Тонкости расчета

Желание сэкономить и получить максимум за минимальные деньги – вполне естественное стремление, как в бытовой жизни, так и в работе. Поэтому «Этра», работая с теплообменниками уже много лет, с полным пониманием относится к тому, что покупатель не принимает решение «наобум», а постоянно сравнивает наше предложение с другими производителями и поставщиками теплообменников, отправляя свои исходные параметры на расчет по нескольким адресам.
Стоимость теплообменного аппарата, полученная в результате расчетов, выполненных несколькими производителями, может быть очень разной. Формируется она в результате влияния двух составляющих  - коммерческой и инженерной.
Коммерческую сторону вопроса анализировать и сравнивать довольно сложно – у каждого своя «кухня» из ценовой политики, коммерческих планов, валютных курсов, условий, связанных с предоставлением скидок, рассрочек, и т.д.
В данной публикации нам хотелось бы остановиться подробно на инженерной составляющей, включающей в себя множество факторов, влияющих на стоимость теплообменника как в большую, так и в меньшую сторону. Тема интересна еще и потому, что в полной мере раскрывает смысл поговорки про бесплатный сыр, ведь зачастую низкая цена обусловлена значительным ухудшением параметров аппарата. Впрочем, давайте разбираться подробно, а там уж будем делать выводы.
Фактор 1 – Толщина и материал теплообменных пластин
Пожалуй, самый очевидный фактор, по которому стоимость «одного и того же» аппарата может существенно отличаться – это толщина пластины. Все просто: чем толще пластины – тем дороже теплообменник, чем они тоньше – тем и аппарат дешевле. И не просто из-за большей массы используемого для изготовления пластин металла, но еще и потому, что теплопередача через более толстую стенку будет хуже, а значит и для обеспечения необходимой мощности аппарата пластин нужно больше. Как правило, используются пластины толщиной 0,5 мм, при высоком рабочем давлении и в теплообменных аппаратах больших типоразмеров с большими ДУ (от 150) – 0,6 мм, в некоторых случаях – 0,4 мм (давление 10 кгс/см2 и не более ДУ 150). Здесь важно понимать, что ресурс теплообменного аппарата с тонкими пластинами будет существенно ниже, и уж точно совершенно недопустимо использовать пластины толщиной 0,4 при давлении выше 10 кгс/см2 и на больших диаметрах.
Еще один момент, на который не сразу обращают внимание, но он имеет важнейшее значение – материал пластин. Традиционно применяется нержавеющая сталь AISI316, но у некоторых производителей можно встретить и сорт AISI304, который значительно дешевле за счет более низкого содержания никеля и молибдена, которые «отвечают» за коррозионную стойкость стали. Для идеально чистых сред это не так страшно, а вот в системах горячего водоснабжения, где присутствует хлор, это критично. Здесь можно порекомендовать только одно: внимательно смотрите в расчет производителя и обратите внимание на указанный сорт стали.
Фактор 2 – Рабочее давление
Собственно, рабочее давление – один из ключевых параметров, определяющих тип, размер и стоимость теплообменного аппарата. И если этот параметр четко известен заказчику, и он указывается в расчетном листе – тут шутить никто не рискнет. А вот если величина рабочего давления не задана, то демпингующий производитель обязательно укажет минимальное рабочее давление – 10, а то и 6 кгс/см2. Естественно, что чем ниже давление, тем дешевле будет аппарат - можно использовать более тонкие плиты и теплообменные пластины. Поэтому нужно внимательно проверить, соответствует ли указанное в расчете рабочее давление вашим задачам.
Фактор 3 - Коэффициент теплопередачи
Данный параметр несколько сложнее и не так однозначен. Коэффициент теплопередачи, выражаемый в Вт/м.кв.*К,  не задается, а рассчитывается программно, и зависит от многих факторов: от мощности теплообменника, температурной дельты, величины запаса, величины расхода, диаметра присоединения, скорости течения жидкости и т.д. В общем и целом - чем коэффициент теплопередачи выше, тем лучше:  тем эффективнее работает теплообменный аппарат, и тем дешевле будет теплообменник на необходимую нам мощность. Это с одной стороны.
С другой, коэффициент теплопередачи тем выше, чем выше скорость течения жидкости в каналах (высокая скорость означает интенсивный теплообмен), а чтобы увеличить скорость, нам нужно уменьшить количество каналов, то есть, фактически, сократить число пластин. Однако при высоком коэффициенте существенно возрастает скорость образования отложений солей кальция и магния. Таким образом, сам теплообменник будет дешевле, но в эксплуатации он окажется дороже, поскольку забиваться будет быстрее, а разборная чистка – не самое дешевое удовольствие.
И еще один момент: необходимо помнить, что чудес не бывает: разборный пластинчатый теплообменный аппарат сам по себе очень эффективен, но коэффициент, превышающий примерно 7000 Вт/м.кв2*К (нам приходилось встречать значения до 10 000!) должен вызвать сомнения и настороженность, которые не должны развеиваться пространными объяснениями производителя по поводу уникального рельефа пластин и т.д.
Несмотря на сложность вопроса, основной вывод достаточно прост: коэффициент теплопередачи в расчетах не должен быть значительно выше 7000 Вт/ м.кв.*К.
Фактор 4 – Запас поверхности теплообмена
Далеко не всегда этот параметр однозначно указывается заказчиком. Соответственно, производитель теплообменника устанавливает его сам для выполнения расчета. Как правило, серьезные производители не скупятся и берут 10-15% запаса по поверхности. А те, у кого основная цель – максимально удешевить аппарат, устанавливает запас, равный или приближающийся к нулю. Многие эксперты считают, что запас на уровне 0 – даже не экономия, а просто обман покупателя, поскольку существуют такие факторы, как загрязнения поверхности, погрешности в расчете нагрузок, недогрев теплоносителя и прочее-прочее, поэтому теплообменник, посчитанный с нулевым запасом прочности, с высокой вероятностью просто не будет работать. Такой шаг возможен только в том случае, если на этом настаивает сам покупатель.
Зависимость стоимости аппарата от величины запаса совершенно однозначная: чем выше запас, тем больше пластин необходимо, и тем теплообменник дороже. Вывод не менее очевиден: здесь уж заказчику, то есть вам, нужно будет решить, что важнее – максимальная экономия или высокая надежность. И при сравнении расчетов различных производителей – обязательно обращайте внимание на этот параметр, который на первый взгляд может показаться не слишком важным.
Фактор 5 – Потери давления
? р – величина потери давления или потери напора (измеряемая в м.в.с. или в Па), от которой в значительной степени зависит стоимость теплообменного аппарата, и которая задается заказчиком при заполнении опросного листа.
Более жесткие ограничения по допустимым потерям напора требуют применения теплообменника с бОльшим количеством пластин, а чем больше допустимые потери давления, тем более компактный – а значит дешевый – теплообменник может использоваться.
Объясняется это очень просто: чем больше в теплообменнике пластин, тем больше между ними каналов, а значит тем легче (с меньшим сопротивлением) по ним проходит определенный объем жидкости, и тем меньше потери давления.
Тут можно порекомендовать проявлять бдительность и сверять расчетные потери давления с той величиной, которую вы указывали в опросном листе, чтобы у производителя не было соблазна «слегка» завысить допустимые потери давления, тем самым удешевив аппарат. Ведь в ряде случаев величина потерь давления является критичной.
Фактор 6 – Диаметр присоединения
Условный диаметр или диаметр присоединения – параметр, который определяется расчетно и зависит от заданных заказчиком параметров. Бывает, что расчет дает однозначный результат по необходимому ДУ, тут ничего не изменишь. Но нередко случается, что согласно расчетам возможно применение двух типоразмеров, отличающихся диаметром присоединения.  И если можно применить меньший диаметр – то зачастую так и поступают. Например, если вместо ДУ100 выбрать ДУ65, экономия получится существенная. Зависимость в стоимости самая прямая: чем больше диаметр патрубков присоединения, тем больше типоразмер пластин, и тем теплообменник дороже. И наоборот: чем меньше диаметр – тем теплообменник дешевле.
Здесь важно помнить, что при существенном сужении проходного сечения скорость жидкости возрастает, что неизбежно приведет к дополнительным потерям давления. А при долгой эксплуатации возможно разрушение пластины вокруг проходного сечения.
Итак, подведем краткое резюме. Чтобы сделать честное сравнение нескольких предложений и продуманный выбор теплообменного аппарата, в расчете следует обратить внимание на следующие параметры и их полное соответствие вашей задаче:
1.    Материал и толщина пластин: сталь AISI316, толщина (начиная со средних типоразмеров) – не менее 0,5 мм;
2.    Рабочее давление: должно соответствовать вашим параметрам;
3.    Коэффициент теплопередачи: должен быть максимально приближен к 7000 Вт/м.кв2*К (это означает эффективность теплообменника не в ущерб другим его параметрам);
4.    Запас поверхности: должен соответствовать вашей задаче, как правило – 10-15%, нулевой запас крайне нежелателен;
5.    Потери давления: величина должна соответствовать заданной вами;
6.    Диаметр присоединения: слишком маленький ДУ может привести к избыточным потерям давления и слишком быстрому износу пластин.
Выбор исключительно на основании стоимости может быть фатальным: помимо понимания уровня цены необходимо разобраться, на чем она основана, и внимательно изучить расчеты. А команда «Этры», как всегда, желает вам удачи, успехов и всегда делать правильный выбор!

Подписывайтесь и будьте с нами:

Последнее изменение: 06.05.2015

 

Статья размещена ООО «Этра».

Назад ко всем статьям