Введите исходные данные, проверьте формулу и подстановку, затем используйте результат для предварительной инженерной оценки.
Полный коэффициент теплопередачи равен K = 1/(1/αг + Rf,г + δ/λ + Rf,х + 1/αх), а для приведённого примера составляет около 617 Вт/(м²·K).
Коэффициент K находят как обратную величину суммы сопротивлений горячей и холодной плёнок, загрязнений и разделительной стенки. В примере при αг = 1500, αх = 1200 Вт/(м²·K), δ = 1 мм, λ = 16 Вт/(м·K) и сопротивлении загрязнения 0,0001 м²·K/Вт с каждой стороны получается K ≈ 617 Вт/(м²·K).
Расчёт находит общий коэффициент теплопередачи через плоскую разделительную стенку теплообменника с учётом теплоотдачи обеих сторон, стенки и загрязнения.
Зачем нужен результат: Коэффициент K входит в расчёт площади теплообмена. Он показывает, какое сопротивление теплопередаче создаёт вся цепочка от горячей среды до холодной.
В обычной жизни: По нему можно понять, почему теплообменник с грязной поверхностью передаёт меньше тепла и почему очистка иногда эффективнее простого повышения температуры.
Для рабочего проекта нужны исходные данные объекта, нормативные параметры и проверка специалиста.
Коэффициент теплопередачи через стенку теплообменника
1/K = 1/αг + Rf,г + δ/λ + Rf,х + 1/αх. Расчёт выполняется по исходным данным формы; допущения указаны непосредственно под результатом.
Источник: Источник из плана калькуляторов.
Проверьте единицы измерения и подстановку под результатом перед переносом значения в расчётную записку.
Тепло проходит от горячей среды к холодной через несколько последовательных сопротивлений. На горячей стороне возникает сопротивление плёночной теплоотдачи 1/αг, затем загрязнение Rf,г, теплопроводность разделительной стенки δ/λ, загрязнение холодной стороны Rf,х и плёночная теплоотдача 1/αх. Если все величины отнесены к одной площади, их сумма равна полному сопротивлению: 1/K = 1/αг + Rf,г + δ/λ + Rf,х + 1/αх. Общий коэффициент K получают обратной величиной. Коэффициенты теплоотдачи не являются постоянными свойствами жидкости. Они зависят от скорости, плотности, вязкости, теплоёмкости, теплопроводности, режима течения, геометрии каналов и направления теплового потока.
Поэтому значение из другого аппарата нельзя без проверки переносить в новый расчёт. Для пластинчатого теплообменника используют корреляции по числу Нуссельта и фактической конфигурации пластин, а для кожухотрубного учитывают трубы, перегородки и межтрубное пространство. Сопротивление загрязнения описывает слой отложений или ухудшение контакта. Даже небольшое добавочное сопротивление может заметно снизить K, если чистые плёнки имеют малое сопротивление. Состав загрязнений, шероховатость, скорость и программа очистки определяют, какое значение принимать.
При разной площади внутренней и наружной поверхностей цилиндрической стенки сопротивление пересчитывают к выбранной базе; плоская формула калькулятора этого не делает. Результат используют вместе с тепловой нагрузкой и средним температурным напором для оценки площади A = Q/(K·ΔTср). Проверяют также тепловое расширение, прочность, герметичность, коррозию, межконтурное давление, температурные ограничения и падение давления. Калькулятор показывает сопротивление теплопередаче, а не готовый подбор аппарата. Практическая проверка начинается с контроля исходных данных и единиц: давление, расход, длина, площадь и температура должны относиться к одной расчётной точке.
Результат округляют только после вычисления, а затем пересчитывают скорость, потери, нагрузку или запас уже для выбранного типоразмера. Если исходный параметр взят из паспорта, проверяют режим, к которому он относится, и допустимый диапазон применения. При изменении температуры, состава среды, схемы подключения или режима управления расчёт повторяют. Инженерное решение дополнительно сверяют с чертежами, спецификацией, требованиями безопасности, доступностью обслуживания и фактическими измерениями после монтажа. Поэтому число из калькулятора следует использовать как прозрачную предварительную оценку и основу для дальнейшей проверки, а не как разрешение на самостоятельный монтаж или эксплуатацию.
| Сопротивление | Обозначение | Что влияет |
|---|---|---|
| Горячая плёнка | 1/αг | скорость и свойства горячей среды |
| Загрязнение горячей стороны | Rf,г | отложения и режим очистки |
| Разделительная стенка | δ/λ | толщина и материал |
| Загрязнение холодной стороны | Rf,х | качество среды и отложения |
| Холодная плёнка | 1/αх | скорость и свойства холодной среды |
1/K = 1/1500 + 0,0001 + 0,001/16 + 0,0001 + 1/1200 ≈ 0,00162 м²·K/Вт. K ≈ 617 Вт/(м²·K). В проекте эти коэффициенты подтверждают расчётом режимов течения.
Полное сопротивление увеличится, а K уменьшится. Для той же нагрузки понадобится большая площадь теплообмена или возрастёт температурный напор; поэтому загрязнение проверяют в расчётном, а не только чистом состоянии.
Если внутренний и наружный диаметры заметно различаются, площади сопротивлений неодинаковы. Тогда плоская формула даёт только оценку, а точный расчёт ведут с логарифмическим сопротивлением цилиндрической стенки.
Это способность всей конструкции передавать тепло через единицу площади при единичном температурном напоре. В нём объединены сопротивления плёнок, стенки и загрязнения. Чем больше K, тем меньше площадь нужна при прочих равных условиях.
Нет. Коэффициент зависит от скорости, температуры, геометрии и состояния поверхностей. Табличное значение используют только как предварительную оценку, а для подбора проверяют режимы и паспорт конкретного аппарата.
Отложения образуют дополнительный слой, через который тепло проходит хуже материала стенки. Его влияние зависит от вида отложений и среды. Без этого сопротивления площадь теплообменника может оказаться недостаточной в эксплуатации.
Этот расчёт определяет только K по сопротивлениям. Площадь дополнительно зависит от нагрузки, температурного напора, схемы потоков и запаса, поэтому её считают отдельным тепловым расчётом.
Чат помогает разобраться в устройстве и параметрах оборудования. Он не заменяет паспорт и инструкцию производителя.