydi, issiqlik almashtirgichni tanlashda sezilarli qiyinchiliklarni keltirib chiqaradi. Ushbu parametrlar ushbu sohada mutaxassis bo'lmasligi mumkin bo'lgan dizayner tomonidan o'rnatilishi kerak. issiqlik almashinuvchilari. Keling, ushbu parametrlarni batafsil ko'rib chiqaylik.

Maksimal ruxsat etilgan gidravlik qarshilik

Issiqlik almashtirgichni tanlashda nafaqat issiqlik o'tkazuvchanligini ta'minlash maqsadini belgilash, balki issiqlik almashtirgichning tizimning gidravlik rejimiga ta'sirini baholash uchun tizimni bir butun sifatida ko'rib chiqish kerak. Agar so'rasangiz katta qiymat gidravlik qarshilik - tizimning umumiy qarshiligi sezilarli darajada oshadi, bu esa foydalanish zarurligiga olib keladi aylanma nasoslar asossiz yuqori quvvat bilan. Nasoslar shaxsning bir qismi bo'lsa, bu ayniqsa muhimdir isitish nuqtasi turar-joy binosi. Keyinchalik kuchli nasoslar shovqin va tebranish darajasini oshiradi, bu esa aholining keyingi shikoyatlariga olib kelishi mumkin. Bundan tashqari, yuqori ehtimollik bilan nasoslar past oqim bilan yuqori bosimni ta'minlash zarur bo'lganda, suboptimal rejimda ishlaydi. Ushbu ish tartibi nasoslarning samaradorligi va xizmat muddatini pasayishiga olib keladi, bu esa o'z navbatida operatsion xarajatlarni oshiradi.

Boshqa tomondan, plastinka issiqlik almashinuvchilarining yuqori gidravlik qarshiligi issiqlik almashinuvi kanallarida yuqori sovutish suvi tezligini ko'rsatadi; agar bu toza issiqlik almashinuvchilari bo'lsa - shkalasiz va cho'kindisiz. Bu issiqlik uzatish koeffitsientiga ijobiy ta'sir ko'rsatadi, natijada issiqlik almashinuvchisining narxini kamaytiradigan kichikroq issiqlik uzatish yuzasi talab qilinadi.

To'g'ri gidravlik qarshilikni tanlash vazifasi issiqlik almashtirgichning narxi va uning tizimning umumiy qarshiligiga ta'siri o'rtasidagi optimallikni topishga to'g'ri keladi.

Danfoss TOV mutaxassislari plastinka issiqlik almashinuvchilari uchun 2 m suvning maksimal gidravlik qarshiligini belgilashni tavsiya qiladi. Art. (20 kPa) isitish va issiq suv ta'minoti tizimlari uchun va 4 m suv. st (40 kPa) sovutish tizimlari uchun.

Isitish sirtining zaxirasi

Qo'shimcha issiqlik almashinuvi sirtining asosiy vazifasi ta'minlashdir dizayn kuchi issiqlik uzatish yuzalarining ifloslanishi tufayli issiqlik uzatish koeffitsienti pasayganda issiqlik uzatish. Isitish sodir bo'lgan issiq suv ta'minoti tizimlarining issiqlik almashinuvchilari ifloslanish va shkala shakllanishiga eng sezgir. musluk suvi qoida tariqasida, yuqori tuz miqdori bilan. Shu sababli, issiq suv ta'minoti tizimlarining issiqlik almashinuvchilari tozalangan suv sovutish suvi sifatida ishlatiladigan isitish va sovutish tizimlarining issiqlik almashinuvchilariga qaraganda ko'proq isitish yuzasini talab qiladi.

H balandlikdagi n ta vertikal truba to'plamida kondensatsiyalanish holati uchun isitish bug' tomonidagi  1 koeffitsientini hisoblaymiz:


= 2,04
= 2,04
= 6765 Vt/(m 2 K), (10)

bu erda , , , r - kondensat plyonkasi haroratida kondensatning fizik parametrlari t k, H - isitish quvurlarining balandligi, m; t - isitish bug'i va quvurlarning devorlari orasidagi harorat farqi (3...8 0 S ichida qabul qilinadi).

Bug 'kondensatsiyasi haroratidagi suv uchun A t funktsiyasi qiymatlari

Hisob-kitoblarning to'g'riligi olingan qiymat  1 va uning 1-bandda keltirilgan chegara qiymatlarini solishtirish yo'li bilan baholanadi.

Quvur devorlaridan suvgacha bo'lgan issiqlik uzatish koeffitsienti a 2 ni hisoblaymiz.

Buning uchun siz shaklning o'xshashlik tenglamasini tanlashingiz kerak

Nu = AR m Pr n (11)

Re raqamining qiymatiga qarab, suyuqlik oqimi rejimi aniqlanadi va o'xshashlik tenglamasi tanlanadi.

(12)

Bu erda n - zarba boshiga quvurlar soni;

d int = 0,025 - 20,002 = 0,021 m – quvurning ichki diametri;

Re > 10 4 da bizda suv harakatining barqaror turbulent rejimi mavjud. Keyin:

Nu = 0,023  Qayta 0,8  Pr 0,43 (13)

Prandtl raqami sovutish suvining jismoniy parametrlari o'rtasidagi munosabatni tavsiflaydi:

=
= 3,28. (14)

, , , s – t avg da suvning zichligi, dinamik qovushqoqligi, issiqlik o‘tkazuvchanligi va issiqlik sig‘imi.

Nu = 0,023 26581 0,8  3,28 0,43 = 132,8

Nusselt raqami issiqlik uzatishni tavsiflaydi va  2 koeffitsienti bilan quyidagi ifoda bilan bog'liq:

Nu =
,  2 = =
= 4130 Vt/(m 2 K) (15)

 1,  2, quvur devorining qalinligi  = 0,002 m va uning issiqlik o'tkazuvchanligi  st qiymatlarini hisobga olgan holda, formula (2) yordamida K koeffitsientini aniqlaymiz:

=
= 2309 Vt/(m 2 K)

Olingan K qiymatini 1-bandda ko'rsatilgan issiqlik uzatish koeffitsienti chegaralari bilan taqqoslaymiz.

Biz (3) formuladan foydalanib, asosiy issiqlik uzatish tenglamasidan issiqlik uzatish sirtini aniqlaymiz:

=
= 29 m2.

Shunga qaramay, 4-jadvalga muvofiq standart issiqlik almashtirgichni tanlang:

issiqlik almashinuvi yuzasi F = 31 m 2,

korpus diametri D = 400 mm,

quvur diametri d = 25 × 2 mm,

harakatlar soni z = 2,

quvurlarning umumiy soni N = 100,

quvurlarning uzunligi (balandligi) H = 4 m.

Kosmik zahira

(hudud zahirasi 5...25% ichida bo'lishi kerak).

4. Issiqlik almashtirgichning mexanik hisobi

Ichki bosimni hisoblashda korpus devorining qalinligi  k formula yordamida tekshiriladi:

 k =
+ C, (16)

bu erda p - bug 'bosimi 4 · 0,098 = 0,39 N / mm 2;

D n – korpusning tashqi diametri, mm;

 = 0,9 payvandlash quvvati koeffitsienti;

 qo'shimcha = 87…93 N/mm 2 - po'lat uchun ruxsat etilgan kuchlanish;

C = 2...8 mm - korroziya uchun o'sish.

 k =
+ 5 = 6 mm.

Biz 8 mm normallashtirilgan devor qalinligini qabul qilamiz.

Quvur plitalari po'latdan yasalgan. Po'lat quvur plitalarining qalinligi 15...35 mm oralig'ida olinadi. U olovli quvurlar diametriga qarab tanlanadi d n va quvur qadami .

Quvurlar o'qlari orasidagi masofa (quvur qadami) t quvurlarning tashqi diametriga qarab tanlanadi d n:

t = (1,2…1,4) d n, lekin t = d n + 6 mm dan kam emas.

D n = 25 mm quvurlar uchun normallashtirilgan qadam t = 32 mm.

 p =
.

Berilgan qadam 32 mm bo'lsa, panjara qalinligi kamida bo'lishi kerak

 p =
= 17,1 mm.

Biz nihoyat  p = 25 mm ni qabul qilamiz.

Flanjli ulanishlarni hisoblashda lag murvatining o'lchami ko'rsatiladi. D = 400 ... 2000 mm diametrli qurilmalar uchun gardishli ulanishda M16 po'latdan yasalgan murvatni qabul qilamiz.

Tortish paytida 1 murvatga ruxsat etilgan yukni aniqlaymiz:

q b = (d 1 – c 1) 2 , (17)

bu erda d 1 = 14 mm - murvat ipining ichki diametri;

1 = 2 mm bilan - karbonli po'latdan yasalgan murvatlar uchun konstruktiv ruxsat;

 = 90 N/mm 2 - ruxsat etilgan kuchlanish kuchlanishi.

q b = (14 – 2) 2  90 = 10174 N.

Hozirgi vaqtda issiqlik almashtirgichni hisoblash besh daqiqadan ko'proq vaqtni oladi. Bunday uskunani ishlab chiqaradigan va sotadigan har qanday tashkilot, qoida tariqasida, har kimga o'z tanlov dasturini taqdim etadi. Siz uni kompaniya veb-saytidan bepul yuklab olishingiz mumkin, yoki ularning texnik xodimi ofisingizga kelib, uni bepul o'rnatadi. Biroq, bunday hisob-kitoblarning natijasi qanchalik to'g'ri, unga ishonish mumkinmi va ishlab chiqaruvchi raqobatchilar bilan tenderda raqobatlashayotganda insofsizlik qiladimi? Elektron kalkulyatorni tekshirish zamonaviy issiqlik almashinuvchilari uchun hisoblash usullarini bilish yoki hech bo'lmaganda tushunishni talab qiladi. Keling, tafsilotlarni tushunishga harakat qilaylik.

Issiqlik almashtirgich nima

Issiqlik almashtirgichni hisoblashdan oldin, bu qanday qurilma ekanligini eslaylik? Issiqlik va massa almashinuvi qurilmasi (shuningdek, issiqlik almashinuvchisi sifatida ham tanilgan, TOA deb ham ataladi) issiqlikni bir sovutish suvidan boshqasiga o'tkazish uchun qurilma. Sovutish suyuqliklarining harorati o'zgarganda, ularning zichligi va shunga mos ravishda moddalarning massa ko'rsatkichlari ham o'zgaradi. Shuning uchun bunday jarayonlar issiqlik va massa almashinuvi deb ataladi.

Issiqlik almashinuvining turlari

Endi gapiraylik - ulardan faqat uchtasi bor. Radiatsiya - radiatsiya tufayli issiqlik uzatish. Misol tariqasida, biz qabul qilishni eslashimiz mumkin quyoshga botish issiq yoz kunida plyajda. Va bunday issiqlik almashtirgichlarni hatto bozorda ham topish mumkin (chiroq havo isitgichlari). Biroq, ko'pincha turar-joy binolarini, kvartiradagi xonalarni isitish uchun biz moy sotib olamiz yoki elektr radiatorlar. Bu issiqlik almashinuvining boshqa turiga misol - u tabiiy, majburiy (egzoz va qutida rekuperator mavjud) yoki mexanik (masalan, fan bilan) bo'lishi mumkin. Oxirgi tur ancha samarali.

Biroq, eng ko'p samarali usul issiqlik uzatish - bu issiqlik o'tkazuvchanligi yoki u ham deyilganidek, o'tkazuvchanlik (inglizcha o'tkazuvchanlikdan - "o'tkazuvchanlik"). Issiqlik moslamasining termal hisobini o'tkazishni rejalashtirgan har qanday muhandis, birinchi navbatda, minimal o'lchamlarga ega samarali uskunalarni tanlash haqida o'ylaydi. Va bunga aniq issiqlik o'tkazuvchanligi tufayli erishish mumkin. Bunga misol qilib, bugungi kunda eng samarali TOA - plastinka issiqlik almashinuvchilari. Plitalar TOA, ta'rifga ko'ra, issiqlik almashinuvchisi bo'lib, ularni ajratib turadigan devor orqali issiqlikni bir sovutish suvidan ikkinchisiga o'tkazadi. To'g'ri tanlangan materiallar, plastinka profillari va qalinligi bilan birlashtirilgan ikkita vosita orasidagi maksimal mumkin bo'lgan aloqa maydoni asl nusxasini saqlab qolgan holda tanlangan uskunaning hajmini minimallashtirishga imkon beradi. texnik xususiyatlar, texnologik jarayonda zarur.

Issiqlik almashinuvchilari turlari

Issiqlik almashtirgichni hisoblashdan oldin uning turini aniqlang. Barcha TOAlarni ikkita katta guruhga bo'lish mumkin: rekuperativ va regenerativ issiqlik almashinuvchilari. Ularning asosiy farqi quyidagilardan iborat: rekuperativ TOAlarda issiqlik almashinuvi ikkita sovutgichni ajratib turadigan devor orqali sodir bo'ladi va regenerativlarda ikki vosita bir-biri bilan to'g'ridan-to'g'ri aloqa qiladi, ko'pincha aralashadi va keyinchalik maxsus ajratgichlarda ajratishni talab qiladi. nozulli (statsionar, tushadigan yoki oraliq) aralashtirish va issiqlik almashtirgichlarga bo'linadi. Taxminan aytganda, bir chelak issiq suv, sovuqqa ta'sir qilish yoki sovutish uchun muzlatgichga qo'yilgan bir stakan issiq choy (hech qachon bunday qilmang!) - bu bunday aralashtirish TOA misolidir. Va choyni likopchaga quyish va uni shu tarzda sovutish orqali biz nozulli regenerativ issiqlik almashtirgichga misol olamiz (bu misoldagi likopcha nozul rolini o'ynaydi), u avval atrofdagi havo bilan aloqa qiladi va uning haroratini oladi. , va keyin unga quyilgan issiq choydan issiqlikning bir qismini olib tashlaydi va ikkala muhitni termal muvozanatga keltirishga harakat qiladi. Biroq, biz allaqachon bilib olganimizdek, issiqlikni bir muhitdan ikkinchisiga o'tkazish uchun issiqlik o'tkazuvchanligidan foydalanish samaraliroqdir, shuning uchun bugungi kunda issiqlik uzatish nuqtai nazaridan foydaliroq (va keng qo'llaniladigan) TOA, albatta, recuperativdir. birlar.

Issiqlik va konstruktiv hisob-kitoblar

Rekuperativ issiqlik almashtirgichning har qanday hisob-kitobi termal, gidravlik va quvvat hisob-kitoblari natijalariga ko'ra amalga oshirilishi mumkin. Ular yangi uskunalarni loyihalashda asosiy, majburiydir va shunga o'xshash qurilmalar liniyasining keyingi modellari uchun hisoblash metodologiyasi uchun asos bo'lib xizmat qiladi. Asosiy vazifa termal hisoblash TOA uchun zarur bo'lgan issiqlik almashinuvi sirtini aniqlash kerak barqaror ishlash issiqlik almashtirgich va texnik xizmat ko'rsatish zarur parametrlar chiqishda o'rtacha. Ko'pincha, bunday hisob-kitoblar paytida muhandislar kelajakdagi uskunaning og'irligi va o'lchami xususiyatlarining o'zboshimchalik qiymatlarini (material, quvur diametri, plastinka o'lchamlari, nurning geometriyasi, qanotlarning turi va materiali va boshqalar) aniqlaydilar, shuning uchun termal tahlildan so'ng. , issiqlik almashtirgichning tizimli hisobi odatda amalga oshiriladi. Axir, agar birinchi bosqichda muhandis ma'lum bir quvur diametri uchun kerakli sirt maydonini hisoblagan bo'lsa, masalan, 60 mm va issiqlik almashtirgichning uzunligi taxminan oltmish metrga teng bo'lsa, u holda taxmin qilish mantiqan to'g'ri keladi. ko'p o'tishli issiqlik almashtirgichga yoki qobiq-trubka turiga o'tish yoki quvurlar diametrini oshirish.

Gidravlik hisoblash

Issiqlik almashtirgichdagi gidravlik (aerodinamik) bosim yo'qotishlarini aniqlash va optimallashtirish, shuningdek ularni bartaraf etish uchun energiya xarajatlarini hisoblash uchun gidravlik yoki gidromexanik, shuningdek aerodinamik hisoblar amalga oshiriladi. Sovutish suyuqligining o'tishi uchun har qanday trakt, kanal yoki trubani hisoblash inson uchun asosiy vazifadir - ma'lum bir hududda issiqlik almashinuvi jarayonini kuchaytirish. Ya'ni, bir vosita oqimining minimal davrida iloji boricha ko'proq issiqlikni uzatishi kerak, ikkinchisi esa. Shu maqsadda u tez-tez ishlatiladi qo'shimcha sirt issiqlik uzatish, rivojlangan sirt qanotlari shaklida (chegaraviy laminar pastki qatlamni ajratish va oqim turbulizatsiyasini kuchaytirish uchun). Shlangi yo'qotishlar, issiqlik almashinuvi sirt maydoni, og'irlik va o'lcham xususiyatlari va olib tashlangan issiqlik quvvatining optimal muvozanat nisbati TOA ning termal, gidravlik va strukturaviy hisob-kitoblarining kombinatsiyasi natijasidir.

Tadqiqot hisob-kitoblari

TOA ning tadqiqot hisob-kitoblari issiqlik va tekshirish hisob-kitoblarining olingan natijalari asosida amalga oshiriladi. Ular, qoida tariqasida, loyihalashtirilgan apparatlar dizayniga so'nggi tuzatishlar kiritish uchun zarurdir. Ular, shuningdek, empirik (eksperimental ma'lumotlar asosida) olingan TOA amalga oshirilgan hisoblash modeliga kiritilgan har qanday tenglamalarni tuzatish uchun amalga oshiriladi. Ilmiy-tadqiqot hisob-kitoblarini amalga oshirish tajriba rejalashtirishning matematik nazariyasiga muvofiq ishlab chiqarishda ishlab chiqilgan va amalga oshirilgan maxsus reja bo'yicha o'nlab, ba'zan esa yuzlab hisob-kitoblarni amalga oshirishni o'z ichiga oladi. Natijalar ta'sirni ko'rsatadi turli sharoitlar va TOA samaradorligi ko'rsatkichlari bo'yicha jismoniy miqdorlar.

Boshqa hisob-kitoblar

Issiqlik almashtirgichning maydonini hisoblashda materiallarning qarshiligini unutmang. TOA kuchini hisob-kitoblari loyihalashtirilgan blokni kuchlanish, buralish uchun tekshirish va kelajakdagi issiqlik almashtirgichning qismlari va agregatlariga ruxsat etilgan maksimal ish momentlarini qo'llashni o'z ichiga oladi. Minimal o'lchamlari bilan mahsulot bardoshli, barqaror bo'lishi va turli xil, hatto eng qizg'in ish sharoitlarida xavfsiz ishlashni kafolatlashi kerak.

Aniqlash uchun dinamik hisoblash amalga oshiriladi turli xil xususiyatlar o'zgaruvchan ish rejimlarida issiqlik almashtirgich.

Issiqlik almashtirgichni loyihalash turlari

Dizayni bo'yicha regenerativ TOA juda ko'p sonli guruhlarga bo'linishi mumkin. Eng mashhur va keng qo'llaniladigan plastinka issiqlik almashtirgichlari, havo (quvurli qanotli), qobiq va trubka, "quvur ichidagi quvur" issiqlik almashtirgichlari, qobiqli plastinka va boshqalar. Bundan tashqari, ko'proq ekzotik va yuqori ixtisoslashgan turlar mavjud, masalan, viskoz yoki boshqa ko'plab turlar bilan ishlaydigan spiral (aylantirish issiqlik almashtirgich) yoki qirg'ich.

Issiqlik almashinuvchilari "quvur ichidagi quvur"

Keling, "quvur ichidagi" issiqlik almashtirgichning eng oddiy hisobini ko'rib chiqaylik. Strukturaviy ravishda, ushbu turdagi TOA maksimal darajada soddalashtirilgan. Qoida tariqasida, ular apparatning ichki trubkasiga ruxsat etiladi issiq sovutish suvi, yo'qotishlarni kamaytirish uchun va korpusda yoki ichida tashqi quvur, sovutish suyuqligini ishga tushiring. Bu holda muhandisning vazifasi issiqlik almashinuvi yuzasining hisoblangan maydoni va berilgan diametrlar asosida bunday issiqlik almashtirgichning uzunligini aniqlashdan iborat.

Bu erda shuni qo'shimcha qilish kerakki, termodinamikada ideal issiqlik almashtirgich tushunchasi kiritilgan, ya'ni cheksiz uzunlikdagi qurilma, bu erda sovutish suvi qarshi oqimda ishlaydi va ular orasidagi harorat bosimi to'liq ishlaydi. "Quvur ichidagi quvur" dizayni ushbu talablarga eng mos keladi. Va agar siz sovutish suvini teskari oqimda ishlatsangiz, u "haqiqiy qarshi oqim" deb ataladigan bo'ladi (va TOA plastinkasida bo'lgani kabi o'zaro oqim emas). Harorat bosimi bu harakatni tashkil qilish bilan eng samarali tarzda tetiklanadi. Biroq, "quvur ichidagi quvur" issiqlik almashtirgichini hisoblashda siz realistik bo'lishingiz va logistika komponentini, shuningdek, o'rnatish qulayligini unutmasligingiz kerak. Evro yuk mashinasining uzunligi 13,5 metrni tashkil qiladi va barcha texnik xonalar bunday uzunlikdagi uskunalarni tashish va o'rnatish uchun mos emas.

Qobiqli va quvurli issiqlik almashinuvchilari

Shuning uchun, ko'pincha bunday qurilmani hisoblash qobiq va quvurli issiqlik almashtirgichni hisoblashda muammosiz oqadi. Bu uskunaning maqsadiga qarab turli xil sovutgichlar bilan yuvilgan quvurlar to'plami bitta korpusda (qopqoqda) joylashgan qurilma. Kondensatorlarda, masalan, sovutgich qobiqqa, suv esa quvurlarga majburlanadi. Ushbu vositani ko'chirish usuli bilan apparatning ishlashini boshqarish qulayroq va samaraliroq bo'ladi. Evaporatatorlarda, aksincha, sovutgich quvurlarda qaynatiladi va shu bilan birga ular sovutilgan suyuqlik (suv, sho'r suvlar, glikollar va boshqalar) bilan yuviladi. Shuning uchun, qobiq va quvurli issiqlik almashtirgichni hisoblash uskunaning o'lchamlarini minimallashtirishga to'g'ri keladi. Korpusning diametri, ichki quvurlarning diametri va soni va apparatning uzunligi bilan o'ynab, muhandis issiqlik almashinuvi sirt maydonining hisoblangan qiymatiga etadi.

Havo issiqlik almashinuvchilari

Bugungi kunda eng keng tarqalgan issiqlik almashinuvchilaridan biri quvurli qanotli issiqlik almashtirgichlardir. Ular shuningdek, rulonlar deb ataladi. Ular qayerda o'rnatilgan bo'lishidan qat'i nazar, fan kangallaridan boshlab (inglizcha fan + spiraldan, ya'ni "fan" + "coil" dan) gacha. ichki birliklar split tizimlar va ulkan rekuperatorlar bilan tugaydi tutun gazlari(issiqdan issiqlikni olib tashlash tutun gazi va uni isitish ehtiyojlari uchun o'tkazish) issiqlik elektr stansiyalaridagi qozonxonalarda. Shuning uchun rulonli issiqlik almashtirgichni hisoblash ushbu issiqlik almashtirgich ishlatiladigan dasturga bog'liq. Go'shtni muzlatish kameralariga o'rnatilgan sanoat havo sovutgichlari (IACs) muzlatgichlar past haroratlar va boshqa oziq-ovqat sovutish moslamalari ma'lum talab qiladi dizayn xususiyatlari uning ijrosida. Muzdan tushirish davrlari orasidagi uzluksiz ishlash vaqtini oshirish uchun lamellar (finlar) orasidagi masofa maksimal bo'lishi kerak. Ma'lumotlar markazlari (ma'lumotlarni qayta ishlash markazlari) uchun evaporatorlar, aksincha, iloji boricha ixcham qilib, lamellar orasidagi masofani minimal darajaga tushiradi. Bunday issiqlik almashinuvchilari filtrlar bilan o'ralgan "toza zonalarda" ishlaydi nozik tozalash(HEPA sinfiga qadar), shuning uchun bu hisoblash o'lchamlarni minimallashtirishga e'tibor qaratgan holda amalga oshiriladi.

Plastinkali issiqlik almashtirgichlar

Hozirgi vaqtda plastinka issiqlik almashinuvchilari barqaror talabga ega. O'z yo'limda dizayn ular butunlay qismlarga ajratilgan va yarim payvandlangan, mis lehimli va nikel lehimli, payvandlangan va diffuzion lehimli (lehimsiz). Plastinkali issiqlik almashtirgichning termal dizayni juda moslashuvchan va muhandis uchun katta qiyinchilik tug'dirmaydi. Tanlash jarayonida siz plitalar turi, kanalni shtamplash chuqurligi, qanotlar turi, po'lat qalinligi, turli materiallar, va eng muhimi - turli o'lchamdagi qurilmalarning ko'plab standart o'lchamli modellari. Bunday issiqlik almashinuvchilari past va keng (suvni bug 'isitish uchun) yoki baland va tor (konditsioner tizimlari uchun ajratuvchi issiqlik almashinuvchilari) bo'lishi mumkin. Ular ko'pincha fazani o'zgartiruvchi vositalar uchun, ya'ni kondensatorlar, bug'lashtirgichlar, desuperheaters, prekondenserlar va boshqalar sifatida ishlatiladi. Ikki fazali sxemada ishlaydigan issiqlik almashtirgichning termal hisobini bajarish suyuqlik-suyuq issiqlik almashtirgichga qaraganda bir oz qiyinroq. , lekin uchun tajribali muhandis uchun bu vazifani hal qilish mumkin va unchalik qiyinchilik tug'dirmaydi. Bunday hisob-kitoblarni osonlashtirish uchun zamonaviy dizaynerlar muhandislik kompyuter ma'lumotlar bazalaridan foydalanadilar, bu erda siz ko'p narsalarni topishingiz mumkin zarur ma'lumotlar, shu jumladan har qanday sovutgichning holati diagrammalari, masalan, CoolPack dasturi.

Issiqlik almashtirgichni hisoblash misoli

Hisoblashning asosiy maqsadi issiqlik almashinuvi yuzasining kerakli maydonini hisoblashdir. Issiqlik (sovutish) quvvati odatda texnik topshiriqda ko'rsatiladi, ammo bizning misolimizda biz uni hisoblab chiqamiz, aytganda, texnik topshiriqning o'zini tekshirish uchun. Ba'zan shunday bo'ladiki, xato manba ma'lumotlariga kirib borishi mumkin. Vakolatli muhandisning vazifalaridan biri bu xatoni topish va tuzatishdir. Misol tariqasida, "suyuq-suyuqlik" turidagi plastinka issiqlik almashtirgichini hisoblaylik. Bu bosim to'xtatuvchisi bo'lsin ko'p qavatli bino. Uskunalardagi bosimni engillashtirish uchun bu yondashuv ko'pincha osmono'par binolarni qurishda qo'llaniladi. Issiqlik almashtirgichning bir tomonida bizda kirish harorati Tin1 = 14 ᵒC va chiqish harorati Tout1 = 9 ᵒC, oqim tezligi G1 = 14500 kg/soat, boshqa tomonida esa suv ham bor, lekin faqat quyidagi parametrlar: Tin2 = 8 ᵒC, Tout2 = 12 ᵒS, G2 = 18,125 kg/soat.

Biz kerakli quvvatni (Q0) issiqlik balansi formulasidan foydalanib hisoblaymiz (yuqoridagi rasmga qarang, formula 7.1), bu erda Cp - o'ziga xos issiqlik(jadval qiymati). Hisoblashning soddaligi uchun biz issiqlik sig'imining berilgan qiymatini olamiz Srva = 4,187 [kJ/kg*ᵒS]. Biz hisoblaymiz:

Q1 = 14,500 * (14 - 9) * 4,187 = 303557,5 [kJ/soat] = 84321,53 Vt = 84,3 kVt - birinchi tomonda va

Q2 = 18,125 * (12 - 8) * 4,187 = 303557,5 [kJ/soat] = 84321,53 Vt = 84,3 kVt - ikkinchi tomonda.

Shuni esda tutingki, (7.1) formulaga muvofiq, hisoblash qaysi tomondan amalga oshirilishidan qat'i nazar, Q0 = Q1 = Q2.

Keyinchalik, asosiy issiqlik uzatish tenglamasidan (7.2) foydalanib, biz kerakli sirt maydonini (7.2.1) topamiz, bu erda k - issiqlik uzatish koeffitsienti (6350 [Vt / m 2 ] ga teng olingan) va DTav.log. - (7.3) formula bo'yicha hisoblangan o'rtacha logarifmik harorat farqi:

DT avg.log. = (2 - 1) / ln (2/1) = 1 / ln2 = 1 / 0,6931 = 1,4428;

F keyin = 84321 / 6350 * 1,4428 = 9,2 m2.

Issiqlik uzatish koeffitsienti noma'lum bo'lsa, plastinka issiqlik almashtirgichni hisoblash biroz murakkablashadi. (7.4) formuladan foydalanib, Reynolds mezonini hisoblaymiz, bu erda r - zichlik, [kg/m 3 ], ķ - dinamik yopishqoqlik, [N*s/m 2 ], v - kanaldagi muhitning tezligi, [ m/s], d sm - kanalning namlangan diametri [m].

Jadvaldan foydalanib, bizga kerak bo'lgan Prandtl mezonining qiymatini qidiramiz va (7.5) formuladan foydalanib, Nusselt mezonini olamiz, bu erda n = 0,4 - suyuqlikni isitish sharoitida va n = 0,3 - suyuqlikni sovutish sharoitida. .

Keyinchalik, (7.6) formuladan foydalanib, biz har bir sovutish suvidan devorga issiqlik uzatish koeffitsientini hisoblaymiz va (7.7) formuladan foydalanib, issiqlik uzatish koeffitsientini hisoblaymiz, uni (7.2.1) formulaga almashtiramiz. issiqlik almashinuvi yuzasi.

Ko'rsatilgan formulalarda l - issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti, t - kanal devorining qalinligi, a1 va a2 - har bir sovutish suvidan devorga issiqlik uzatish koeffitsientlari.