Оценка вероятности разморозки водяного теплообменника

Разморозка теплообменника, обдуваемого воздухом отрицательной температуры, может произойти, даже если температура воды на выходе теплообменника выше нуля. Основной причиной разморозки в данном случае может служить существенное снижение расхода воды через какую-либо трубку теплообменника, например, из-за ее загрязнения или замятия. Кроме того, разморозке может способствовать неравномерность потока или температуры обдувающего воздуха, приводящая к неравномерности теплосъема с отдельных трубок теплообменника. Рассмотрим влияние этих факторов с использованием Ск-метода, описание которого можно найти в ряде статей, опубликованных в журнале «Мир климата» (№№ 76, 78, 80, 83, 85), а также на сайте www.antar.ru.

С.А. Лысцев, ООО «АНТАРЕС ПРО»
С.А. Лысцев, ООО «АНТАРЕС ПРО»

При расчете Ск-методом параметров теплообменника, обдуваемого постоянным потоком воздуха, используется следующее выражение ([4], формула (9)):

Оценка вероятности разморозки водяного теплообменника

Здесь Тг и Тх — температура воды на входе и выходе теплообменника соответственно,
То — температура воздуха на входе теплообменника,
G — расход воды через теплообменник,
Ск — слабо зависящая от расхода воды величина, характеризующая эффективность теплосъема при фиксированном обдуве теплообменника воздухом.

Если теплообменник состоит из одинаковых групп последовательно соединенных трубок, начинающихся на входе теплообменника и заканчивающиеся на выходе теплообменника, то для каждой такой группы трубок будет справедливо аналогичное выражение:

Оценка вероятности разморозки водяного теплообменника

Только здесь, в отличие от (1), расход воды g и параметр Ск относятся к каждой отдельной группе трубок.

Для температуры воды на выходе теплообменника из (2) следует:

Оценка вероятности разморозки водяного теплообменника

Однако если через трубки какой-либо одной группы проходит в R раз меньший расход воды, то в конце этой группы трубок температура воды будет иметь значение Тх0, меньшее, чем средняя по всем группам трубок температура воды на выходе теплообменника:

Оценка вероятности разморозки водяного теплообменника

Вероятность разморозки теплообменника возникнет, когда температура воды на выходе группы трубок с меньшим расходом воды Тх0 приблизится к нулю, то есть при

Оценка вероятности разморозки водяного теплообменника

или когда температура воды на входе теплообменника ТгR (все группы трубок вначале имеют одинаковую температуру, равную температуре воды на входе теплообменника) будет следующим образом связана с расходом воды g и температурой воздуха на входе теплообменника То:

Оценка вероятности разморозки водяного теплообменника

Подставляя (7) в (3), получаем следующее значение температуры воды на выходе теплообменника (температура воды всех групп трубок — кроме «зауженной»), при котором возможна разморозка в группе трубок с пониженным расходом воды:

Оценка вероятности разморозки водяного теплообменника

Таким образом, если существует вероятность, что расход воды через какую-либо группу трубок теплообменника окажется, например, вдвое меньше, чем через остальные трубки теплообменника, то угроза разморозки этого теплообменника возникает при значении температуры воды на выходе теплообменника примерно равном и обратном по знаку значению температуры воздуха на входе в теплообменник (То<0):

Оценка вероятности разморозки водяного теплообменника

Значения температур воды на входе и выходе теплообменника Тг и Тх и значение температуры воздуха на входе теплообменника То при работе завесы «Антарес» 1203AdWU в условиях отрицательной температуры окружающего воздуха
Значения температур воды на входе и выходе теплообменника Тг и Тх и значение температуры воздуха на входе теплообменника То при работе завесы «Антарес» 1203AdWU в условиях отрицательной температуры окружающего воздуха

Оценка вероятности разморозки водяного теплообменника Если же существует вероятность снижения расхода в какой-либо группе трубок теплообменника только в полтора раза (R=1,5), то температура воды на выходе теплообменника может быть понижена без угрозы разморозки почти до половинного значения температуры воздуха на входе в теплообменник (с обратным знаком).

Возможную неравномерность потока воздуха, обдувающего теплообменник, можно учесть в изменении значения Cк для критичной трубки, аналогично тому, как было учтено в (4) изменение значения расхода воды g. На неравномерность температуры входящего в теплообменник воздуха можно не обращать внимания, если рассмотреть максимально жесткие условия, приняв в качестве температуры воздуха на входе теплообменника То температуру наружного воздуха.

Литература:

  1. Лысцев С. А., АзинА. В. Методика оценочного расчета тепловых параметров водяных завес. Журнал «Мир климата» № 76
  2. Пухов А. В. Мощность тепловой завесы с жидким теплоносителем в общем случае. Журнал «Мир климата» № 78
  3. Пухов А. В. Мощность тепловой завесы при произвольных расходах теплоносителя и воздуха. Журнал «Мир климата» № 80
  4. Лысцев С. А. Принципы и подходы к расчету тепловых параметров воздушных завес и тепловентиляторов с водяными теплообменниками с использованием параметра Ск. Журнал «Мир климата» № 83
  5. Пухов А. В. Мощность тепловой завесы при произвольных расходах теплоносителя и воздуха. Журнал «Мир климата» № 85


наши проекты
  • АПИК
  • Университет климата
  • Выставка «Мир климата»
  • АПИК-тест