Коэффициент теплопередачи через стенку теплообменника

Коэффициент K входит в расчёт площади теплообмена. Он показывает, какое сопротивление теплопередаче создаёт вся цепочка от горячей среды до холодной.

По нему можно понять, почему теплообменник с грязной поверхностью передаёт меньше тепла и почему очистка иногда эффективнее простого повышения температуры.

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 оусловияки 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 оусловияку и основу для дальнейшей проверки, а не как разрешение на самостоятельный монтаж или эксплуатацию.