Расчет теплообменников: этапы, виды расчета

Теплообменные аппараты находят широкое применение во многих областях промышленности: химической, нефтяной, металлургической, пищевой, энергетической. Так, в нефтеперерабатывающей отрасли более 50% всего оборудования приходится на долю теплообменников, в химической отрасли – до 18% оборудования. Для чего нужны теплообменные процессы? Они применяются для нагревания холодных теплоносителей либо для охлаждения теплых сред. Кроме того, они необходимы для проведения процессов испарения, плавления, конденсации, кристаллизации.

Чтобы все перечисленные процессы проходили в соответствии с нормами и без каких-либо поломок, проводится расчет теплообменников. С его помощью устанавливают площадь поверхности оборудования. Вне зависимости от параметров теплообменника, от типа его конструкции и прочих показателей, расчет проводится по одной схеме.

Чтобы рассчитать теплоемкость, необходимо учитывать разницу температур теплоносителей в в начале теплопередачи и в конце. Во всех случая температура не может оставаться постоянной, поэтому при составлении уравнения учитывается дифференциал для определенной площади аппарата.

Какие существуют виды расчета теплообменника? Разработаны проектные и проверочные уравнения.

При изготовлении нового аппарата и утверждении его площади, используются конструктивный или проектный расчет. Самый простой расчет – это когда известны параметры теплоносителя в начале процесса теплообмена и в конце. Зная эти данные, можно сконструировать новый теплообменник.

Этапы проведения проектного расчета:

• определение теплового потока;
• определение скорости течения тепловых носителей и проходного сечения аппарата;
• расчет коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи;
• установление теплового напора;
• нахождение площади теплообменника;
• расчет длины трубок аппарата.

Проверочный расчет проводят тогда, когда известна конструкция теплообменника и начальные параметры теплоносителей. В данном случае выясняются только конечные параметры теплоносителя. Таким образом, определяется, сможет ли теплообменник работать в определенных условиях. Проверочный расчет является одним из самых сложных, так как в уравнениях теплового баланса и теплопередачи учитываются конечные температурные показатели теплоносителей. Поэтому такой расчет лучше проводить с помощью компьютера, устанавливающего более точные данные.