«Χρειάζομαι έναν εναλλάκτη 40 kW». Είναι αρκετό για να επιλεγεί το σωστό μοντέλο;

Όχι.

Τα kW προσδιορίζουν τη θερμική ισχύ που θέλουμε να μεταφέρουμε, αλλά δεν περιγράφουν τις συνθήκες στις οποίες πρέπει να λειτουργήσει ο εναλλάκτης. Ο εναλλάκτης δεν παράγει θερμότητα — τη μεταφέρει από ένα ρευστό σε ένα άλλο.

Η απόδοσή του εξαρτάται από τις θερμοκρασίες, τις παροχές, τις ιδιότητες των ρευστών και τα υδραυλικά χαρακτηριστικά των δύο κυκλωμάτων. Ένας εναλλάκτης που αποδίδει 40 kW σε συγκεκριμένες συνθήκες δεν αποδίδει απαραίτητα 40 kW σε διαφορετική εγκατάσταση.

Ας εξετάσουμε δύο ενδεικτικές εφαρμογές νερού–νερού:

Εφαρμογή Α: Θερμό κύκλωμα: είσοδος → έξοδος 80 → 60°C  //  Ψυχρό κύκλωμα: είσοδος → έξοδος 30 → 40°C

Εφαρμογή Β: Θερμό κύκλωμα: είσοδος → έξοδος 50 → 45°C //  Ψυχρό κύκλωμα: είσοδος → έξοδος 40 → 45°C

Και στις δύο περιπτώσεις ζητάμε 40 kW. Στη δεύτερη, όμως, οι θερμοκρασίες των δύο κυκλωμάτων βρίσκονται πολύ πιο κοντά μεταξύ τους, ενώ απαιτούνται διαφορετικές παροχές. Αυτό σημαίνει διαφορετικές απαιτήσεις θερμικής και υδραυλικής διαστασιολόγησης.

Δεν μπορούμε να θεωρήσουμε ότι το ίδιο μοντέλο καλύπτει και τις δύο εφαρμογές χωρίς υπολογισμό.

 Διαστασιολόγηση πλακοειδούς εναλλάκτη θερμότητας: απαιτούμενα δεδομένα επιλογής

Η επιλογή ενός πλακοειδούς εναλλάκτη απαιτεί θερμικό και υδραυλικό υπολογισμό, καθώς και έλεγχο της καταλληλότητας των υλικών κατασκευής για τα διακινούμενα ρευστά. Η αναφορά «εναλλάκτης 40 kW» δεν αποτελεί πλήρη τεχνική προδιαγραφή. Προσδιορίζει μόνο το απαιτούμενο θερμικό φορτίο, χωρίς να καθορίζει τις συνθήκες υπό τις οποίες πρέπει να μεταφερθεί.

Η μεταφερόμενη ισχύς ενός συγκεκριμένου εναλλάκτη μεταβάλλεται ανάλογα με τις θερμοκρασίες εισόδου, τις παροχές, τις θερμοφυσικές ιδιότητες των ρευστών και την κατάσταση των επιφανειών εναλλαγής.

Επομένως, η αναγραφόμενη απόδοση σε kW έχει νόημα μόνο όταν συνοδεύεται από τις αντίστοιχες συνθήκες υπολογισμού.

1. Περιγραφή εφαρμογής και συνθηκών λειτουργίας

Για την έναρξη της επιλογής απαιτείται περιγραφή της εγκατάστασης και του σκοπού του εναλλάκτη: Θέρμανση, ψύξη, παραγωγή ΖΝΧ ή ανάκτηση θερμότητας. Διαχωρισμός κυκλωμάτων με διαφορετικά ρευστά ή πιέσεις. Συνεχής λειτουργία ή θέρμανση/ψύξη αποθηκευμένου όγκου σε καθορισμένο χρόνο. Νέα εγκατάσταση ή αντικατάσταση υφιστάμενου εξοπλισμού. Ένα ή περισσότερα σημεία λειτουργίας, όπως χειμερινή και θερινή λειτουργία. Μεταβολές φορτίου, θερμοκρασιών και παροχών κατά τη λειτουργία. Η διαστασιολόγηση πρέπει να καλύπτει τα απαιτούμενα σημεία λειτουργίας και όχι μόνο μία ονομαστική κατάσταση.

2. Ρευστά και θερμοφυσικές ιδιότητες

 Απαιτείται ακριβής προσδιορισμός του ρευστού σε κάθε πλευρά. Για διαλύματα γλυκόλης δηλώνονται το είδος της γλυκόλης, η συγκέντρωση και η βάση έκφρασής της —κατά μάζα ή κατ’ όγκο— καθώς και τα διαθέσιμα στοιχεία του εμπορικού προϊόντος. Για ειδικά ρευστά χρειάζονται, όπου δεν υπάρχουν διαθέσιμα στη βάση δεδομένων του λογισμικού: Πυκνότητα. Ειδική θερμοχωρητικότητα. Δυναμικό ιξώδες. Θερμική αγωγιμότητα. Οι ιδιότητες πρέπει να αντιστοιχούν στο εύρος θερμοκρασιών της εφαρμογής. Στοιχεία όπως η παρουσία στερεών, η συγκέντρωση χημικών ουσιών και η διαβρωτικότητα αξιολογούνται επιπλέον για την επιλογή καναλιών, πλακών και παρεμβυσμάτων. Ο θερμικός υπολογισμός δεν υποκαθιστά τον έλεγχο χημικής συμβατότητας των υλικών.

3. Θερμικό πρόγραμμα και παροχές

 Το θερμικό πρόγραμμα περιγράφει τις θερμοκρασίες εισόδου και εξόδου των δύο ρευστών στα στόμια του εναλλάκτη.

Δεδομένο: Θερμή πλευρά Ψυχρή πλευρά Ρευστό και συγκέντρωση … … Θερμοκρασία εισόδου … °C … °C Θερμοκρασία εξόδου … °C … °C Παροχή, εφόσον είναι γνωστή … m³/h ή kg/h … m³/h ή kg/h

Δηλώνεται επίσης η απαιτούμενη ισχύς σε kW, εφόσον είναι γνωστή.

Για εφαρμογές υγρού–υγρού, ενδεικτικά επαρκείς συνδυασμοί θερμικών δεδομένων είναι:

Ισχύς και τέσσερις θερμοκρασίες.

Τέσσερις θερμοκρασίες και μία παροχή.

Ισχύς, δύο θερμοκρασίες εισόδου και δύο παροχές.

Τα δεδομένα πρέπει να ικανοποιούν το θερμικό ισοζύγιο. Εάν δοθούν ταυτόχρονα ισχύς, όλες οι θερμοκρασίες και όλες οι παροχές, ελέγχεται η μεταξύ τους συμφωνία. Πρέπει επίσης να διευκρινίζεται ποια μεγέθη είναι δεσμευτικά και ποια μπορούν να μεταβληθούν. Για παράδειγμα, μια παροχή μπορεί να περιορίζεται από υφιστάμενο κυκλοφορητή, ενώ μια θερμοκρασία εξόδου να αποτελεί απαράβατη απαίτηση της διεργασίας.

4. Μέγιστη επιτρεπόμενη πτώση πίεσης

Απαιτείται η μέγιστη επιτρεπόμενη πτώση πίεσης Δp, χωριστά για κάθε πλευρά και στην αντίστοιχη παροχή σχεδιασμού. Η τιμή αυτή επηρεάζει τη γεωμετρία των πλακών, τον αριθμό των παράλληλων καναλιών, τις διαδρομές και τις συνδέσεις. Πρέπει να διευκρινίζεται αν το όριο αφορά τη συνολική πτώση πίεσης μεταξύ των στομίων του εναλλάκτη, συμπεριλαμβανομένων των συνδέσεων. Η στατική πίεση λειτουργίας δεν είναι διαθέσιμο μανομετρικό και δεν προσδιορίζει την επιτρεπόμενη πτώση πίεσης. Αν η Δp δεν είναι γνωστή, απαιτείται αξιολόγηση του κυκλοφορητή και των υπόλοιπων αντιστάσεων του δικτύου, σε συνεργασία με τον μελετητή.

5. Πιέσεις και θερμοκρασίες σχεδιασμού

Για κάθε κύκλωμα δηλώνονται:

Πίεση λειτουργίας.

Απαιτούμενη πίεση σχεδιασμού.

Ελάχιστη και μέγιστη θερμοκρασία.

Τυχόν ειδικές συνθήκες, όπως κενό, κύκλοι θερμικής απολύμανσης ή καθαρισμού.

Οι συνθήκες αυτές καθορίζουν τις απαιτήσεις μηχανικής αντοχής και την καταλληλότητα των υλικών στεγανοποίησης. 

6. Ποιότητα ρευστών, επικαθίσεις και καθαρισμός

Για το νερό αξιολογούνται, ανάλογα με την εφαρμογή, η σκληρότητα, τα χλωριόντα, το pH, τα χημικά πρόσθετα και τα αιωρούμενα στερεά. Χρειάζονται επίσης πληροφορίες για: Ιστορικό επικαθίσεων ή απόφραξης. Υφιστάμενη φίλτρανση και επεξεργασία νερού. Μέθοδο και συχνότητα καθαρισμού. Καθαριστικά διαλύματα, συγκεντρώσεις και θερμοκρασίες. Απαιτούμενο συντελεστή επικαθίσεων ή περιθώριο σχεδιασμού, εφόσον ορίζεται στη μελέτη. Το περιθώριο επιλογής πρέπει να είναι τεκμηριωμένο. Η αυθαίρετη αύξηση του αριθμού πλακών δεν αποτελεί από μόνη της εγγύηση καλύτερης λειτουργίας.

7. Κατασκευαστικές απαιτήσεις και εγκατάσταση

Στην τελική επιλογή συνεκτιμώνται:

Υλικά πλακών, παρεμβυσμάτων και συνδέσεων.

Τύπος, ονομαστική διάμετρος και κλάση πίεσης συνδέσεων.

Απαιτήσεις υγιεινής, πιστοποιήσεων ή κατασκευής διπλού τοιχώματος.

Διαθέσιμες διαστάσεις και χώρος ανοίγματος/συντήρησης.

Θερμομόνωση και, σε ψυχρές εφαρμογές, αντιμετώπιση συμπυκνώσεων.

Δυνατότητα μελλοντικής επέκτασης, όπου προβλέπεται.

Εφαρμογές με δοχείο αποθήκευσης ή παραγωγή ΖΝΧ

Για θέρμανση αποθηκευμένου όγκου απαιτούνται ο όγκος, η αρχική και η τελική θερμοκρασία, ο επιθυμητός χρόνος θέρμανσης και τυχόν ταυτόχρονη κατανάλωση. Κατά τη φόρτιση ενός δοχείου, η θερμοκρασία επιστροφής προς τον εναλλάκτη μεταβάλλεται. Επομένως, η ισχύς δεν παραμένει κατ’ ανάγκη σταθερή σε όλη τη διάρκεια της φόρτισης.

Για στιγμιαία παραγωγή ΖΝΧ χρειάζονται η παροχή αιχμής, η θερμοκρασία κρύου νερού και η επιθυμητή θερμοκρασία παραγωγής, μαζί με τις διαθέσιμες συνθήκες της πηγής θερμότητας.

Τα λίτρα ενός δοχείου ή ο αριθμός δωματίων ενός ξενοδοχείου δεν επαρκούν, από μόνα τους, για τελική επιλογή εναλλάκτη. Αντικατάσταση υφιστάμενου εναλλάκτη

Για έλεγχο αντικατάστασης ζητούνται:

Κατασκευαστής, πλήρης κωδικός και φωτογραφία πινακίδας.

Αρχικό φύλλο θερμικού υπολογισμού, εφόσον υπάρχει.

Πραγματικές θερμοκρασίες, παροχές και πιέσεις λειτουργίας.

Υλικά, συνδέσεις και διαθέσιμες διαστάσεις.

Αιτία αντικατάστασης και τυχόν αλλαγές στις απαιτήσεις.

Η ταυτοποίηση του υπάρχοντος μοντέλου δεν αποδεικνύει ότι η αρχική επιλογή παραμένει κατάλληλη για τις σημερινές συνθήκες.

Τι πρέπει να περιλαμβάνει η τελική επιλογή

Μια τεκμηριωμένη επιλογή προσδιορίζει:

Μοντέλο και διαμόρφωση εναλλάκτη.

Θερμική ισχύ στις δηλωμένες συνθήκες.

Ρευστά, θερμοκρασίες και παροχές και των δύο πλευρών.

Υπολογισμένες πτώσεις πίεσης.

Υλικά κατασκευής και όρια πίεσης/θερμοκρασίας.

Παραδοχές, περιθώρια και ειδικές απαιτήσεις του υπολογισμού.

Το ζητούμενο δεν είναι απλώς «ένας εναλλάκτης 40 kW», αλλά ένας εναλλάκτης που μεταφέρει 40 kW στο συγκεκριμένο θερμικό πρόγραμμα, με τις διαθέσιμες παροχές και εντός των επιτρεπόμενων πτώσεων πίεσης.

Για την επιλογή πλακοειδούς εναλλάκτη Cipriani PHE, αποστείλετε στη ΓΑΒΡΙΕΛΑΤΟΣ ΕΠΕ τα διαθέσιμα δεδομένα λειτουργίας, το υδραυλικό σχέδιο και τις απαιτήσεις της μελέτης.

Όσα στοιχεία δεν είναι γνωστά πρέπει να δηλώνονται ως εκκρεμή και να επιβεβαιώνονται πριν από την οριστικοποίηση της επιλογής.

Για τον υπολογισμό ενός πλακοειδούς εναλλάκτη θερμότητας απαιτούνται τα εξής μεγέθη:

• Τέσσερα από τα ακόλουθα μεγέθη:  θερμοκρασία εισόδου πρωτεύοντος, θερμοκρασία εξόδου πρωτεύοντος, θερμοκρασία εισόδου δευτερεύοντος, θερμοκρασία εξόδου δευτερεύοντος, παροχή  πρωτεύοντος, παροχή  δευτερεύοντος, ισχύς του εναλλάκτη.
• Την πτώση πίεση στο πρωτεύων κύκλωμα.
• Την πτώση πίεση στο δευτερεύων κύκλωμα.

Ζητήστε μας να σας υπολογίσουμε τον βέλτιστο εναλλάκτη για την εφαρμογή σας