где Nuг – число Нуссельта горячего теплоносителя, которое находится по формуле:

где аГ – k теплоотдачи горячего теплоносителя к стенке, Вт/м2•°C;

lГ – характерный размер, (эквивалентный) диаметр по горячему теплоносителю, м;

lГ – k теплопроводности горячего теплоносителя, Вт/м•°C;

ReГ – число Рейнольдса горячего теплоносителя, которое находится по формуле:

где сГ – v течения горячего теплоносителя, м/с;

gГ – кинематический k вязкости горячего теплоносителя, м2/с;

PrГ – число Прандтля горячего теплоносителя;

NuX – число Нуссельта холодного теплоносителя, которое находится по формуле:

где аХ – k теплопередачи от стенки холодному теплоносителю, Вт/м2•°C;

lХ – характерный размер по холодному теплоносителю, м;

lХ – k теплопроводности холодного теплоносителя, Вт/м•°C;

ReХ – число Рейнольдса холодного теплоносителя, которое находится по формуле:

где сХ  – v течения холодного теплоносителя, м/с;

gХ – кинематический k вязкости холодного теплоносителя, м2/с.

Пренебрегая значением d/lст, запишем уравнение для коэффициента теплопередачи пластинчатого теплообменного аппарата:

где d  – толщина пластин пластинчатого теплообменного аппарата, м;

lст – k теплопроводности материала пластин, Вт/м•°C;

m, n и A – числовые значения в критериальных уравнениях ( , свойственные сугубо конкретным пластинчатым теплообменным аппаратам и извлекаемые из сопроводительной технической документации заводовизготовителей.

Определение и выбор параметров m, n и A вызывает главное затруднение, поскольку формы пластин пластинчатого теплообменного аппарата весьма разнообразны и каждой свойственны свои показатели в критериальном уравнении. Мы рекомендуем два способа их оценки:

Получ. этих данных вместе с расчетными листами от поставщиков пластинчатого теплообменного аппарата.

Определение коэффициента А по расчетнопаспортным данным заводаизготовителя:

где Кпасп – паспортный k теплопередачи, Вт/м2•°C;

n = 0,43;

m= 0,45 (L/l)0,1 по данным [2],

где L – длина канала, м;

l – характерный размер (м), которых находим по формуле:

l = 2S, где S – ширина канала, м.

С учетом формул 1, 1.1 и 1.2 можно после преобразований записать:

Подставляя аг и аx из ( в ( , получим после преобразований:

Теперь запишем уравнение теплового баланса пластинчатого теплообменного аппарата:

или

Известно, что:

Решая уравнение ( относительно сx с учетом формул 4 и 6, получим:

где fx и fг – площадь сечения пластинчатого теплообменного аппарата по холодному и горячему теплоносителям, м2;

rx и rг – плотность холодного и горячего теплоносителей, кг/м3;

Срx и Срг – теплоемкости холодного и горячего теплоносителей, Дж/кг•°C;

Dtx = txк txн , °C

Dtг = tгн tгк , °C

где txк и txн – конечная и начальная температуры холодного теплоносителя пластинчатого теплообменного аппарата по данным измерений;

tгн и tгк – начальная и конечная температуры горячего теплоносителя пластинчатого теплообменного аппарата по данным измерений;

dt – средний логарифмический напор по данным измерений, °C.

После вычислений cх по формуле ( определяются все необходимые параметры, характеризующие техническое состояние пластинчатого теплообменного аппарата:

мощность теплового потока N (кВт);

k теплопередачи K (Вт/м2•°C);

объемные расходы холодного и горячего теплоносителей Qх и Qг (м3/ч).

Представленная выше методика, основанная на измерении только четырех температур теплоносителей (tхк, tхн, tгн, tгк), позволяет без использования расходомеров определять расходы теплоносителей со средней погрешностью ±15 %.

Такая методика является практическим и единственным способом оценки расходов теплоносителей через теплообменные аппараты при наладке гидравлических и тепловых режимов, поскольку не представляется возможным установить к каждому пластинчатому теплообменному аппарату расходомер в условиях действующих котельных и ЦТП, обладающий, достаточно высоким гидравлическим сопротивлением.

Сравнение опытных характеристик пластинчатого теплообменного аппарата с паспортными данными, мониторинг за изменением характеристик в функции времени и расходов дает принцип. возможность суждения о текущем техническом состоянии аппаратов.

На рисунке представлены данные расчетных и опытных значений мощности теплового потока аппарата (Nх = QхrхCpхDtх), полученные по результатам обследования теплообменного оборудования в котельной ЗАО «Карат».

Представленная методика активно используется специалистами ЗАО «Промэнерго наладка» при проведении сервисного обслуживания теплотехнического оборудования построенных нами котельных и ЦТП в Москве и Московской области. Данный инженерный способ позволил установить наличие отложений в аппаратах, отклонение тепловых режимов от расчетных, разработать технические решения по оптимизации режимов и модернизации теплотехнических схем.

Литература
ОрбисДияс В. С., Адамова М. А. Эксплуатационная диагностика водоводяных подогревателей котельных и ЦТП // Энергосбережение.199 № С. 44–45.

Тарасов Ф. М. Тонкослойные теплообменные аппараты. М.–Л.: Машиностроение, 1964.