Выбор допустимого перепада давления (потерь напора) в пластинчатом теплообменнике зависит от множества факторов, которые связаны как с характеристиками самого оборудования, так и с условиями эксплуатации. Основные факторы включают:
1. Технологические требования:
-
Требуемая тепловая мощность: Чем выше мощность, тем больше расход теплоносителя, что может привести к увеличению потерь напора.
-
Температурный режим: Перепад давления должен быть таким, чтобы обеспечить необходимую разницу температур между теплоносителем и нагреваемой средой.
2. Характеристики теплоносителя:
-
Вязкость жидкости: Для вязких жидкостей (например, масла) потери напора будут выше, поэтому допустимый перепад давления может быть ограничен.
-
Тип жидкости: Для агрессивных или абразивных сред выбирают конструкции, минимизирующие потери напора и износ оборудования.
-
Температура жидкости: При высоких температурах свойства жидкости (например, вязкость) могут изменяться, что влияет на потери напора.
3. Конструкция теплообменника:
-
Тип пластин: Пластины с высокой турбулизацией (например, шевронные) увеличивают теплопередачу, но создают большее сопротивление потоку, что приводит к большим потерям напора.
-
Количество пластин: Чем больше пластин, тем выше сопротивление потоку, но при этом увеличивается площадь теплообмена.
-
Шаг и форма каналов: Узкие каналы увеличивают скорость потока и потери напора.
4. Характеристики системы:
-
Мощность насосов: Допустимый перепад давления должен соответствовать возможностям насосов, чтобы избежать их перегрузки.
-
Гидравлическое сопротивление системы: Потери напора в теплообменнике должны быть согласованы с общим сопротивлением системы (трубопроводы, арматура и т.д.).
-
Рабочее давление системы: Перепад давления в теплообменнике не должен превышать допустимое рабочее давление системы.
5. Экономические и энергетические соображения:
-
Энергозатраты на перекачку: Высокие потери напора требуют больших затрат энергии на работу насосов, что увеличивает эксплуатационные расходы.
-
Оптимизация конструкции: Иногда допустимый перепад давления выбирают исходя из компромисса между тепловой эффективностью и энергозатратами.
6. Рекомендации производителя:
-
Производители теплообменников обычно указывают допустимые значения потерь напора для своих моделей. Эти данные основаны на испытаниях и расчетах, поэтому их следует учитывать при выборе оборудования.
Пример выбора перепада давления:
- При расходах до 10 м³/ч:
-
Потери напора: 5–20 кПа (0,5–2 м вод. столба).
-
При таких малых расходах потери обычно невелики, так как скорость потока низкая.
- При расходах до 50 м³/ч:
-
Потери напора: 20–50 кПа (2–5 м вод. столба).
-
С увеличением расхода скорость потока растет, что приводит к более значительным потерям.
- При расходах до 100 м³/ч:
-
Потери напора: 50–100 кПа (5–10 м вод. столба).
-
На таких расходах потери становятся более существенными, особенно если используются пластины с высокой турбулизацией потока.
- При расходах свыше 100 м³/ч:
-
Потери напора: 100–300 кПа (10–30 м вод. столба) и выше.
-
При больших расходах потери напора могут значительно увеличиваться, особенно если теплообменник работает на пределе своих возможностей.
Итог:
Выбор перепада давления в теплообменнике — это компромисс между тепловой эффективностью, энергозатратами и возможностями системы. Для точного выбора необходимо учитывать все перечисленные факторы и проводить гидравлические расчеты, основываясь на данных производителя и условиях эксплуатации.