Определения

Пластинчатый теплообменник (ПТО) — это компактное и высокоэффективное устройство для передачи тепловой энергии от одной среды (теплоносителя) к другой через разделяющие их тонкие металлические пластины.

В контексте пластинчатого теплообменника под мощностью почти всегда понимается его тепловая мощность (или производительность).

Если говорить просто:

Мощность пластинчатого теплообменника — это количество тепловой энергии, которое он способен передать от одного теплоносителя к другому за единицу времени.

Более детальное объяснение:

Что это такое в физическом смысле

Это ключевая характеристика, которая показывает, насколько эффективно и быстро аппарат может, например:

  • Нагреть холодную воду горячей (в системе ГВС).
  • Охладить жидкость с помощью холодной воды или рассола (в системе охлаждения).
  • Отобрать тепло из отработанного теплоносителя (в системе рекуперации).

Измеряется мощность в киловаттах (кВт) или мегаваттах (МВт), реже в гигакалориях в час (Гкал/ч).

  • 1 кВт = 859.8 ккал/ч ≈ 0.00086 Гкал/ч
  • 1 МВт = 1000 кВт

расчет мощности теплообменника

От чего зависит мощность конкретного теплообменника

Она не является фиксированной, как у лампочки. Мощность рассчитывается для конкретных условий и зависит от нескольких факторов:

  • Поверхность теплообмена (площадь пластин): Чем больше пластин и чем они больше по размеру, тем больше площадь для передачи тепла и, следовательно, потенциально выше мощность. Это основной конструктивный параметр.
  • Разность температур (Δt, "дельта тэ"): Чем больше разница температур между горячим и холодным теплоносителем на входе, тем эффективнее идет теплообмен и выше мощность.
  • Расходы теплоносителей: Сколько литров в секунду или кубометров в час проходит через аппарат. При прочих равных, чем больше расход, тем больше тепла можно перенести.
  • Коэффициент теплопередачи (k): Зависит от материала пластин (обычно нержавеющая сталь), их профиля (он создает турбулентный поток для лучшего теплообмена), а также от свойств самих жидкостей (их теплопроводности, вязкости).

Как рассчитывается мощность теплообменника (пример)

Инженер-теплотехник делает расчет, исходя из задачи:

Пример для ГВС: Необходимо подобрать пластинчатый теплообменник для приготовления горячей воды в жилом доме.

Условия:

  • Нагреваемая среда (вторичный контур): Вода для ГВС.
    • Расход: G_хол = 5 м³/ч (объёмный расход холодной воды на входе)
    • Температура на входе: t_хол_вх = 10 °C
    • Температура на выходе: t_гор_вых = 60 °C (требуемая температура ГВС)
  • Греющая среда (первичный контур): Сетевой теплоноситель от ТЭЦ или котельной.
    • Температура на входе: t_гор_вх = 95 °C
    • Температура на выходе: t_гор_вых_гр = 70 °C (заданное условие от поставщика тепла)

Рассчитывается требуемая тепловая нагрузка (мощность) по формуле:

Q = m * c * Δt, где

Q — мощность (кВт),

m — массовый расход (кг/с),

c — удельная теплоемкость воды (кДж/(кг·°C)),

Δt — разность температур на стороне нагреваемой воды 

расчет мощности теплообменника

Определение требуемой тепловой мощности (Q):

1.Переводим объёмный расход в массовый

  • Объёмный расход: V_хол = 5 м³/ч
  • Плотность воды при усреднённой температуре (~35°C) принимаем ρ = 994 кг/м³ (можно принять ≈ 1000 кг/м³ для упрощения).
  • Массовый расход: m_хол = V_хол * ρ = 5 м³/ч * 994 кг/м³ = 4970 кг/ч
  • Переводим в стандартные единицы (кг/с): m_хол = 4970 / 3600 ≈ 1.38 кг/с
  • Определяем изменение температуры (Δt) на стороне ГВС
  • Δt_гвс = t_гор_вых - t_хол_вх = 60 °C - 10 °C = 50 °C

2.Определяем удельную теплоёмкость воды

  • Принимаем c_воды = 4.187 кДж/(кг·°C) (стандартное значение).

3.Рассчитываем тепловую мощность по формуле:

  • Q = m_хол * c_воды * Δt_гвс

4.Подставляем в киловатты (1 кВт = 1 кДж/с):

Q = 1.38 кг/с * 4.187 кДж/(кг·°C) * 50 °C ≈ 288.9 кДж/с ≈ **289 кВт**

Результат: Чтобы нагреть 5 м³/ч воды с 10°C до 60°C, теплообменник должен иметь мощность не менее 289 кВт.

Важное отличие от электрической мощности

Не путайте! Тепловая мощность — это результат работы теплообменника, количество "переданного" тепла. Для его работы нужны насосы (чтобы прокачивать жидкости), которые в свою очередь  потребляют, как раз таки электрическую мощность (кВт). КПД пластинчатого теплообменника очень высок (часто 90-95%), так как потери тепла в окружающую среду минимальны.

Итог

Мощность пластинчатого теплообменника — это его ключевая эксплуатационная характеристика, количественно выражающая способность аппарата передавать тепловой поток между раздельными средами в заданных температурно-расходных условиях. Она является переменной величиной, определяемой как внешними параметрами (температуры, расходы), так и конструкцией самого аппарата (площадь, тип пластин), и служит основой для корректного подбора, сравнения и оценки эффективности теплообменного оборудования.