Пластинчатые теплообменники широко применяются в системах отопления, вентиляции, горячего водоснабжения, на производстве, в энергетике и пищевой промышленности. Они передают тепло от одного теплоносителя к другому с минимальными потерями. В обзоре мы поговорим о том, каков КПД пластинчатого теплообменника, как он измеряется, что за факторы на него влияют.
Что такое КПД теплообменника
Коэффициент полезного действия пластинчатого теплообменника – это отношение количества тепла, фактически переданного от одного теплоносителя другому, к максимально возможному количеству энергии, которая могло бы быть передана в идеальных условиях. То есть КПД отражает эффективность теплообмена, показывает, сколько процентов тепловой энергии действительно «переходит» от горячего теплоносителя к холодному, а сколько теряется (например, из-за неидеального контакта с рабочей средой, теплоотдачи в окружающую среду, загрязнений и пр.).
Классическая формула выглядит следующим образом:
КПД = (Qфакт / Qмакс) × 100%,
Где:
- Qфакт – фактическое количество тепла, переданное от горячего теплоносителя холодному, Вт;
- Qмакс – максимально возможное количество тепла, которое могло бы быть передано, Вт.
В инженерных расчетах КПД часто определяется через температурные перепады и массовые расходы теплоносителей:
Q = m × c × Δt,
Где:
- m – массовый расход теплоносителя, кг/с;
- c – удельная теплоемкость теплоносителя, Дж/(кг·°C);
- Δt – разность температур на входе и выходе, °C.
Для пластинчатых теплообменников КПД зависит от конкретной задачи, конфигурации и условий работы. В системах отопления это 85-92%, горячего водоснабжения 90-95%, охлаждение и вентиляция 70-85%. В промышленных процессах КПД может быть 60-95% в зависимости от среды. При идеальных условиях значение может приближаться к 98-99%, но в реальных установках редко превышает 95%.
От чего зависит коэффициент
Эффективность работы теплообменных аппаратов зависит от множества параметров. К ключевым относят:
- Температурный режим. Чем больше разница температур между теплоносителями, тем выше потенциал для теплопередачи. Существует два основных типа температурного напора – среднелогарифмический SLTN (учитывает входные и выходные температуры обоих потоков), абсолютный перепад (разница между температурой горячего и холодного потоков). Чем выше SLTN, тем больше Q и выше КПД.
- Скорость потока и турбулентность. Оптимальная скорость потока (обычно 0,3-1,0 м/с) способствует развитию турбулентного режима, при котором тепло передается эффективнее. Если поток ламинарный (слишком медленный), тепло передается хуже, что является недостатком.
- Конфигурацию пластин. Элементы могут иметь разную гофрировку (угол, шаг, глубина канавок). Чем агрессивнее рисунок, тем выше турбулентность и больше сопротивление. Разные пластины дают разный КПД при одних и тех же условиях.
- Степень загрязнения (засоренность каналов). Накипь, шлам, механические примеси на поверхности пластин резко снижают теплопередачу. Даже 1 мм накипи может понизить КПД на 10-30%.
- Материал и толщина пластин. Пластины обычно изготавливаются из нержавеющей стали или титана. Чем выше теплопроводность материала, тем эффективнее обмен. Толщина пластин также влияет, слишком толстые изделия снижают КПД.
- Герметичность и равномерность протока. Если происходит утечка теплоносителя или один из потоков неравномерно распределяется по пластинам, эффективность работы системы резко падает.
- Тип тепловой схемы. Есть разные схемы движения потоков – противоток (максимальная эффективность), попутный поток, крест-накрест (перпендикулярно), смещенный поток.
Противоток обеспечивает наилучшие условия для теплопередачи и максимальный КПД. Если вы хотите заказать теплообменный аппарат в Москве, получить помощь в выборе, расчетах показателей, оставьте заявку. Наши менеджеры сориентируют по ассортименту и подберут оптимальный по мощности, площади и другим параметрам вариант, учитывая недостатки разных материалов.
Как повысить КПД
Зная преимущества и недостатки пластинчатых теплообменников, особенности их эксплуатации, можно повысить коэффициент полезного действия. Так можно:
- увеличить разность температур между теплоносителями (например, подавать более горячую воду);
- обеспечить противоточное движение;
- регулярно промывать теплообменник (лучше будет использовать химический способ);
- использовать фильтры на входе;
- применять качественные теплоносители;
- избегать слишком медленного или слишком быстрого потока;
- балансировать давление и производительность насосов.
Иногда помогает установить более «агрессивный» рисунок для увеличения турбулентности, подобрать тип гофры под задачу (например, для вязких жидкостей нужна глубокая гофра). Расчеты необходимо делать с запасом, а не впритык, это тоже важно.
Перейти в каталог теплообменников
АЕН
Автор статьи
Азаров Евгений Николаевич
Главный инженер
Опыт работы с теплообменным оборудованием более 15 лет. Эксперт в области промышленных теплообменников и их технического обслуживания.
