Пластинчатый теплообменник: расчёт по LMTD
Что такое среднелогарифмический температурный напор, от чего зависит площадь теплообмена и почему ПТО компактнее кожухотрубных.
Тепловой баланс
Теплообменник передаёт тепло от греющей среды к нагреваемой: Q = U·A·ΔTср, где Q — нагрузка (кВт), U — коэффициент теплопередачи, A — площадь, ΔTср — средний температурный напор.
Среднелогарифмический напор (LMTD)
Профиль температур по длине аппарата нелинейный, поэтому используют не среднее арифметическое, а LMTD: ΔTср = (ΔT1 − ΔT2) / ln(ΔT1/ΔT2). Отсюда требуемая площадь: A = Q·1000 / (U·ΔTср), м².
Почему ПТО компактнее
У пластинчатых теплообменников коэффициент U в разы выше, чем у кожухотрубных (для воды-воды обычно 3000–7000 Вт/м²·°C) — за счёт турбулизации потока на гофрированных пластинах. Поэтому при той же нагрузке ПТО заметно меньше и легче.
Недогрев и стоимость
Чем меньше требуемый минимальный температурный напор между средами, тем больше нужна площадь и число пластин — слишком малый недогрев (1–2 °C) резко удорожает аппарат. Это всегда компромисс между эффективностью и ценой.