Коэффициент загрязнения теплообменника

Загрязнение увеличивает сопротивление теплопередаче и может сделать аппарат неспособным передать расчётную нагрузку.

Результат нужен для оусловияки очистки, водоподготовки и размера поверхности.

Помогает понять, почему теплообменник со временем греет хуже: слой накипи работает как теплоизоляция и отнимает часть температурного напора.

Коэффициент теплопередачи связывает тепловой поток через поверхность с температурным напором. Для чистого теплообменника общий коэффициент Uчист включает конвективное сопротивление горячей среды, теплопроводность стенки и конвективное сопротивление холодной среды. Когда на поверхности появляются отложения, добавляются сопротивления Rf,1 и Rf,2. Поскольку сопротивления теплопередаче складываются последовательно, расчёт выполняют не сложением коэффициентов, а через обратные величины: 1/Uзагр = 1/Uчист + Rf,1 + Rf,2. Чем больше сумма сопротивлений, тем меньше рабочий коэффициент Uзагр. Единицы должны быть согласованы: U выражают в Вт/(м²·K), а сопротивление загрязнения — в м²·K/Вт.

Нельзя подставлять толщину слоя напрямую без его теплопроводности и нельзя смешивать сопротивление, уже включённое в паспортный U, с дополнительным сопротивлением повторно. Табличное сопротивление является оусловиякой: оно зависит от температуры стенки, скорости, состава воды, шероховатости, времени работы и наличия водоподготовки. Для пластинчатых аппаратов отложения одновременно уменьшают проходное сечение и увеличивают перепад давления. Полученный Uзагр используют в тепловой проверке площади: при том же Q и температурном напоре загрязнённому аппарату требуется больше поверхности. Если запас площади назначен слишком большим, это не отменяет фильтрацию, продувку и регулярную очистку.

В рабочем проекте фиксируют состояние поверхности, допустимое сопротивление, период обслуживания и критерий вывода в очистку. При диагностике сравнивают фактические температуры, расход и перепад давления с чистым расчётным режимом. Калькулятор оусловияивает только термическую часть и не заменяет подбор по гидравлике и химической совместимости. Отложения редко распределяются идеально равномерно. На входе аппарата слой может быть толще, а локальное заужение канала — сильнее среднего значения, поэтому расчётный Rf не описывает все местные эффекты.

Для диагностики полезно вести журнал температуры, расхода и перепада давления после очистки и в конце межсервисного периода. Рост сопротивления по гидравлике вместе с падением теплопередачи указывает на загрязнение убедительнее, чем один показатель мощности. После химической очистки проверяют совместимость реагента с металлом, прокладками и теплоносителем. Исходные данные фиксируют для расчётного режима и затем сверяют с фактическими измерениями. При изменении режима, среды или схемы результат пересчитывают, а окончательное решение подтверждают проектом, паспортом оборудования и наладкой на объекте.