КПД теплообменника — как рассчитать и почему это важно при выборе

При выборе пластинчатых теплообменников нужно ориентироваться на данные расчетов. Конструктивные и технические параметры оборудования зависят от широкого перечня факторов, а именно:

Мощности системы, предполагаемых нагрузок;
Массового расхода;
Температур горячей и холодной частей систем;
Типа функциональных сред, в которых планируется эксплуатация.

Для анализа параметров обычно составляется техзадание – его подготавливают и оформляют инженеры теплоснабжающей организации. Также вы можете самостоятельно рассчитать КПД пластинчатого теплообменника – о том, как это сделать, речь пойдет далее.

Эффективность работы любого прибора может быть измерена коэффициентом полезного действия (КПД). Теплообменники не исключение. КПД теплообменных аппаратов находится в зависимости от различных обстоятельств, но, прежде всего, это верность выполнения изначального расчёта и качество итогового исполнения теплообменных приборов.

Какие теплообменники используются и что за КПД они имеют

В продаже представлены разные категории оборудования, каждая имеет свои преимущества и недостатки. Топовая категория – двухтрубные изделия, которые имеют вид трубы в трубе. Применяются решения с энергоносителями, имеющими скромный расход. Максимальная площадь устройств составляет 2 кв. м., сечение отвечает за беспрепятственный проток теплоносителей и хороший уровень тепловой отдачи – то есть коэффициент полезного действия будет высоким.

Двухтрубные конструкции делают разборными и цельными. Последний вариант имеет максимальные параметры жесткости, герметичности, поэтому неприменим с рабочими средами, температура которых составляет 70 градусов и более (это один из главных недостатков). Разборные модели сохраняют исходные параметры в разных температурных показателях, без проблем демонтируются. За счет небольшого сопротивления поток будет свободным.

Недостатки пластинчатых теплообменников есть, но они пользуются более высоким спросом, чем трубные. Это объясняется применением металлических пластин вместо обычных труб и высоким уровнем эффективности. Площадь рабочей поверхности может составлять 0.8 км, показатели КПД высокие. Сама конструкция предельно простая – это пластины и каркас. Установка осуществляется между основаниями подвижного и неподвижного типов.

Особенности разных типов пластинчатых теплообменников:

полусварные – не боятся агрессивных сред;
сварные – имеют максимальный уровень КПД;
паяные – простые в использовании, малозатратные;
разборные – устройства спирального типа, на поверхностях которых располагаются скрученные особым образом стальные ленты.

Наиболее популярным оборудованием на сегодняшний день при использовании на производстве, в народном или частном хозяйстве является пластинчатый теплообменник. Эта популярность обусловлена несложной структурой самого прибора, а также высокой эффективностью самого аппарата. При этом высокий КПД этого теплообменника обусловлен конструкцией прибора, где обмен теплом осуществляется через широкую площадь металлических пластин, которые имею небольшую толщину (около 2 мм). То есть полная площадь обмена теплом будет равна суммарной поверхности пакета пластин в оборудовании. В общей сложности такая поверхность может достигать нескольких десятков квадратных метров. Мощность теплообменника напрямую зависит от этого показателя.

При этом, если рабочие среды в теплообменных приборах идентичны, то КПД аппарата будет наивысшим. Если в качестве рабочей среды будет использована жидкость, то КПД такого прибора будет в несколько раз выше, чем если рабочей средой будет выступать газ. Пластинчатые аппараты чаще всего работают с жидкими носителями и небольшими значениями давления. Например, КПД пластинчатого прибора, функционирующего в контуре «вода-вода» будет около 85%, в то время как в контуре «воздух-воздух» - от 50 до 60% максимально. Для достижения максимально возможного уровня КПД нужно постоянно сохранять равенство поперечных сечений канальцев для обоих теплоносителей. Пластинчатый теплообменник как раз легко создает такие условия за счёт использования пластин стандартных размеров и одинаково гофрированные.

Как провести замер КПД теплообменного прибора

Определение значения КПД теплообменного оборудования производят путем измерения изменений температурных параметров на входах и выходах обоих теплоносителей. При этом термодатчики необходимы для подбора лучших вариантов типов пластин, их размеров, диаметров трубопроводов, необходимой скорости обращения теплоносителей и другие характеристики. Все эти параметры нужны для расчёта КПД прибора на стадии составления его расчёта.

Для увеличения показателя КПД теплообменного аппарата используют увеличение поверхности теплообмена, что неизменно ведет к увеличению размеров, веса и цены самого прибора. А с увеличением размеров велика вероятность образования дополнительных протечек. Именно поэтому все изготовители теплообменного оборудования пытаются найти баланс между размерами аппарата и его производительностью.

Что такое КПД теплообменника, и как он рассчитывается

Какие теплообменники используются и что за КПД они имеют

Как провести замер КПД теплообменного прибора

Рекомендации по выбору энергоэффективных теплообменников