Тепловой баланс теплообменника

Баланс показывает, согласуются ли измеренные температуры и расходы.

Без него трудно отличить недостаток мощности теплообменника от ошибки измерения или неправильного расхода.

Если горячая сторона отдаёт заметно больше или меньше тепла, чем получает холодная, это сигнал проверить приборы, воздух, загрязнение и режим работы.

В стационарном теплообменнике горячий поток отдаёт теплоту, а холодный получает её. Для однофазных сред без фазового перехода нагрузка каждой стороны определяется как Q = ṁ·c·|tвх − tвых|. Если массовый расход задан в кг/с, а удельная теплоёмкость — в кДж/(кг·K), результат получается в кВт. Горячая сторона должна охлаждаться, поэтому tг,вх > tг,вых. Холодная сторона должна нагреваться, поэтому tх,вых > tх,вх.

В идеальном аппарате нагрузки равны: Qг = Qх. В реальной установке возможны теплопотери в окружающую среду, теплопритоки, погрешности датчиков, изменение теплоёмкости, неполное заполнение, наличие воздуха и неравномерное распределение потока. Поэтому небольшое расхождение не обязательно означает неисправность. Калькулятор показывает абсолютную разницу и относительное расхождение относительно большей нагрузки, чтобы сравнивать измерения в одной шкале. Чем выше расхождение, тем внимательнее проверяют точки измерения и единицы.

Баланс не является полным расчётом поверхности теплообмена. Он не определяет коэффициент теплопередачи, температурный напор, загрязнение, гидравлическое сопротивление и запас площади. Для подбора аппарата дополнительно проверяют схему движения, минимальный температурный напор, свойства жидкостей по температуре, допустимые скорости и потери давления. Если одна сторона содержит пар, конденсат или хладагент, простая формула с постоянной теплоёмкостью уже недостаточна: используют энтальпию и фазовый баланс. Измерения для проверки выполняют после стабилизации режима и на одинаковом временном интервале.

Если баланс не сходится, проверку начинают с единиц и направления температур. Затем сравнивают время усреднения расходов и температур, положение датчиков, наличие байпаса и фактическое заполнение каналов. Загрязнение обычно увеличивает сопротивление и уменьшает передачу теплоты, но само по себе не объясняет любое расхождение измерений. Для диагностики полезно записывать обе нагрузки вместе с перепадами давления и режимом насосов, чтобы отделить изменение режима от ошибки прибора.

Если баланс не сходится, проверку начинают с единиц и направления температур. Затем сравнивают время усреднения расходов и температур, положение датчиков, наличие байпаса и фактическое заполнение каналов. Загрязнение обычно увеличивает сопротивление и уменьшает передачу теплоты, но само по себе не объясняет любое расхождение измерений. Для диагностики полезно записывать обе нагрузки вместе с перепадами давления и режимом насосов.