Длина змеевика для теплоаккумулятора

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

@Гурзуф, тут смотрели https://www.forumhouse.ru/posts/19185558/ ?
А далее по аналогии.

 

Я понял что на 27квт ТН надо около 3 квадратных метров змеевика с диаметром трубы 25. Пожалуйста поправьте если что. Спасибо!

 

Недостаточно информации.
Кроме мощности для определения площади теплообмена теплообменника требуется знать хотя бы приблизительно средние температуры греющей и нагреваемой сторон.
Для теплового насоса - что имеете в виду?
Испаритель, конденсатор, буфер-аккумулятор для СО, теплообменник-бойлер для ГВС... либо ещё что-то...
Также стоит помнить, что в отличии от котла (электрического или ТТ и пр.) стандартный тепловой насос не может обеспечить на выходе +75С, (кроме спец. исполнения на 134 газу),
соответственно необходимая площадь теплообмена будет несколько иная.

 

В основе полупромышленный кондиционер Митсубиси PUHZ- 250YKA теплообменник Альфа Лаваль 70/50 бак - буфер 300л с одним змеевиком. Разгонять систему буду твердотопливным котлом. В S-танк белорусы ставят максимум 3,2 квадратных метра хватит или нет площади змеевика.

 

Разгонять нужно ТН, а догревать котлом. С +5 до +45С телообменника хватит под ТН. Дальше греть котлом.

 

У меня ТА из еврокуба, без давления. Находится на 1 этаже, к нему подключены без ТО теплые полы 1 и 2 этажа. В таком виде система отработала прошлую зиму без особых проблем (не считая подсоса воздуха из воздухоотводчика 2 этажа).

Фирмачи советуют обязательно ставить ТО, т. к.
1) циркуляционные насосы выдают свои характеристики только если есть минимальное давление 0,5м
2) котлы (любые - электрические, газовые, ТН и тем более ТТ) запрещено эксплуатировать без давления.

Насколько это критично? Действительно нельзя без давления?

 

@Dekabrino, мне предлагают ПТО на номинальные 40 кВт для передачи 10-12 кВт при разнице температур 7-10 градусов. Площадь ПТО - около 0,74 м2
Потянет или нужно мощнее?

ПТО рассматриваю как альтернативу для 20 м нержавейки 32 мм. Для такой трубы площадь около 2 м2, соответственно, при дельте 10 градусов она сможет передать только 6 кВт. А при 5 - 3 кВт.
Это значит, что я теряю 10 градусов ТА, или 4,2*10/1,16=12 кВт*ч, что при моей дельте составляет четверть запасаемой энергии в ТА. При этом цена нержавейки около 9-10 тысяч рублей, плюс работа по ее скручиванию и засовыванию в бак.

В другой фирме посчитали сборный ПТО Ридан, заложили всего 0,25 м2 эффективной площади теплообмена. Почему такая разница в расчетах у разных поставщиков?

Мне где-то попадалась цифра, что ПТО эффективнее змеевиков раз в 5. Если брать ваши цифры в 0,3 кВт/м2/град для змеевика, можно ли брать 1,5 кВт/м2/град для ПТО?

 

@Leo2, для ППТ нужен будет насос, который даст раскрыться его потенциалу, а для нержи в баке нет, это тоже нужно учитывать при расчёте, хотя DC циркуль кушает немного, можно сказать совсем ничего.

У меня Альфа2 между котлом и гидрострелкой в режиме автоадапт кушает 5Вт.

 

Коэффициент теплопередачи теплообменника очень сильно зависит от скорости теплоносителя вдоль поверхности
теплообмена. Самый простой теплообменник это змеевик в ёмкости, более сложный это труба в трубе.
При маленьких скоростях поток ламинарный, то есть практически не перемешивается, около поверхности теплообмена в пограничном слое скорость теплоносителя равна нулю. Для трубы это выглядит так - в центре трубы теплоноситель движется с максимальной скорость, а у стенок с нулевой. Если разделить расход теплоносителя на сечение трубы, то получим среднюю скорость теплоносителя. На самом деле в центре трубы скорость значительно больше, так как у стенок скорость нулевая. Теплоноситель течёт как бы концентрическими слоями, с плавным повышением скорости потока к центральному слою, как бы цепляясь слой за слоем друг за друга из-за вязкости теплдоносителя, но при этом практически не смешиваясь. Теплопередача от слоя к слою происходит только через теплопроводность, которая у воды довольно скромная (около 0,5 Вт/(м2*К).
При ламинарном потоке коэффициент теплопередачи предсказуем и легко вычисляется.
При увеличении скорости потока до определённого предела, который определяется вязкостью теплоносителя и геометрией канала (в общем - числом Рейнольдса) ламинарный поток переходит в турбулентный. Сначала начинают перемешиваться центральные слои потока, а затем и весь поток. С этого момента коэффициент теплопередачи скачкообразно увеличивается (в несколько раз). Для большого диаметра труб пороговая скорость перехода к турбулентности выше, чем у труб меньшего диаметра, также у прямых труб скорость теплоносителя без перехода в турбулентное течение выше, чем у скрученных в спирали.
Для наших условий (небольшие диаметры) и скрученные трубы скорость теплоносителя в трубе должна быть от 1-2 м/с и выше, чтобы получить турбулентный характер потока. В свою очередь турбулентный поток скачкообразно повышает гидравлические потери. Для трубчатых теплообменников приходится идти на компромисс между гидравлическими потерями и коэффициентом теплопередачи. Теоретически сделать теплообменник труба в трубе с коэффициентом теплопередачи более 5 кВт/(м2*К) вполне возможно, путем уменьшения диаметра канала для увеличения скорости в нём, но необходимая мощность насосов на прокачку будут неприемлемой.
Для снижения гидравлических потерь каналы соединяют параллельно, при этом падает скорость, для увеличения скорости снова уменьшают сечение... короче получается практически пластинчатый ТО, но с прямыми каналами.
В ППТО коэффициент теплопередачи до 5 кВт/(м2*К) и выше достигается несколько иным способом.
Классической турбулентности, при которой поток сам начинает перемешиваться под действием сил движения, как таковой в ППТО нет. Теплоноситель перемешивается при многократном изменении направления потока в межпластинчатом пространстве при столкновении с шевронной поверхностью теплообменной поверхности.
Средняя скорость потока между пластин всего 0,2-0,3 м/с, гидравлические потери тоже немалые из-за принудительного многократного изменения направления движения теплоносителя, но всё равно в несколько раз меньше, чем могли бы быть в "труба-в-трубе" при сопоставимом коэффициенте теплопередачи 5 кВт/(м2*К)
При этом ППТО хорошо работает только в узком диапазоне расхода теплоносителя через себя.
Если занижать (меньше расчётного) расход теплоносителя через ППТО, то резко падает коэффициент теплопередачи, так как при снижении скорости в каналах, которая и так довольно небольшая, ухудшается перемешивание.
При увеличении расхода теплоносителя гидравлическое сопротивление быстро растёт, а коэффициент теплопередачи повышается несильно, так как в узких 2-х миллиметровых каналах ППТО уже и при проектной скорости достигается оптимальное перемешивание.
Вот и получается, что при разных условиях характеристики одного и того же ППТО могут отличаться в разы.
Например, ППТО с площадью теплообмена всего 1 м2 легко можно заставить работать с мощностью 300 кВт для подогрева воды ГВС от теплоносителя центрального теплоснабжения.
Греющая вода +140, давление 4-5 бар, чтобы не закипела, на выходе +90С, расход 5 м3/ч,
нагреваемая вода на входе +10С, на выходе +55С, расход 6 м3/ч
Средний температурный напор около 80 К, коэффициент теплопередачи всего 3,7 кВт (м2*К)
Вполне обычные параметры по температурам, давлению и расходам.
Единственно что, так это высоковат полный тепловой поток на 1 м2 поверхности теплообмена.
Но это так, для примера.
Такой ППТО в тепловом насосе можно планировать где-то на 10 кВт, так как негде взять высокий температурный напор, как в примере выше, невозможно получить большой расход без больших гидравлических потерь, да ещё и с помощью циркуляционника. При этом, если расход будет ниже расчётного, так же ниже расчётного окажется и коэффициент теплопередачи, а для получения нужной мощности потребуется больший температурный напор, что приведёт к снижению температуры кипения (если ППТО испаритель) или к повышению температуры конденсации (если ППТО конденсатор)

 

Про насос я понимаю, тут дело в размерах. Для передачи 12 кВт змеевиком при дельте 10 гр. нужно 4 м2 гофротрубы. Это 40 м 32 трубы, будет 30 литров объема. Боюсь, будут проблемы запихнуть ее в бак.

 

Где-то так при возможных потерях давления, которые могут компенсировать циркули.
Хотя от ПТО можно при желании получить и 7 кВт/(м2*К), но потери напора должны быть соответствующие...

 

Спасибо за подробные объяснения. У меня задача - разделить контуры безнапорного ТА и систему отопления с напором. Для этого нужен ТО. В ТА будут температуры от 20 до 60С, эту температуру нужно забирать в ТП (20-35С) и в ГВС (45-60С). Какой вариант - змеевик из гофры в бак, или внешние ППТО или пучкотрубный лучше выбрать? Чтобы и дольше служил, и меньше ломался, и меньше потреблял энергии.

Продавцы хвалят то, что продают. Вот тут пишут что лучше пластинчатые. А тут - что трубчатые. Причем аргументы для одного и того же параметра прямо противоположные. И кому верить (про Мюллера помню - "никому верить нельзя, даже самому себе. Мне можно" )?

Вот что мне программка Ридана насчитала. Расходы и потери напора как сравнить с гофротрубой?


и еще - буду признателен, если поучаствуете здесь https://www.forumhouse.ru/threads/416441/

 

Это не много не верно, особенно про ТТ. Там может быть и без давления.

 

А как верно? Вот тут #21 моя схема, добавил ТО и насос к нему, это лишние 25 тыр. в систему.

 

ПТО площадью 0,7-0,8 м2 при температурном напоре 7-10 градусов вполне обеспечит требуемые 12 кВт., и даже больше сможет, до 20 кВт, при напоре 10К.
При напоре 5К будет около 12 кВт.
Скорость теплоносителя в каналах 0,2-0,25 м/с при расходе 1 м3/ч.
Если увеличить расход, то и коэффициент теплопередачи увеличится, а с ним и мощность.
Вернее не мощность вырастет, а температурный напор упадёт, мощность тут вторична, она зависит от расхода и перепада температур на входе/выходе

Иногда пытаются приладить теплообменник от бассейна.
Привлекает небольшая цена при высокой заявленной мощности
Теплообменники для бассейна имеют небольшую теплообменную площадь при высокой заявленной мощности.
Дело в том, что расчётный температурный напор при подогреве воды довольно высокий. Греющая вода считается имеет температуру +90С, обратка +70. Нагреваемая вода в бассейне около 20С. Отсюда средний температурный напор 55-60К.
Если при работе в системе подогрева бассейна такой теплообменник имеет мощность 40 кВт, то при наших условиях (температурном напоре 5-6К) мощность будет в 10 раз ниже, не выше 4 кВт

Для гофротрубы в ТА коэффициент теплоотдачи можно считать приблизительно 0,5 кВт/(м2*К), это максимум.
Для ППТО реально в среднем получается около 3 кВт/(м2*К).
Для кожухотрубов с гладкими пучками труб или "труба в трубе" около 1 кВт/(м2*К).
Для скоростных кожухотрубов возможно получать коэффициенты соизмеримые с ПТО, это 3 кВт/(м2*К) и даже более.
В таких кожухотрубах используются тонкие нержавеющая трубы с накаткой и оребрением, в отличии от ПТО они имеют намного большую габаритную длину. В некоторых случаях их удобно размещать на стенах. Но цена их на сегодняшний день выше, чем ПТО (за каждый кВт), да и производителей можно по пальцам перечислить и по почте не заказать...
Потери напора для гофры: