РАСЧЕТ ПЛАСТИНЧАТЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВ В ПРОГРАММЕ CAS200
СОДЕРЖАНИЕ
Работа с программой CAS
Интерфейс программы расчета
Исходные данные
Результаты расчета
Дополнительная информация
Группинг каналов3
Ввод исходных данных для расчета пластинчатых теплообменников
Методика расчета теплообменников для систем отопления и ГВС
Расчет теплообменника отопления на зимний режим. . 4
Проверка теплообменника отопления на переходный период
Расчет 2-х ступенчатой схемы ГВС. 5
Расчет ГВС моноблок РАБОТА С ПРОГРАММОЙ CAS200
Поменять единицы измерения можно при помощи меню Setting/Units. Если тепловая нагрузка дана в Мкал/ч, необходимо выбрать Metric, если в КВт, то SI/Hour (либо SI/Second). При этом также меняются единицы измерения потерь напора, соответственно это будут либо метры водяного столба, либо кПа. Для того, чтобы поменять единицы измерения расхода, нужно в меню Setting/Flow выбрать либо объемный (Volume flow – м3/ч), либо массовый (Mass flow – кг/с).
Рис.1
ИТЕРФЕЙС ПРОГРАММЫ РАСЧЕТА
Интерфейс – Исходные данные (Рис.2)
1- Вид расчета (Проектирование/Проверочный)
2- Тепловая нагрузка
3- Греющая среда
4- Расход по греющей среде
5- Потери напора по греющей среде
6- Температура греющей среды вход
7- Температура греющей среды выход
8- Вид процесса греющая сторона
9- Развернуть результата расчета
10- Вид процесса нагреваемая сторона
11- Установка направления потоков
12- Температура нагреваемой среды
13- Температура нагреваемой среды выход
14- Нагреваемая среда
15- Расход по нагреваемой среде
16- Потери напора по нагреваемой среде
17- Выбор типа теплообменника
18- Коэффициент запаса
19- Материал пластин
20- Меню Группировка пластин
21- Запуск расчета Рис.2
22- Толщина пластин
23- Меню Дополнительная информация
24- Расчет бассейнов
Интерфейс – Результаты расчета (Рис.3)
1- Количество теплообменников в параллель
2- Тип выбранного теплообменника
3- Количество пластин
4- Площадь теплопередающей поверхности
5- Толщина пластин
6- Материал пластин
7- Свернуть результаты расчета
8- Коэффициент запаса
9- Коэффициент теплопередачи
10-Данные по греющей стороне
11- Данные по нагреваемой стороне
12- Рабочая температура
13- Рабочее давление
14- Потери напора
15- Группировка каналов
16- Потери напора в портах и соединениях
17- Скорость в соединениях
18- Меню Дополнительная информация Рис.3
19- Меню Физические свойства сред
Меню Дополнительная информация (Рис.4)
1- Фактор загрязнения (не заполнять)
2- Минимальная ширина канала (не заполнять)
3- Минимальное напряжение на стенке (не заполнять)
4- Соотношение давления расчетного/
испытания (не заполнять)
5- Количество теплообменников
6- Макс. кол-во пластин в одном теплообменнике
7- Данные по греющей стороне
8- Данные по нагреваемой стороне
9- Рабочая температура (мин/макс)
10- Рабочее давление
11- Максимальная скорость в патрубках
12- Диаметр входных патрубков
13- Диаметр выходных патрубков Рис.4
14- Число входных патрубков
15- Число выходных патрубков
Меню Группинг каналов (Рис.5)
1- Варианты группинга
2- Группинг выбирается автоматически
3- Количество ходов
4- Количество пластин
5- Тип каналов
6- Смешанная группировка разрешена
7- Группировка симметричная
Варианты группинга:
1а - разрешен только один тип канала, и в случае многоходового аппарата все ходы идентичны
1б - разрешены два различных типа канала, и в случае многоходового аппарата все ходы идентичны
1в - разрешен только один тип канала, и в Рис.5
случае многоходового аппарата ходы не идентичны
ВВОД ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ДЛЯ РАСЧЕТА ПЛАСТИНЧАТЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВ
Для создания нового расчета в поле (2) необходимо выбрать “New Item”. Для расчета разборного теплообменника в поле (3) необходимо выбрать “PHE”, для расчета паяного -“BHE”.
Рис.6
Новую аппликацию для расчета теплообменника можно открыть, нажав на конку Duty Design (1) в верхнем левом углу экрана.
Исходные данные (см. Рис. 2):
Окно 1 “Вид расчета” Выбрать “Design”. Данный вид расчета используется при известных исходных данных для подбора теплообменника. “Rating” является проверочным расчетом и используется при необходимости проверки уже подобранного теплообменника на другие режимы работы.
Окно 2 “Тепловая нагрузка” Вводится значение тепловой нагрузки, если задан расход по нагреваемой стороне, нагрузка определяется автоматически из балансовых уравнений
Окно 6,7,12,13 “Температура” Вводятся значения соответствующих температур
Окно 11 “Cocurrent –направление движения потоков” По умолчанию устанавливается противоток, для установки прямотока щелчком мыши устанавливается галочка
Окно 5,16 “Потери напора” Вводятся значения максимально допустимых потерь давления по сторонам Окно 18 “Коэффициент запаса” Устанавливается необходимый запас поверхности теплообменника. По умолчанию запас равен 0.
Окно 17 “Выбор типа теплообменника” В зависимости от начальных условий, выбрать тип теплообменника: “Gasketed”- разборный, “Сu-Brased” - меднопаяный. Также существует возможность выбрать необходимую тип теплообменника, например, M6. В этом случае, результатом расчета будет только теплообменник данного типа.
Окно 19 “Материал пластин” Для разборных теплообменников стандартный материал пластин – нержавеющая сталь AISI 316.
Окно 22 “Толщина пластин” Для разборных теплообменников стандартная толщина – 0,5мм.
Окно 23 “Меню Дополнительная информация” При помощи копки “More” открывается окно “Дополнительная информация”, в котором необходимо установить значения максимальных температур и давления по каждой из сторон (п.9 и п.10 данного окна).
Окно 21 “Запуск расчета” При нажатии данной клавиши программа произведет расчет теплообменника.
Для сохранения результатов расчета необходимо выбрать “File/Save..” или “Save as..” В появившемся окне нужно ввести название расчета и нажать ОК. Для того, чтобы открыть сохраненный расчет, необходимо выбрать его в меню (2) предыдущего рисунка.
Для того, чтобы распечатать расчет, необходимо открыть окно расчета, выбрать “Filе/Print”. В открывшемся окне “Print” щелчком мыши необходимо выбрать “Castomer Technical Specification” и установить в окне “Layout” нужную аппликацию. Нажатием клавиши “Edit” можно вывести расчет на экран для просмотра или редактирования, клавиша “Print” служит для распечатки расчета.
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ТЕПЛООБМЕННИКОВ ДЛЯ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ И ГВС
Расчет теплообменника отопления на зимний режим
1. Открыть новую аппликацию в режиме Design.
2. Ввести данные: нагрузку, температуру входа и выхода греющей и нагреваемой среды, потери напора по обеим сторонам, при необходимости ввести значение запаса поверхности.
3. Нажать копку More, в открывшемся окне указать значения максимального давления и максимальной температуры.
4. Нажать кнопку расчета.
5. Сохранить расчет.
Проверка теплообменника отопления на переходный период
1. Открыть копию предыдущей аппликации. Для этого необходимо открыть основной расчет и снова нажать кнопку Duty Design в верхнем левом углу основного окна программы. При этом откроется новая аппликация, которая будет являться точной копией предыдущей.
2. Выбрать режим Rating
3. Убрать тепловую нагрузку и расход по греющей стороне, при этом расход по нагреваемой стороне остается прежним, подставить новые значения температуры для точки излома.
4. Нажать кнопку расчета.
5. Если запас поверхности получился отрицательным или потери напора выше первоначального значения, необходимо добавить пластины. При этом меняется группинг теплообменника. Для этого необходимо нажать кнопку Grouping и путем добавления пластин добиться уменьшения величин потерь до заданного значения. Для увеличения запаса поверхности, как правило, используются H пластины.
6. Сохранить проверочный расчет.
7. Если группинг теплообменника в проверочном расчете поменялся, вернуться к основному расчету, перевести его в режим Rating и установить группинг из проверочного расчета.
8. Сохранить основной расчет.
Расчет 2-х ступенчатой схемы ГВС
Тепловой расчет всегда производится на летний режим!
1. Открыть новую аппликацию в режиме Design.
2. Ввести данные: нагрузку, температуру входа и выхода греющей и нагреваемой среды, потери напора по обеим сторонам. В нашем примере примем наиболее часто встречающийся температурный график 70/30 5/60. Не нажимая кнопки расчета получаем величины расходов по греющей и нагреваемой сторонам.
3. Для расчета двухступенчатой схемы нужно раз нагрузку по ступеням в соотношении 70/30 (разбивка по ступеням может быть 70/30, 60/40, 50/50 в зависимости от региона). Для этого необходимо открыть новую аппликацию в режиме Design, которая будет являться расчетом ГВС 2 ступени. В данную аппликацию подставляем нагрузку 2-й ступени ГВС, равную (в нашем примере 30%) от общей нагрузки расходы по греющей и нагреваемой сторонам из первой аппликации, а также температуру входа греющей и выхода нагреваемой сред. Температура входа греющего теплоносителя нам известна, т. к. этот параметр задается температурным режимом работы тепло - Рис.7
сети, а температура выхода нагреваемой
среды определяется СНиП и равна 60°C. Значения двух других температур определятся автоматически из балансовых уравнений. Потери напора также разбиваются исходя их принятой пропорции – также приблизительно 30 % от общего значения.
4. Нажать кнопку расчета. Cохранить как ГВС 2 ступень.
5. 
Открыть новую аппликацию в режиме Design, которая будет являться расчетом ГВС 1 ступени. В данную аппликацию подставляем нагрузку 1-й ступени ГВС, равную (в нашем примере 70%) от общей нагрузки, потери напора приблизительно 70% от общего значения, расходы по греющей и нагреваемой сторонам из первой аппликации, а также температуру выхода греющей и входа нагреваемой сред. Температура выхода греющего теплоносителя нам известна, т. к. этот параметр задается температурным режимом работы теплосети, а температура входа нагреваемой среды – в данном случае температура холодной воды, которая также известна.
6. Нажать кнопку расчета. Cохранить как ГВС 1 ступень.
7. Открыть копию аппликации ГВС 1 ступени для проверки работы гидравлики в отопительный период (к расходу по греющей стороне добавляется «обратка» из системы отопления).
8. Перевести копию в режим Rating
9. Удалить температуру выхода греющей среды и заново ввести температуру входа греющей среды. В поле расхода греющей среды подставляем суммарное значение расходов греющей стороны и расхода обратной воды из системы отопления. Если расход воды из системы отопления неизвестен, то в поле расхода греющей стороны подставляем расход по нагреваемой стороне, умноженный на 3.
10. Нажать кнопку расчета и посмотреть потери напора. Как правило, потери возрастают. Для того, чтобы потери напора не превысили максимально допустимого значения, следует изменить группинг теплообменника ГВС 1 ступени. Для этого необходимо нажать кнопку Grouping и путем добавления пластин добиться уменьшения величин потерь до заданного значения. Для уменьшения потерь напора, как правило, используются L пластины. На отрицательные значения запаса поверхности и значения температур не обращаем внимания, т. к. в данном случае производится проверка только на гидравлический режим.
11. Сохранить проверочный расчет
12. Вернуться к основному расчету ГВС 1 ступени, перевести его в режим Rating и установить группинг из проверочного расчета
13. Сохранить основной расчет
Расчет ГВС моноблок
1. Открыть новую аппликацию в режиме Design
2. Ввести данные: нагрузку, температуру входа и выхода греющей и нагреваемой среды, потери напора по обеим сторонам.
3. Нажать кнопку Grouping, и нажав на кнопку в верхнем левом углу окна (Рис.5 п.1а), принудительно установить число ходов, равное 2-м. Также в данном окне необходимо убрать флажок с пункта ”Mixed is allowed”(Рис.5 п.6) .
4. Нажать кнопку расчета. При этом программа выберет двухходовой теплообменник, первая часть которого является второй ступенью ГВС, а вторая – первой ступенью.
5. Открыть копию аппликации ГВС моноблок и перевести в режим Rating. Нажав кнопку Grouping, ввести группинг только «1 ступени», смоделировав ее путем выбора группинга второй части теплообменника.
6. В поле расхода греющей среды подставляем суммарное значение расходов греющей стороны и расхода обратной воды из системы отопления. Если расход воды из системы отопления неизвестен, то в поле расхода греющей стороны подставляем расход по нагреваемой стороне, умноженный на 3.
7. Нажать кнопку расчета и посмотреть потери напора. Как правило, потери возрастают. Для того, чтобы потери напора не превысили максимально допустимого значения, следует изменить группинг теплообменника ГВС 1 ступени. Для этого необ - Рис.8
ходимо нажать кнопку Grouping и путем добав-
ления пластин добиться уменьшения величин потерь до заданного значения. Для уменьшения потерь напора, как правило, используются L пластины. На отрицательные значения запаса поверхности и значения температур не обращаем внимания, т. к. в данном случае производится проверка только на гидравлический режим.
8. Сохранить проверочный расчет
9. Вернуться к основному расчету ГВС моноблок, перевести его в режим Rating и установить группинг из проверочного расчета модели 1-й ступени.
10. Сохранить основной расчет как ГВС моноблок.
