Грамотный расчет пластинчатого теплообменника (ПТО) начинается не с выбора модели, а со сбора исходных данных. Чем точнее исходники, тем меньше риск получить аппарат «с запасом наугад» (дороже и тяжелее в эксплуатации) или «на грани» (не добирает мощность, быстро загрязняется, нестабилен).

Ниже — список того, что нужно для расчета ПТО, и где это можно взять.

Тепловая нагрузка и режимы работы

Что нужно

  1. Тепловая мощность Q, кВт/МВт
  2. Температуры:
  • на входе/выходе горячего теплоносителя: T 𝚌,вх / T 𝚌,вых
  • на входе/выходе холодного теплоносителя: T𝚌,вх / T𝚌,вых
  1. Схема движения: противоток/прямоток (в ПТО почти всегда закладывают противоток).
  2. Режимы: номинальный и минимум/максимум (желательно 2–3 расчетные точки).

Где взять

  • Техническое задание или проект (стадия П/РД).
  • Теплотехнический расчет узла (ИТП, контур ГВС, отопление, вентиляция, технологический контур).
  • Измерения на объекте: архив АСУ/диспетчеризации, термометры/датчики, тепловычислитель.
  • Если Q неизвестна: ее восстанавливают по расходу и температурному перепаду (см. ниже).

Расходы по каждому контуру

Что нужно

  • Массовый расход G, кг/с или объемный расход V, м³/ч для горячей и холодной стороны.
  • Допустимые ограничения по расходам (например, «не более 120 м³/ч из-за насосов»).

Где взять

  • Гидравлический расчет системы, спецификация насосов, паспорта насосных агрегатов.
  • Теплосчетчик/расходомер (фактические данные).
  • Из мощности, если расход не задан:

Q = G · cₚ · ΔT → G = Q / (cₚ · ΔT)

где для воды cₚ ≈ 4,19 кДж/(кг·°C) в диапазоне около 0–100°C (уточняется по температуре).

расходомер

Свойства сред (физика и «химия»)

Что нужно

Для каждой среды на каждом контуре:

  • Тип среды: вода/гликоль/масло/морская вода/раствор/конденсат и т.д.
  • Концентрация (для гликоля — %).
  • Температурный диапазон (для определения вязкости и теплопроводности).
  • Плотность ρ, вязкость μ, теплоемкость cₚ, теплопроводность λ (обычно расчетная программа подтягивает по типовой базе, но ей нужны исходные температуры и состав).
  • Склонность к загрязнению: наличие механики, накипи, органики, масла.

Где взять

  • Паспорт теплоносителя (например, на этилен/пропиленгликоль), сертификаты.
  • Эксплуатационные данные котельной/холодильной/технологического участка.
  • Лабораторный анализ воды (жесткость, железо, марганец, взвеси, pH, щелочность, минерализация).
  • При отсутствии анализа — берут «консервативные» допуски по загрязнению, но это ухудшает точность подбора.

Допустимые потери давления (ключевой ограничитель)

Что нужно

  • Δp доп, кПа/бар, отдельно для горячей и холодной стороны:
    • по трубопроводам/арматуре,
    • по насосам (запас по напору),
  • по условиям кавитации/устойчивости (особенно на горячей воде/конденсате).
  • Иногда дополнительно: максимальная скорость в каналах (по шуму/эрозии/вибрации).

Где взять

  • Гидравлический расчет, напорная характеристика насоса, расчет NPSH.
  • Эксплуатация: реальные перепады на существующем оборудовании (манометры до/после аппарата).
  • Если не задано: как минимум согласовать ограничение с тем, кто отвечает за насосы и трассы. В ПТО «втиснуться в Δp» часто важнее, чем по площади теплообмена.

манометр

Допуски по температурному напору и логике регулирования

Что нужно

  • Минимальный температурный напор (подход): насколько близко можно сблизить температуры на «холодном выходе» и «горячем выходе».
  • Требования к регулированию: по какому параметру регулируем (T на выходе, ΔT, расход), тип клапана, диапазон нагрузок.
  • Наличие байпаса, схема обвязки, требования к устойчивости при частичных нагрузках.

Где взять

  • Схема ИТП/технологической линии, решения по автоматизации.
  • Опыт эксплуатации аналогичных узлов: если система часто уходит в малые нагрузки, это влияет на выбор числа пластин/скоростей и загрязняемость.

Данные по загрязнению и допуски на сервис

Что нужно

  • Коэффициент загрязнения / добавочное термосопротивление по обеим сторонам.
  • Требования к разборке/промывке: доступ, частота, допускаемый рост Δp со временем.
  • Фильтрация: наличие грязевиков/сетчатых фильтров, их ячейка.

Где взять

  • Регламент эксплуатации, сервисные отчеты, история промывок.
  • Качество воды/среды (см. анализ).
  • Если данных нет — лучше закладывать более жесткие условия по загрязнению и фильтрации, иначе аппарат быстро «просядет».

Конструктивные ограничения и материалы

Что нужно

  • Рабочие давления и температуры (максимум и аварийные).
  • Материал пластин: AISI 316/304, титан, Hastelloy и т.п.
  • Материал уплотнений: NBR/EPDM/Viton (температура, химическая стойкость).
  • Тип соединений: фланцы/резьба/под сварку, стандарты (PN, ANSI).
  • Ограничения по габаритам/весу, место установки, возможность выдвижения пакета.

Где взять

  • Проектные данные (давление в контурах, испытательные давления).
  • Требования по среде (хлориды, агрессивные примеси).
  • Обмеры помещения/фото узла при модернизации.
подбор теплообменника

Проверочные точки, без которых расчет часто «ломается»

Перед отправкой исходников на расчет/подбор полезно проверить:

  1. Баланс Q: мощности по горячей и холодной стороне должны совпадать (с учетом потерь).
  2. Реалистичность температур: не задан ли «невозможный» выход (например, холодный контур выход выше горячего выхода при противотоке).
  3. ΔT на контуре: слишком маленький ΔT → большой расход → высокий Δp → аппарат раздувается по числу каналов/портов.
  4. Вязкость: гликоль 40–50% при низких температурах резко увеличивает Δp и снижает теплоотдачу.
  5. Запас по насосам: если Δp доп не подтвержден, подбор будет либо рискованным, либо чрезмерным.

Минимальный набор данных «в одну таблицу»

Если нужно быстро передать исходники нам или проектировщику, обычно достаточно:

  • Среда горячая/холодная, концентрация (если есть), наличие примесей
  • T_вх / T_вых по обоим контурам
  • Расходы (или Q + один из ΔT)
  • Δp доп по обоим контурам
  • Pmax, Tmax, материалы (если есть требования)
  • Требования по загрязнению/фильтрации и режимам (минимальная нагрузка)

Типовые источники данных по задачам

  1. Новое строительство/проект: ТЗ + теплотехника + гидравлика
  2. Модернизация ИТП: архив теплосчетчика, журналы, замеры Δp до/после, фактические температуры.
  3. Технологический контур: данные от технолога (режимы), паспорт среды, ограничения по Δp от механиков/энергетиков.