Расчёт площади теплопередачи: метод LMTD с примером
Базовая формула площади теплопередачи A:
Q = K × A × dTm
То есть: A = Q / (K × dTm)
Где: Q — тепловая нагрузка (Вт), K — коэффициент теплопередачи (Вт/м²·°C), dTm — среднелогарифмическая разность температур (°C).
1. Эмпирические значения коэффициента K
| Тип и среды | Диапазон K (Вт/м²·°C) |
|---|---|
| Пластинчатый (вода-вода) | 3000 – 6000 |
| Кожухотрубный (вода-вода) | 800 – 1500 |
| Кожухотрубный (пар-вода) | 2000 – 4000 |
| Воздух-воздух (оребрённая труба) | 30 – 80 |
| Дымовые газы-вода (с загрязнением) | 40 – 80 |
2. Расчёт среднелогарифмической разности dTm
Для противотока:
dTm = (dT1 − dT2) / ln(dT1 / dT2)
Где: dT1 = темп. входа горячей среды − темп. выхода холодной; dT2 = темп. выхода горячей − темп. входа холодной.
3. Пример расчёта
Дано: Нагреть 5 кг/с воды с 20°C до 60°C; источник тепла — насыщенный пар 0,3 МПа (133°C); пластинчатый теплообменник.
Решение:
1 Тепловая нагрузка: Q = 5 × 4,18 × (60−20) = 836 кВт
2 Среднелогарифмическая разность (противоток): dT1 = 133−60 = 73°C; dT2 = 133−20 = 113°C; dTm = (113−73)/ln(113/73) = 40/ln(1,548) = 40/0,437 ≈ 91,5°C
3 Принимаем K = 3000 Вт/м²·°C (пластинчатый пар-вода)
4 Площадь теплопередачи: A = 836000 / (3000 × 91,5) ≈ 3,05 м²
5 Конструктивный запас 15%: A_расч = 3,05 × 1,15 ≈ 3,5 м²
Не хотите считать вручную? Воспользуйтесь нашим калькулятором подбора теплообменника; введите рабочие параметры — он автоматически выдаст площадь теплопередачи и рекомендуемую модель, регистрация не требуется.