Расход через теплообменник: как считать
Тепловой баланс теплообменника: мощность, отданная греющей средой, равна принятой нагреваемой (за вычетом потерь в окружающую среду, обычно менее 2 %): Q = G_г·c_г·(t_г,вх − t_г,вых) = G_н·c_н·(t_н,вых − t_н,вх). Отсюда расход каждой стороны G = Q/(c·Δt) — и он свой для каждой стороны, потому что перепады температур разные. Для 50 кВт греющая вода 80 → 60 °C (Δt 20) — 2 148 кг/ч (2,2 м³/ч, 36,6 л/мин), нагреваемая 40 → 65 °C (Δt 25) — 1 718 кг/ч (1,74 м³/ч, 29 л/мин).
По этим расходам подбирают насосы первичного и вторичного контуров, проверяют скорость в каналах аппарата (0,3–0,8 м/с в пластинчатых, 0,5–1,5 в трубах кожухотрубных) и перепад давления по каталогу. Если известны три температуры и расход одной стороны, баланс даёт недостающую температуру: например, при снижении расхода греющей воды вдвое её выходная температура упадёт с 60 до 40 °C при той же мощности — но мощность при этом тоже изменится (см. метод ε-NTU). Для гликолевых смесей теплоёмкость ниже (3,5–3,9 кДж/(кг·К)) и расход выше на 8–20 %, а k аппарата — ниже.
Частая ошибка — считать расход вторичного контура ГВС по «часовому потреблению»: пластинчатый аппарат ГВС рассчитывают на секундный (пиковый) расход по СП 30 с температурами 5 → 60 °C, а не на среднесуточный. Калькулятор считает расходы обеих сторон в кг/ч, м³/ч и л/мин по мощности и температурам (вода или гликоль), находит недостающую температуру по балансу и показывает таблицу расходов для типовых мощностей и перепадов.
Расходы сторон по мощности и температурному графику
G = Q/(c·Δt): чем меньше перепад, тем больше расход; гликоль — плюс 8–20 %.
Как выход нагреваемой среды меняет напор и поверхность
Греющая 80 → 60 °C, нагреваемая от 40 °C.
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
- G = Q/(c·Δt) отдельно для каждой стороны: 50 кВт — греющая 2 148 кг/ч при Δt 20, нагреваемая 1 718 кг/ч при Δt 25.
- Баланс сторон: G_г·Δt_г = G_н·Δt_н; зная три температуры и расход, найдёте четвёртую.
- Скорости в каналах пластинчатого аппарата 0,3–0,8 м/с: под расходы 2,2 и 1,74 м³/ч подбирают число каналов и насосы.
- Аппараты ГВС считают на пиковый секундный расход по СП 30 (5 → 60 °C), а не на среднесуточный.
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.
- СП 41-101-95 «Проектирование тепловых пунктов» — расчёт водоподогревателей ГВС и отопления, средняя разность температур, запас поверхности. Минстрой России. 1995.
- СП 30.13330.2020 «Внутренний водопровод и канализация зданий» — расчётные расходы и температуры горячей воды (55–60 °C), нагрузка ГВС. Минстрой России. 2020.
- Incropera F. P., DeWitt D. P. «Fundamentals of Heat and Mass Transfer» — LMTD, метод ε-NTU, коэффициенты теплоотдачи и загрязнения. Wiley. 2011.
- ГОСТ 27590-2005 «Подогреватели водо-водяные систем теплоснабжения. Общие технические условия» — кожухотрубные секционные подогреватели, тепловой расчёт, коэффициенты теплопередачи. Росстандарт. 2005.
