How do you calculate the efficiency of a plate heat exchanger?

Пластинчатые теплообменники – это эффективные теплообменники с утилизацией теплоты, используемые в различных коммерческих, промышленных и жилых зданиях. Извлекая явную энергию из удаляемого воздуха и используя ее для охлаждения или нагрева поступающего воздуха, пластинчатые теплообменники могут существенно повлиять на энергозатраты здания и воздействие системы ОВКВ на окружающую среду. Это возможно благодаря простому инженерному принципу. Слои алюминиевых или полимерных пластин, расположенные во внутренней части теплообменника, имеют зазоры между ними, что не затрудняет движение воздуха. Поток вытяжного воздуха проходит между одними слоями, в то время как приточный воздух двигается в обратном направлении между другими слоями.

 

В зависимости от климата удаляемый воздух нагревает или охлаждает пластины. Затем эта явная энергия передается входящему воздуху. Современные пластинчатые теплообменники позволяют утилизировать большую часть явной энергии, именно поэтому они вносят важный вклад в жизнеобеспечение здания.

Пластинчатые теплообменники также обладают другими весомыми преимуществами. Благодаря тому, что пластинчатый теплообменник разделяет входящий и выходящий воздух, риск перекрестного загрязнения отсутствует. Пластинчатые теплообменники компании Swiss Rotors проходят тестирование на отсутствие утечек в соответствии со стандартом EN308. Они также имеют гигиенические сертификаты VDI 6022 и SWKI VA104-01. В то время, когда весь мир борется с пандемией и все больше внимания уделяется качеству воздуха в помещениях, нельзя недооценивать важность такой функции, как устранения перекрестного загрязнения.

Пластинчатые теплообменники также могут работать с реверсивной рекуперацией энергии, что позволяет применять их и в более теплом климате, где особое внимание уделяется охлаждению, а не нагреву поступающего воздуха. Такие системы популярны в жарких регионах – таких, как Ближний Восток, где всегда высок спрос на системы кондиционирования. Еще одно преимущество: компания Swiss Rotors производит пластинчатые теплообменники различных размеров. Это означает, что они подходят для использования в разных зданиях, для разных условий установки и для различных отраслей промышленности.

Почему пластинчатые теплообменники являются наиболее эффективным оборудованием?

Чтобы понять, насколько эффективен пластинчатый теплообменник, мы должны сначала определить, какие показатели будет давать «идеальный» вариант использования системы.

Зачем это нужно? Потому что эффективность – это сравнение реальной производительности и идеальной производительности. Профессор Ахмад Факери (Ahmad Fakheri) определяет эффективность теплообменника как «отношение тепла, передаваемого в реальном теплообменнике, к теплу, которое должно передаваться в “идеальном” теплообменнике». Идеальная производительность устанавливается с помощью моделирования системы и включает ограничения – такие, как второй закон термодинамики, который гласит, что каждый раз, когда энергия передается или трансформируется, растет доля энергии, которая тратится впустую. Определив показатели «идеальной» эффективности теплообменника, который передает максимальное количество тепла и имеет низкий уровень энтропии, можно установить эталон, по которому измеряют производительность пластинчатых теплообменников.

С учетом этих факторов, заложенных в отраслевые расчеты, пластинчатые теплообменники неизменно считаются самыми эффективными из всех существующих моделей. Как правило, они могут достигать около 90% эффективности. Это выше, чем показатели у пароводяных, трубчатых, спиральных или кожухотрубных теплообменников. Именно эта эффективность делает пластинчатые теплообменники столь привлекательными для компаний, стремящихся сократить свои расходы на электроэнергию и снизить воздействие на окружающую среду. Тем не менее, не все пластинчатые теплообменники могут давать такие результаты. Старые модели работают с более низкой эффективностью, в то время как последняя версия пластинчатых теплообменников – противоточные теплообменники – выводят производительность на новый уровень. Модели следующего поколения отличаются передовыми производственными технологиями, лучшими материалами и упаковкой, а также более низким уровнем общих производственных затрат. Противоточные теплообменники увеличивают время энергообмена, повышая производительность при минимально возможном падении давления. В этом и заключается секрет их высокой эффективности. Противоточные теплообменники эффективно утилизируют энергию, гарантируют нулевое перекрестное загрязнение, а также обеспечивают плотность конструкции за счет соединения пластин с двойным сложением. Эти пластины уникальной формы разработаны для обеспечения эффективного распределения воздуха. Стоимость теплообменников остается относительно низкой.

Противоточные теплообменники компании Swiss Rotors изготавливаются с использованием алюминиевых или композитных пластин. Размеры варьируются от 19,5” x 10,5” до 46,5” x 37,5”. Все модели соответствуют стандартам EN308 и работают в диапазоне – 40 °С до – 70 °С (с алюминиевыми пластинами) и  от – 20 °С до – 50 °С (с композитными пластинами).

Расчет эффективности пластинчатых теплообменников

Существуют два основных способа расчета производительности пластинчатого теплообменника. Первый – метод средней логарифмической разности температур (LMTD) – определяет скорость теплопередачи по следующей формуле:

Q = UA(FΔTlm)

В этом уравнении U – общий коэффициент теплопередачи, A – общая площадь теплопередачи, ΔTlm – средняя логарифмическая разность температур, а F – поправочный коэффициент средней логарифмической разности температур. Такой метод наиболее часто применяется, когда задаются значения температур на входе и выходе, но размер теплообменника еще не определен. В качестве альтернативного вычисления существует метод тепловой эффективности, он определяет отношение реальной теплопередачи, происходящей внутри теплообменника, к идеальной теплопередаче. Это отношение описывается формулой:

E = Q / Qmax 

Такой способ расчета используется, когда управляющая зданием компания или инженеры хотят определить скорость теплопередачи и температуры на выходе и уже знают размер теплообменника и температуры поступающего воздуха. Компания Swiss Rotors разработала бесплатный онлайн-калькулятор, который поможет вам рассчитать эффективность вашего теплообменника. Просто введите данные, относящиеся к воздуху (объем, расход, температура, относительная влажность), тип теплообменника, расстояние между пластинами и показания статического давления. Затем наш калькулятор бесплатно рассчитает уровень эффективности вашего оборудования.

Как выбрать наиболее эффективный пластинчатый теплообменник

Выбор эффективного пластинчатого теплообменника будет зависеть от вашего проекта и от окружающей среды, в которой вы собираетесь установить оборудование.

Нет никаких сомнений в том, что пластинчатые теплообменники являются наиболее эффективным типом теплообменников, представленных в настоящее время на рынке, а противоточные теплообменники Swiss Rotors дают самые лучшие результаты. Использование наших противоточных теплообменников дает возможность для дальнейшего повышения эффективности, так как они могут быть адаптированы именно к вашему проекту. Например, можно заказать теплообменник с расстоянием между пластинами в 2 мм, чтобы обеспечить максимально возможную эффективность.

С другой стороны, заказав теплообменник с расстоянием в 3 мм, вы гарантируете минимальную потерю давления. Больницы и лаборатории регулярно выбирают наши противоточные теплообменники из-за высокого уровня гигиены, который они обеспечивают. Конструкция теплообменника гарантирует разделение воздушных потоков, это достигается или путем ультразвуковой сварки, или – в случае пластин двойного сложения – с помощью термоклея, который предотвращает утечки и перекрестное загрязнение. Это подтверждается действующими сертификатами VDI 6022 и SWKI VA104-01. Кроме того, все наши теплообменники проходят испытания на воздухопроницаемость в соответствии со стандартом EN308.

Благодаря широкому диапазону размеров наших теплообменников можно подобрать агрегат для любых стандартных промышленных условий, а возможность выбора между алюминием и полимером позволяет использовать тот вариант, который лучше отвечает вашим потребностям. Производство полимерных противоточных теплообменников проще, что снижает цену конечного продукта. Кроме того, они более устойчивы к коррозии и легче монтируются благодаря меньшему весу. Между тем, алюминиевые противоточные теплообменники имеют более широкий диапазон рабочих температур. Они могут работать при температуре от – 40 °C до 70 °C, а для очистки и текущего обслуживания требуется воздушный компрессор, а не мойка высокого давления.

Благодаря возможности реверсивной рекуперации энергии противоточные теплообменники подходят как для охлаждения, так и для отопления зданий. Наш высокоавтоматизированный производственный процесс основан на швейцарской точности, наши цены конкурентоспособны, а сроки выполнения заказов составляют всего две недели.

Хотите узнать больше? Получите подробную информацию о наших противоточных теплообменниках и ознакомьтесь с техническими характеристиками.