Методика расчета

Методика расчета пластинчатых водоподогревателей основана на использовании в них всего располагаемого напора теплоносителей с целью получения максимальной скорости каждого теплоносителя и соответственно максимального значения коэффициента теплопередачи или при неизвестных располагаемых напорах по оптимальной скорости нагреваемой воды, как и при подборе кожухотрубных водоподогревателей [11].

1. В первом случае оптимальное соотношение числа ходов для греющей и нагреваемой воды находится по формуле

. (40)

Если соотношение ходов получается >2, то для повышения скорости воды целесообразна несимметричная компоновка, т.е. число ходов теплообменивающихся сред будет неодинаковым (рис. 10.3, 10.4). При несимметричной компоновке получается смешанное движение потоков: в части каналов – противоток, в части – прямоток, что снижает температурный напор установки по сравнению с противопоточным характером движения теплообменивающихся сред, который имеет место при симметричной компоновке, и в определенной степени уменьшает выгоду от повышения скорости воды при несимметричной компоновке. Поэтому для исключения смешанного тока теплоносителей более эффективно водоподогревательную установку собирать из двух или нескольких раздельных теплообменников с симметричной компоновкой, включенных последовательно по теплоносителю, у которого получается большее число ходов, и параллельно – по другому теплоносителю. При этом обвязка соединительными трубопроводами должна обеспечить противоток в каждом теплообменнике.

Рис. 10.3. Симметричная компоновка
пластинчатого водоподогревателя,

обозначение Сх 4/5

Рис. 10.4. Несимметричная компоновка
пластинчатого водоподогревателя,
обозначение Сх(2+2)/5

2. При расчете пластинчатого водоподогервателя оптимальная скорость принимается исходя из получения таких же потерь давления в установке по нагреваемой воде, как при применении кожухотрубного водоподогревателя, – 100-150 КПа, что соответствует скорости воды в каналах = 0,4 м/с.

Поэтому, выбрав тип пластины рассчитываемого водоподогревателя горячего водоснабжения, по оптимальной скорости находим требуемое количество каналов по нагреваемой воде :

, (41)

где – живое сечение одного межпластинчатого канала.

3. Компоновка водоподогревателя симметричная, т.е. . Общее живое сечение каналов в пакете по ходу греющей и нагреваемой воды

. (42)

4. Находим фактические скорости греющей и нагреваемой воды, м/с

; (43)

(44)

В случае если соотношение ходов, определенное по формуле (40), оказалось >2 (при подстановке = 100кПа, а = 40 кПа – для
I ступени), водоподогреватель собираем из двух раздельных теплообменников и более и в формулах (43) или (44) расход того теплоносителя, у которого получилось меньше ходов, уменьшаем соответственно в 2 раза и более.

5. Коэффициент теплоотдачи , Вт/(м² · °С), от греющей воды к стенке пластины определяется по формуле

, (45)

где А – коэффициент, зависящий от типа пластин, принимается по [11];

.

6. Коэффициент тепловосприятия , Вт/(м² · °С), от стенки пластины к нагреваемой воде принимается по формуле

, (46)

где .

7. Коэффициент теплопередачи , Вт/(м² · °С), определяется по формуле

, (47)

где – коэффициент, учитывающий уменьшение коэффициента теплопередачи из-за термического сопротивления накипи и загрязнений на пластине, в зависимости от качества воды принимается равным 0,7-0,85.

8. При заданной величине расчетной производительности и по полученным значениям коэффициента теплопередачи и температурному напору определяется необходимая поверхность нагрева по формуле (19а).

При сборке водоподогревателя из двух раздельных теплообменников и более теплопроизводительность уменьшается соответственно в 2 раза и более.

9. Количество ходов в теплообменнике :

, (48)

где – поверхность нагрева одной пластины, м².

Число ходов округляется до целой величины.

В одноходовых теплообменниках четыре штуцера для подвода и отвода греющей и нагреваемой воды располагаются на одной неподвижной плите. В многоходовых теплообменниках часть штуцеров должна располагаться на подвижной плите, что вызывает некоторые сложности при эксплуатации. Поэтому целесообразнее вместо устройства многоходового теплообменника разбить его по числу ходов на раздельные теплообменники, соединенные по одному теплоносителю последовательно, а по другому – параллельно, с соблюдением противоточного движения.

10. Действительная поверхность нагрева всего водоподогревателя определяется по формуле

. (49)

11. Потери давления , кПа, в водоподогревателях следует определять по формулам:

для нагреваемой воды

; (50)

для греющей воды

, (51)

где – коэффициент, учитывающий накипеобразование, который для греющей сетевой воды равен единице, а для нагреваемой воды должен приниматься по опытным данным, при отсутствии таких данных можно принимать = 1,5-2,0;

– коэффициент, зависящий от типа пластины, принимается по табл. 1 [11];

– скорость при прохождении максимального секундного расхода нагреваемой воды.