Содержание статьи
Введение
В предыдущей статье мы перечислили основные виды расчета теплообменных аппаратов. Сегодня разберем каждый из них подробней – для чего они нужны, что позволяют определить на выходе.
Тепловой расчёт
Выполняется с целью:
- выявить эффективность теплопередачи
- определить площади поверхностей теплообмена
- вычислить конечную температуру теплоносителя и его массовый расход
- определить другие эксплуатационные параметры энергетической теплообменной установки
Тепловой расчет необходим на стадии проектирования аппаратов заданной тепловой мощности и в случае использования готовых моделей в конкретных условиях. Например, когда требуется получить уточнённые значения технических характеристик.
На основе результатов теплового расчёта выбирают оптимальную форму теплообменной поверхности и тип теплообменника.
Механический расчёт
Определяет способность конструкции теплообменного аппарата сохранять устойчивость при воздействии внутренних и внешних факторов нагрузки механического характера. В зависимости от геометрической формы, отдельные части агрегата подвергаются следующим видам механического напряжения:
- растяжение
- сжатие
- изгиб
- кручение
- сдвиг
В результате механического расчёта определяют вид материала, из которого изготавливаются элементы теплообменника, толщину стенок трубчатых и плоских конструкций, другие характеристики, обеспечивающие требуемую прочность.
Расчёт температурных напряжений
Рассчитывает величины линейных и объёмных изменений геометрических размеров конструкции, возникающих вследствие температурных расширений.
Различные конструкционные материалы обладают индивидуальными значениями коэффициентов теплового расширения, характеризующими изменение линейных размеров, происходящее при увеличении или уменьшении температуры на 1 С°.
В результате температурных расширений могут возникать напряжения в отдельных частях теплообменника, которые способны привести к их разрушению.
Результаты расчёта температурных напряжений служат основой для выбора конструкционных материалов, используемых для изготовления отдельных частей теплообменников.
Компоновочный расчёт
Производится с целью определения взаимного расположения последовательных и параллельных каналов для различных теплонесущих сред.
Компоновочный расчёт взаимосвязан с расчётом тепловых характеристик и использует его результаты. Расчёт теплообменного аппарата пластинчатого типа определяет:
- геометрические размеры отдельных пластин
- количество каналов в пакете
- количество пластин в пакете
- общее количество пластин в теплообменнике
- габаритные размеры аппарата
Гидравлический расчёт
Изучает характер движения теплоносителя по каналам теплообменного аппарата. Скорость перемещения среды напрямую связана с коэффициентами теплоотдачи и теплопередачи.
Выбор оптимальных гидравлических параметров теплоносителя производится с учётом следующих характеристик:
- гидравлическое сопротивление контура и аппарата в целом
- энергетические затраты на принудительное перемещение теплоносителя
- площадь поверхностей теплообмена
Гидравлический расчёт позволяет определить оптимальное значение такого важного технического параметра теплообменника, как скорость движения теплоносителя. С одной стороны, скорость ограничивается величиной гидравлического сопротивления, с другой, её увеличение требует повышения энергозатрат на перекачивание теплоносителя.
Конструктивный расчёт
Производится на стадии создания теплообменника. Целью данного вида расчёта является конструирование аппарата. Исходными данными служат результаты теплового и гидравлического расчётов. Например, конструктивный расчёт теплообменников кожухотрубного типа определяет:
- число труб в трубной решётке
- длину труб
- диаметр и высоту теплообменника
В целом же, на стадии проведения конструктивного расчёта определяется сам тип теплообменного устройства.
Прочностной расчёт
Определяет способность конструкции и её частей сохранять целостность в условиях воздействия всех видов нагрузки, возникающих под влиянием любых возможных факторов. Очевидно, что в состав расчётов на прочность входят расчёты следующих видов:
- механический
- температурных напряжений
- гидравлический
Это обусловлено тем, что разрушение или потеря устойчивости конструкции может произойти по причине любого из 3-х типов воздействий.
Поверочный расчёт
Используется для проверки возможности существующего прибора выполнять свои функции в конкретных условиях. В частности, такой расчёт может производиться с целью определения заданной тепловой производительности в условиях применения тепловой среды с известными параметрами.
Основой поверочного расчёта теплообменного аппарата служит его тепловой расчёт.
Осуществляется применительно к выпускаемым промышленностью моделям теплообменников с целью выбора наиболее подходящих экземпляров.
Заключение
В следующей статье мы подробно расскажем о тепловом расчете, что лежит в его основе и как он производится. Поэтому подписывайтесь на нашу e-mail рассылку или новости в соц сетях.
Если вам нужен расчет и подбор теплообменника под конкретную задачу «здесь и сейчас» – доверьте его инженерам компании «ПроТепло». Мы сделаем все за вас.
Оформить заявку на подбор можно через онлайн форму:
