Пластинчатый: число пластин: как считать
Пластинчатый теплообменник — пакет гофрированных пластин, между которыми среды движутся в чередующихся каналах противотоком; каждая пластина — теплопередающая поверхность 0,03–0,5 м² (ГОСТ 15518, каталоги). Расчёт идёт в три шага: площадь A = Q/(k·LMTD) с k = 3 000–7 000 Вт/(м²·К) для воды, затем число рабочих пластин n = A·(1 + запас)/a_пл, к которым добавляют две концевые (они не передают тепло), и наконец проверка скоростей в каналах и потерь давления по каталогу.
Пример: 50 кВт, 80 → 60 / 40 → 65 °C, LMTD 17,4 °C, k 4 500: A = 0,64 м². Пластина 0,1 м² с запасом 10 % — 8 рабочих пластин, всего 10 с концевыми, установленная поверхность 0,8 м²; между 10 пластинами — 9 каналов, по половине на каждую среду. Расходы: греющая 2,2 м³/ч, нагреваемая 1,74 м³/ч — на 4–5 каналов по 0,3–0,5 л/с в каждом получаем 0,4–0,8 м/с, что даёт k около заявленного и потери 20–50 кПа; при вдвое большем числе пластин скорость и k падают, и фактическая поверхность может понадобиться больше расчётной.
Поэтому подбор пластинчатого аппарата — итерация: производитель считает k для конкретной пластины и скорости, и паспортное число пластин может отличаться от грубой оценки на 10–30 %. Разборные аппараты (с прокладками) допускают добавление пластин, паяные — нет, поэтому для них запас берут больше. Калькулятор считает площадь, число пластин и каналов для заданной площади пластины и запаса, показывает расходы сторон и таблицу типовых пластин.
Число пластин для 0,64 м² по площади пластины
Рабочие пластины плюс две концевые; каналов на единицу меньше числа пластин.
Площадь и пластины при других k
Пластинчатый вода — гликоль или загрязнённый аппарат требует заметно больше пластин.
Тепловой поток через поверхность аппарата пропорционален коэффициенту теплопередачи, площади поверхности и среднему температурному напору: Q = k·A·Δt_ср, где для противотока и прямотока Δt_ср = (Δt₁ − Δt₂)/ln(Δt₁/Δt₂) — среднелогарифмическая разность температур сред на концах аппарата.— Основное уравнение теплопередачи
Как считать и что проверить
- Три шага: A = Q/(k·LMTD) → n = A·(1 + запас)/a_пл + 2 концевые → проверка скоростей и потерь по каталогу.
- 50 кВт при 17,4 °C: 0,64 м² → пластина 0,1 м² — 8 рабочих, 10 всего, 9 каналов.
- Скорость в каналах 0,3–0,8 м/с: слишком много пластин снижают скорость и k — поверхность не «работает».
- Паяные аппараты не нарастить — запас 15–25 %; разборные можно дополнить пластинами позже.
Остальные режимы — на страницах серии ниже и в полном калькуляторе теплообменника; расход и потери контуров — в гидравлике системы отопления, регулирующий клапан теплообменника — в расчёте Kv клапана.
- ГОСТ 15518-87 «Аппараты теплообменные пластинчатые. Типы, параметры и основные размеры» — пластины, площади, компоновка. Госстандарт. 1987.
- СП 41-101-95 «Проектирование тепловых пунктов» — расчёт водоподогревателей ГВС и отопления, средняя разность температур, запас поверхности. Минстрой России. 1995.
- VDI-Wärmeatlas — коэффициенты теплопередачи типовых теплообменников, поправки на схему тока. Springer. 2013.
- Incropera F. P., DeWitt D. P. «Fundamentals of Heat and Mass Transfer» — LMTD, метод ε-NTU, коэффициенты теплоотдачи и загрязнения. Wiley. 2011.
