8 (495) 984-74-92
8 (495) 226-51-87
Главная
Техническая информация
Промышленный холод
Ламелевые теплообменники


Ламелевые теплообменники

Посвящаем серию статей проектированию и применению ламелевых (оребренных) теплообменников, используемых в центральных кондиционерах (AHU) и приточных установках. Слишком часто некоторые производители теплообменников приводят некорректные данные, что дает основание проектантам ожидать нереальных результатов. В этой статье раскроем проблемы со стороны воздуха: влияние на производительность профиля ламелей (оребрения) и потери напора. Слегка затронем также и проблему влияния конденсата в случае батареи охлаждения.

Ламелевые теплообменники

Введение

Рассмотрим случай принудительного обдува теплообменной батареи. При этом величина скорости движения воздуха лежит в области от 1 до 5 м/сек. Течение воздуха между ламелями не является ламинарным, даже если в некоторых случаях может так показаться. Ламинарный поток не может быть здесь стабильным, так как за каждой трубкой создается интенсивный вихрь. Даже если ламинарному потоку воздуха удасться этот вихрь обойти, он „наткнется" на следующую трубку (см. рис. 2). Так что будем рассматривать обычный турбулентный поток, для которого чаще всего используют уравнения типа 1/а = C*v^n, где а — коэффициент теплоотдачи воздуха, v — скорость воздуха, C и n соответствующие коэффициенты. Подобное уравнение применяется к потери напора на стороне воздуха delta p = D*v^m. Коэффициент n колеблется согласно данных, приводимых в литературе, от 0,41 до 0,9, коэффициент m колеблется между 1,3 и 2, чаще 1,8 [1].

Наиболее точным методом определения всех коэффициентов считается американский норматив ARI 410 [2]. Он основан на измерении производительности нескольких теплообменников с различным количеством рядов, с разным шагом оребрения. В качестве рабочей жидкости использовалась горячая и холодная вода (как сухое так и мокрое охлаждение). Для одного типа геометрии и профиля теплообменника обычно проводится более 30 лабораторных тестов. Результаты измерений ложатся на прямую линию в логарифмической диаграмме (см. рис. 3). Точность метода ±5% от общей производительности для любой комбинации рядов, контуров, шагов оребрения.

Влияние профиля ребра и размера трубки

Влияние профиля приведено на рисунке 3. При волнистом оребрении коэффициент теплоотдачи может увеличиться более, чем на 50%, по сравнению с плоским ребром; причем наибольшее преимущество лежит в области средних скоростей воздуха [3].

Повышение коэффициента теплоотдачи воздуха для профилированных ламелей либо ламелей с прорезями обеспечивается такими вторичными факторами как:

  • Увеличение турбулентности потока;
  • Повышение теплоотдачи с поверхности оребрения (поверхность волнистого оребрения в реальности больше, чем плоского в тех же геометрических размерах длины и ширины);
  • Разрушение прилегающего слоя воздуха на каждой внутренней грани ламелей с прорезями.
  • В зависимости от того или иного типа профиля превалирует тот или иной механизм.
Производительность теплообменника зависит не только от коэффициента теплоотдачи на стороне воздуха (который зависит от скорости воздуха и геометрии), но также от теплообменной поверхности, коэффициента теплоотдачи на стороне жидкости и перепаде температур. Связь этих величин приведена, например, в статье [4].

На рисунке 4 приведены результаты симуляции для водяного трехрядного теплообменника-нагревателя с помощью программы [5]. Сравним разные профили ламелей и два разных диаметра трубок при одинаковом шаге между трубками и ламелями. Меньшая трубка дает меньшее сопротивление по воздуху, но и меньшую поверхность на стороне жидкости (меньшая производительность). Также очевидно, что плоские ребра дают самую маленькую производительность.

Ламелевые теплообменники

Как отличается реальность от данных производителя?

В таблице 1 сравниваются данные, приводимые производителем с реально измеренными величинами [3]. Точность потери напора по воздуху была около ±10%.

Реальное сопротивление по воздуху бывает на несколько десятков процентов выше, чем заявленное производителем. Это в какой-то мере позор и хроническая болезнь нашей отрасли. Подобным образом производителями завышаются и производительности теплообменников.

Влияние конденсата на потери напора воздуха

На поверхности охладителя воздуха при определенных условиях происходит образование капель конденсата из воздуха (см. рис. 5). Капли изменяют рабочее сечение теплообменника и соответственно локальная скорость воздуха растет, что приводит к значительному повышению сопротивления по воздуху. Потери напора мокрого теплообменника могут быть в два раза выше, чем у сухого [5].

Ламелевые теплообменники

К сожалению, часто потери напора приводятся только для сухой поверхности теплообменника, что дезориентирует советуем сравнить потери напора нагревателя и охладителя с одинаковым количество рядов и с тем же шагом ламелей. Потери напора на мокром охладителе должна быть многим больше, чем у нагревателя.

Ламелевые теплообменники

Потери напора по воздуху можем уменьшить, применив гидрофильное покрытие ламелей [10,11]. В этом случае конденсат образует плоские до минимума капли, которые быстро стекают. Часто при этом отпадает необходимость устанавливать в систему каплеуловитель [12].

Выводы

Очевидно чудес в технике не бывает. Более высокая производительность оплачивается большей поверхностью либо большими потерями напора.

Сопротивление по воздуху производители обычно указывают ниже, чем реальное. Советуем проявить здоровый пессимизм и при определении квалификации поставщика провести испытания как минимум одного теплообменника. То же самое относится и к проверке производительности теплообменника.

Солидность производителя теплообменников можно также предварительно проверить вопросом о методике расчета, используемом в его расчетной программе. Наибольшая разница между реальным и указанным расчетным значением может быть у охладителей, в случае, когда при расчете во внимание не принимались капли конденсата, образующиеся на поверхности ламели.

Ламелевые теплообменники

Для охладителей, работающих в условиях образования конденсата использование гидрофильного покрытия приводит к снижению потерей напора воздуха и повышает значение его скорости, при которой следует использовать каплеуловитель.

Ламелевые теплообменники

В установках охлаждения воды — чиллеры — производства Компании «Ксирон-Холод» используются только проверенные теплообменники/конденсаторы.

Источник http://holod-delo.ru/ a href=

 

"Добавить комментарий"


"Обновить"

<< Уравнительные клапаны холодильных камер и складов   Вертикальные кожухотрубные конденсаторы >>