Strona 2

Aby zapobiec tworzeniu się kamienia i zanieczyszczeń, powierzchnie wymiany ciepła są niezwłocznie czyszczone poprzez przedmuchanie parą, mycie rozpuszczalnikami chemicznymi i mechaniczne usuwanie osadów.  

Należy mieć na uwadze, że zanieczyszczenie powierzchni wymiany ciepła powoduje zmianę wartości temperatur ściany t cm i t w porównaniu do przypadku ściany czystej. Największe niebezpieczeństwo Jednocześnie reprezentują przypadki pracy wymienników ciepła przy dużych różnicach temperatur i osadzaniu się zanieczyszczeń z wtórnego (zimnego) środowiska pracy. W takich przypadkach może wystąpić znaczne przegrzanie ścianek aparatu.  

W zależności od charakteru i intensywności zanieczyszczeń powierzchnie wymiany ciepła można czyścić mechanicznie i chemicznie.  

Aby wyeliminować turbulencje gazów przyczyniające się do zanieczyszczenia powierzchni wymiany ciepła, gaz wchodzi i wychodzi do komory kotła od góry. Z tego powodu bęben 2 znajduje się z boku kotła.  

Od w układ zamknięty Nie ma powodu obawiać się zanieczyszczenia powierzchni wymiany ciepła od strony gazowej, przy doborze żeberek należy kierować się wyłącznie względami termohydrodynamicznymi.  

Najczęstszą awarią chłodnic powietrznych jest zanieczyszczenie powierzchni wymiany ciepła, które stwarza nie tylko dodatkowy opór cieplny przy przekazywaniu ciepła, ale także zwiększa opór aerodynamiczny, co prowadzi do zmniejszenia ogólnej wydajności głównego wentylatora i współczynnika przenikania ciepła od chłodzącego powietrza.  

Ponieważ w układzie zamkniętym nie ma powodu obawiać się zanieczyszczenia powierzchni wymiany ciepła od strony gazowej, przy wyborze lamel należy kierować się wyłącznie względami hydrodynamicznymi.  

Główną przyczyną spadku wydajności chłodnic jest zanieczyszczenie powierzchni wymiany ciepła zarówno po stronie wody chłodzącej, jak i gazu. Osady na powierzchni rur znacznie pogarszają warunki wymiany ciepła, ponieważ mają one wysoki opór cieplny. Dodatkowo osady zwężają obszar przepływu, co prowadzi do wzrostu oporów hydraulicznych chłodnicy. Przy ograniczonych ciśnieniach wytwarzanych przez pompy wody chłodzącej, jej prędkość w rurach maleje i odpowiednio maleje przepływ przez chłodnicę. Zanieczyszczenia od strony schłodzonego gazu powodują wzrost oporu hydraulicznego chłodnicy wobec gazu, co wraz ze wzrostem temperatury gazu powoduje zmniejszenie wydajności sprężarki.  

Na współczynnik przenikania ciepła duży wpływ ma również stopień zanieczyszczenia powierzchni wymiany ciepła. W tabeli Rysunek 5.2 pokazuje, jak współczynnik przenikania ciepła zmniejsza się po oczyszczeniu wymienników ciepła.  

Dlatego przy wykonywaniu obliczeń termicznych zawsze należy wziąć pod uwagę pewne zanieczyszczenie powierzchni wymiany ciepła, co zmniejsza wartości liczbowe współczynników przenikania ciepła.  

Aby zapobiec takim zagrożeniom, należy podjąć działania mające na celu ograniczenie zanieczyszczenia powierzchni wymiany ciepła, a jeżeli wykluczona jest taka możliwość, należy zastosować zabezpieczenia specjalne środki do ciągłego, skutecznego czyszczenia urządzeń wymiany ciepła. Najbardziej krytyczne urządzenia wyposażone są w hydrodynamiczne urządzenia czyszczące. Na przykład dostarczają reaktory do polimeryzacji chlorku winylu specjalne urządzenia, czyli składane parasole z dyszami do rozpylania wody pod ciśnieniem 25 MPa poprzez specjalne dysze. Urządzenie znajduje się na reaktorze. Wprowadza się go do aparatu przez rurę środkową skraplacza powrotnego. Czyszczenie odbywa się automatycznie po każdym cyklu polimeryzacji, bez konieczności otwierania reaktora. Czyszczenie odbywa się w ciągu 15 minut, przesuwając parasol w pionie tam i z powrotem.  

W wielu procesach tryb optymalny zmienia się wraz ze spadkiem aktywności katalizatora lub zanieczyszczeniem powierzchni wymiany ciepła. W przypadkach, gdy takie zmiany efektywności procesu zachodzą wystarczająco wolno, gdy możliwe jest wykonanie wystarczającej liczby pomiarów w warunkach ustalonych, stosując metodologię rozwoju ewolucyjnego, możliwe jest ścisłe utrzymanie optymalne warunki przy użyciu tej metody. Możliwość ta stwarza warunki wstępne dla stosowania maszyn liczących w systemach automatyczne sterowanie procesów i wykorzystanie metody analizy ewolucyjnej do kontrolowania zmiany optymalnego reżimu.  

Projektując procesy wymiany ciepła za pomocą sprzętu, często trudno jest wziąć pod uwagę możliwą chropowatość i zanieczyszczenie powierzchni wymiany ciepła, na których wartości współczynników przenikania ciepła pomiędzy chłodziwami a ścianami i odpowiednio całkowity transfer ciepła współczynniki w dużej mierze zależą. Osady w postaci twardej skorupy różnych soli lub innych produktów nieorganicznych na powierzchniach wymiany ciepła prowadzą do gwałtownego zmniejszenia lub prawie całkowitego zaprzestania wymiany ciepła przez ścianę i poważnych wypadków.  

Specjaliści Firma „Teploobmen”. Na podstawie dostarczonych danych indywidualnych szybko obliczamy wymienniki ciepła na podstawie życzeń klienta.

Metoda obliczania wymienników ciepła

Aby rozwiązać problem wymiany ciepła, musisz znać wartości kilku parametrów. Znając je, możesz określić inne dane. Najważniejszych wydaje się sześć parametrów:

• Ilość ciepła, która musi zostać przekazana ( obciążenie termiczne lub moc).
• Temperatura na wlocie i wylocie po pierwszej i drugiej stronie wymiennika ciepła.
• Maksymalna dopuszczalna strata ciśnienia po stronie obiegu pierwotnego i wtórnego.
• Maksymalna temperatura robocza.
• Maksymalne ciśnienie robocze.
• Przepływ średni po stronie pierwotnej i wtórnej.

Jeśli średni przepływ ciepło właściwe i różnica temperatur po jednej stronie obwodu, można obliczyć wielkość obciążenia termicznego.

Program temperaturowy

Termin ten oznacza charakter zmiany temperatury czynnika obu obiegów pomiędzy jego wartościami na wejściu do wymiennika ciepła i na wyjściu z niego.

T1 = Temperatura na wlocie – strona gorąca

T2 = Temperatura na wylocie – strona gorąca

T3 = Temperatura na wlocie – strona zimna

T4 = Temperatura na wylocie – strona zimna

Średnia logarytmiczna różnica temperatur

Skuteczna jest logarytmiczna średnia różnica temperatur (LMTD). siła napędowa wymiana ciepła.

Jeśli nie uwzględnimy strat ciepła do otaczającej przestrzeni, które można pominąć, zasadne jest stwierdzenie, że ilość ciepła oddanego przez jedną stronę płytowego wymiennika ciepła (obciążenie cieplne) jest równa ilości ciepła otrzymane przez drugą stronę.

Obciążenie cieplne (P) wyrażane jest w kW lub kcal/h.

P = m x do p x δt,

m = przepływ masowy, kg/s

c p = Ciepło właściwe, kJ/(kg x °C)

δt = różnica temperatur na wlocie i wylocie z jednej strony, °C

Długość termiczna

Długość kanału cieplnego, czyli parametr theta (Θ), jest wielkością bezwymiarową charakteryzującą zależność pomiędzy różnicą temperatur δt po jednej stronie wymiennika ciepła a jego LMTD.

Gęstość

Gęstość (ρ) to masa na jednostkę objętości ośrodka i wyrażana jest w kg/m3 lub g/dm3.

Konsumpcja

Parametr ten można wyrazić za pomocą dwóch różnych terminów: masa lub objętość. Jeśli masz na myśli przepływ masowy, wówczas wyraża się go w kg/s lub w kg/h, jeśli przepływ objętościowy, wówczas stosuje się jednostki takie jak m 3 / h lub l / min. Aby przeliczyć przepływ objętościowy na przepływ masowy, należy pomnożyć natężenie przepływu przez gęstość medium. Wybór wymiennika ciepła do wykonania konkretne zadanie zwykle określa wymagane natężenie przepływu medium.

Utrata głowy

Wielkość płytowego wymiennika ciepła zależy bezpośrednio od wielkości straty ciśnienia (∆p). Jeśli możliwe będzie zwiększenie dopuszczalnej straty ciśnienia, możliwe będzie zastosowanie bardziej kompaktowego, a zatem tańszego wymiennika ciepła. Jako wytyczną dla płytowych wymienników ciepła na ciecze robocze woda/woda, dopuszczalną stratę ciśnienia można rozpatrywać w przedziale od 20 do 100 kPa.

Ciepło właściwe

Ciepło właściwe (z p) to ilość energii potrzebna do podniesienia temperatury 1 kg substancji o 1 °C w danej temperaturze. Zatem ciepło właściwe wody o temperaturze 20°C wynosi 4,182 kJ/(kg x°C) lub 1,0 kcal/(kg x°C).

Lepkość

Lepkość jest miarą płynności cieczy. Im niższa lepkość, tym większa płynność cieczy. Lepkość wyraża się w centypuazach (cP) lub centistokesach (cSt).

Współczynnik przenikania ciepła

Współczynnik przenikania ciepła wymiennik ciepła jest najważniejszy parametr, który określa zakres zastosowania urządzenia, a także jego skuteczność. Na wartość tę wpływa prędkość ruchu mediów roboczych, a także cechy konstrukcyjne urządzenia.

Współczynnik przenikania ciepła wymiennika ciepła jest kombinacją następujących wartości:

• przenoszenie ciepła z czynnika grzewczego na ściany;
• przenoszenie ciepła ze ścian do ogrzewanego medium;
• przekazywanie ciepła przez podgrzewacz wody.

Współczynnik przenikania ciepła wymiennik ciepła oblicza się za pomocą określonych wzorów, których skład zależy również od rodzaju jednostki wymiennika ciepła, jego wymiarów, a także od właściwości substancji, z którymi współpracuje system. Ponadto należy wziąć pod uwagę warunki zewnętrzne działanie sprzętu – wilgotność, temperatura itp.

Współczynnik przenikania ciepła (k) jest miarą oporu przepływ ciepła spowodowane takimi czynnikami jak materiał płyt, ilość osadów na ich powierzchni, właściwości cieczy oraz rodzaj zastosowanego wymiennika ciepła. Współczynnik przenikania ciepła wyraża się w W/(m2 x °C) lub kcal/(h x m2 x °C).

Dobór wymiennika ciepła

Każdy parametr w tych wzorach może mieć wpływ na wybór wymiennika ciepła. Wybór materiałów zwykle nie wpływa na wydajność wymiennika ciepła, od nich zależy jedynie jego wytrzymałość i odporność na korozję.

Stosowanie płytowy wymiennik ciepła, korzystamy z małych różnic temperatur i małej grubości blachy, która zwykle wynosi od 0,3 do 0,6 mm.

Współczynniki przenikania ciepła (α1 i α2) oraz współczynnik zarastania (Rf) są zwykle bardzo małe, co można wytłumaczyć dużym stopniem turbulencji przepływu czynnika w obu obiegach wymiennika ciepła. Ta sama okoliczność może również tłumaczyć wysoką wartość obliczonego współczynnika przenikania ciepła (k), który przy korzystne warunki może osiągnąć wartość 8000 W/(m 2 x °C).

W przypadku stosowania konwencjonalnego wymienniki płaszczowo-rurowe współczynnik przenikania ciepła (k) nie przekroczy 2500 W/(m2 x °C).

Ważnymi czynnikami minimalizującymi koszt wymiennika ciepła są dwa parametry:

1. Strata ciśnienia. Im wyższa jest dopuszczalna wartość straty ciśnienia, tym mniejsze rozmiary wymiennik ciepła.

2.LTD. Im większa różnica temperatur pomiędzy cieczami w pierwszym i drugim obwodzie, tym mniejsze wymiary wymiennika ciepła.

Wartości graniczne ciśnienia i temperatury

Koszt płytowego wymiennika ciepła zależy od maksymalnych dopuszczalnych wartości ciśnienia i temperatury. Podstawową zasadę można sformułować następująco: im mniejsze maksimum ważne wartości temperatura i ciśnienie robocze, tym niższy koszt wymiennika ciepła.

Zanieczyszczenia i współczynniki

Dopuszczalne zanieczyszczenia można uwzględnić w obliczeniach poprzez margines obliczeniowy (M), to znaczy dodatkowy procent powierzchni wymiany ciepła lub poprzez wprowadzenie współczynnika zanieczyszczenia (Rf), wyrażonego w jednostkach takich jak (m 2 x ° C)/W lub (m2 x h x °C)/kcal.

Współczynnik zanieczyszczenia przy obliczaniu płytowego wymiennika ciepła należy przyjąć jako znacznie niższy niż przy obliczaniu wymiennika płaszczowo-rurowego. Są ku temu dwa powody.

Wyższyturbulencja przepływ (k) oznacza niższy współczynnik zanieczyszczenia.

Konstrukcja płytowych wymienników ciepła zapewnia znacznie więcej wysoki stopień turbulencje, a co za tym idzie wyższy współczynnik cieplny przydatna akcja(wydajność) niż ma to miejsce w przypadku tradycyjnych wymienników płaszczowo-rurowych. Zazwyczaj współczynnik przenikania ciepła (k) płytowego wymiennika ciepła (woda/woda) może wynosić od 6000 do 7500 W/(m2 x °C), podczas gdy tradycyjne wymienniki płaszczowo-rurowe w tym samym zastosowaniu zapewniają współczynnik przenikania ciepła zaledwie 2 000–2 500 W/(m2 x °C). Typowa wartość Rf powszechnie stosowana w obliczeniach płaszczowo-rurowych wymienników ciepła wynosi 1 x 10-4 (m2 x °C)/W. W tym przypadku zastosowanie wartości k wynoszącej 2000 do 2500 W/(m2 x °C) daje margines obliczeniowy (M = kc x Rf) rzędu 20–25%. Aby uzyskać taką samą wartość marginesu obliczeniowego (M) w płytowym wymienniku ciepła o współczynniku przenikania ciepła rzędu 6 000–7 500 W/(m 2 x °C), należy przyjąć współczynnik zabrudzeń równy tylko 0,33 x 10-4 (m2 x °C)/W.

Różnica w dodawaniu szacunkowych zapasów

Przy obliczaniu wymienników płaszczowo-rurowych margines projektowy dodaje się poprzez zwiększenie długości rur przy jednoczesnym zachowaniu natężenia przepływu czynnika przez każdą rurę. Przy obliczaniu płytowego wymiennika ciepła ten sam margines projektowy zapewnia się poprzez dodanie równoległych kanałów lub zmniejszenie natężenia przepływu w każdym kanale. Prowadzi to do zmniejszenia stopnia turbulencji przepływu czynnika, zmniejszenia efektywności wymiany ciepła i wzrostu ryzyka zanieczyszczenia kanałów wymiennika ciepła. Stosowanie zbyt wysokiego współczynnika zanieczyszczania może prowadzić do zwiększonego tworzenia się osadów. W przypadku płytowego wymiennika ciepła pracującego w trybie woda/woda, margines projektowy od 0 do 15% (w zależności od jakości wody) można uznać za wystarczający.

Wystarczy w tym miejscu zauważyć, że albo system jest odpowiednio zaprojektowany i prawidłowo obsługiwany, w którym to przypadku wymienniki ciepła działają bez problemów, albo pojawia się zanieczyszczenie i wymienniki ciepła szybko się zużywają. zatkać. Nawet z dobrym konserwacja W systemie występuje niewielka ilość zanieczyszczeń, dlatego wymienniki ciepła należy projektować z nadmierną wydajnością cieplną. Rezerwę mocy PWT można zapewnić na trzy sposoby:

1) Przy obliczaniu wartości K uwzględnia się współczynnik zanieczyszczenia (Rf). Termin „” jest używany w w tym przypadku jest niepoprawne, ponieważ wymaga mnożenia i tutaj Rf jest użyte jako termin.

Znaczenie wstępu czynnik zanieczyszczenia jest następująco. Zanieczyszczenie to odkładanie się warstwy izolacyjnej na powierzchni wymiany ciepła. Po pewnym czasie, określonym odstępem pomiędzy czyszczeniami, warstwa osiąga określoną grubość. Znając to, łatwo obliczyć opór cieplny tej warstwy, co w połączeniu z wartością K dla czystej powierzchni (wartość U) da wartość efektywną K.

Zalecony różne techniki(ARI, TEMA, itp.) wyznaczanie współczynnika zanieczyszczenia dla różnych cieczy. Niestety woda, najważniejszy płyn dla inżynierów chłodnictwa, ma niezwykle zmienne właściwości. Zmieniają się w zależności od obszaru, pory roku itp.

Na proces zanieczyszczenia istotny wpływ mają nie tylko właściwości wody, ale także inne czynniki, głównie naprężenia ścinające i temperatura powierzchni. Ponadto zanieczyszczenie wody, z wyjątkiem formacji kamień, nie jest procesem ciągłego narastania warstwy zanieczyszczeń na powierzchni.

2) Innym sposobem jest zapewnienie powierzchni rezerwy, która jest liczbowo równoważna rezerwie w przeliczeniu na K. W rzeczywistym wymienniku ciepła powierzchnia wymiany ciepła jest o kilka procent większa niż uzyskana w obliczeniach dla czystej powierzchni.

Głównym powodem wprowadzenia takiej rezerwy nie jest to, że PWT będzie pracować w stanie zanieczyszczonym. Potrzeba nadmiaru przestrzeni wynika nie tylko z tego, co nieuniknione lekkie zanieczyszczenie z powodu obecności zanieczyszczeń, zawiesin, oleju w wodzie lub z powodu zużycia sprzętu. Wynika to także z braku dokładnych danych nt właściwości fizyczneśrodowisko i obecność pewnej rozbieżności między obliczonymi i rzeczywistymi warunkami pracy. Zaletą tej metody jest możliwość porównania różne typy sprzęt, na przykład „jeśli rezerwa powierzchniowa wynosi 30%, to rezerwa może wynosić zero.

3) Nadmierna produktywność. Z punktu widzenia programistów jest to mniej skuteczny sposób na wyrażenie zasadniczo tych samych informacji, co druga metoda ze względu na jej niejednoznaczność. Nie jest jasne, w jaki sposób osiągana jest nadmierna wydajność. Zwiększając koszty chłodziwa? Jeśli tak, co stanie się z doktorem? W związku z tym, czy Dr wzrośnie, czy zmniejszy się z powodu spadku ciśnienia pompy? Albo trzeba zmienić reżim temperaturowy? Może to prowadzić do wyrównania temperatur chłodziwa (rys. 17), w którym to przypadku wymagany będzie nieskończenie duży wymiennik ciepła.

Bez precyzyjnego określenia warunków, dla których należy obliczać nadwyżki wydajności, ten sposób zapobiegania zanieczyszczeniom jest niedopuszczalny. Czy można porównać ze sobą metody 1) i 2)? Niech współczynnik zanieczyszczenia będzie równy 0,0001 m2*°C / W, a wartość K będzie równa 5000 W/(m2*°C) w jednym przypadku i 1000 W/(m2*°C) w drugim. Są to typowe wartości dla wymienników ciepła PWT i płaszczowo-rurowych (SHTE), w których jako czynnik chłodzący wykorzystywana jest woda. W pierwszym przypadku całkowity współczynnik będzie równy:

Keff = 1/(0,0001 + 1/5000) = 3333 - rezerwa 50%, a w drugim:
Keff = 1/(0,0001 + 1/1000) = 909 - 10% rezerwy.

Wniosek. Im wyższa wartość K, tym większy margines przy danej wartości Rf. Problem w tym, że publikowane wartości Rf prawie zawsze odnoszą się do CPTU. Jeśli te wartości zostaną uwzględnione w obliczeniach dla PWT, dla których K jest zwykle znacznie wyższe, wówczas rezerwa staje się duża, w niektórych przypadkach niezwykle duża. Należy wziąć pod uwagę kilka punktów:

a) Problemy z zarządzaniem. Wymiennik ciepła nie jest sterowany w zależności od dostępnej powierzchni. Ustawia temperatury, w których rezerwa (i współczynnik zanieczyszczenia) osiągają zero. Dlatego też, jeśli do obliczenia PHE zostaną użyte wartości Rf związane z CPTS, wówczas powstałe rezerwy o dużej powierzchni mogą prowadzić do zamarznięcia lub przegrzania cieczy w wyniku dławienia przepływu w celu zmniejszenia CPT. Ponadto działanie VET może być niestabilne.

b) Zmniejszenie naprężenia ścinającego. Jednym ze sposobów zwiększenia dostępnej przestrzeni w PWT jest montaż dodatkowych płyt. Jednocześnie spadek ciśnienia, a co za tym idzie, naprężenie styczne zmniejszają się bardzo szybko. Rezultat może być odwrotny do pożądanego, ponieważ zanieczyszczenie wzrośnie.

c) Płyty połączone szeregowo. Jeżeli drugi PWT zostanie podłączony szeregowo do pierwszego, spadek ciśnienia Dр podwoi się. Aby zachować poprzednią wartość Dр, dodamy płytki do obu PWT. W rezultacie rezerwa powierzchniowa będzie najprawdopodobniej znacznie większa niż jest to wymagane. Jednocześnie zmniejszy się naprężenie ścinające. Otrzymujemy efekt będący kombinacją przypadków a) i b).

d) Różnica temperatur. Załóżmy, że wymienniki PWT są zaprojektowane dla trybów podanych poniżej. W obu przypadkach zapasy są zerowe.

42 - 37°С 49 - 44°С
40 - 35°С 25 - 20°С
CPT = 2 K. CPT = 24 K

Niech wartość nominalna K spadnie o 20% z powodu zanieczyszczenia. O ile musi zmienić się temperatura wody lodowej, aby utrzymać znamionowy poziom wymiany ciepła? Jeśli współczynnik K spadnie o 20%, wówczas CPT powinien wzrosnąć o 1/0,8 - 25%. Nowe temperatury będą następujące:

42,5 - 37,5 55 - 50
40 - 35 25 - 20
CPT = 2,5 K CPT = 30 K

Wzrost temperatury o 0,5 K może być akceptowalny, ale oczywiście nie o 6 K.

Wniosek. Ważne jest, aby wziąć pod uwagę wpływ rezerwy miejsca na reżim temperaturowy.

D) Typ instalacji. Jeżeli jednostka klimatyzacyjna nie jest w stanie utrzymać projektowej temperatury powietrza na niezwykle wysokim poziomie, wystąpi pewien dyskomfort. Jeśli zdarzy się to w szpitalu lub zakładzie farmaceutycznym, skutki mogą być katastrofalne. Oczywiście konfiguracje takich instalacji, uwzględniające rezerwy mocy cieplnej dla PWT, muszą być różne.

mi) Sprzątanie należy przeprowadzić przed rozpoczęciem najcieplejszej pory roku. Wtedy VET będzie mógł pracować jak najwięcej trudne warunki Z wysoka wartość współczynnik K.

I) Typ instalacji. Na przykład w biurze zamkniętym poza godzinami pracy zapas ciepła może być mniejszy niż w przypadku stale działającej instalacji w szpitalu.

Wniosek. Nie należy stosować PWT o nadmiernych wymiarach. W zależności od rodzaju ładunku i innych warunków margines powinien wynosić 0 - 15%, w rzadkich przypadkach dopuszcza się 15 - 25%.

Magazyn „Heat Supply News” nr 3, 2005, www.ntsn.ru

O.V. Zhadnov, zastępca głównego inżyniera, Nizhegorodteplogaz LLC

O wpływie zanieczyszczeń i cechy konstrukcyjne wymienniki płytowe na współczynnik przenikania ciepła (czyli o czym milczą producenci)

Wpływ zanieczyszczeń. Każdy inżynier energetyki cieplnej z czasów swojego instytutu wie, że kamień na powierzchni grzewczej wymiennika ciepła zwiększa opór cieplny ściany wymiany ciepła, a co za tym idzie, zmniejsza współczynnik przenikania ciepła aparatu. Ponieważ przewodność cieplna kamienia ma bardzo małą wartość, już niewielka warstwa osadów stwarza duży opór cieplny (warstwa kamienia kotłowego o grubości 1 mm opór cieplny w przybliżeniu odpowiednik stalowej ściany o grubości 40 mm).

Jednak warstwa kamienia o tej samej grubości i składzie chemicznym ma znacząco różny wpływ na sprawność cieplną wymienników ciepła, które różnią się konstrukcją i trybami pracy.

Sprawność cieplną zanieczyszczonego wymiennika ciepła w stosunku do tego samego wymiennika o czystej powierzchni charakteryzuje się stosunkiem współczynników przenikania ciepła (c/c 0), który wyznacza się według wzoru:

Na ryc. 1 przedstawiono wykresy zależności względnej sprawności cieplnej zanieczyszczonego wymiennika ciepła od grubości warstwy kamienia w temperaturze różne znaczenia współczynnik przenikania ciepła czystego wymiennika ciepła (przyjmuje się, że współczynnik skali przewodzenia ciepła wynosi 1,2 W/(m 2 * o C)).

Należy zauważyć, że rzeczywisty obraz zanieczyszczeń dla płytowego wymiennika ciepła (PWT) znacznie różni się od teoretycznego. W praktyce wykrywane jest nierównomierne zanieczyszczenie płyt i poszczególnych kanałów na szerokości, długości i wysokości grzejnika,

co jest oczywiście spowodowane nierównomiernością pól temperatur i prędkości chłodziwa. Dużą trudność sprawia także prawidłowe określenie współczynnika skali przewodzenia ciepła, który w zależności od gęstości i skład chemiczny osadów waha się w szerokim zakresie 0,13-3,14 W/(m 2 * O C).

Jednakże z tych pokazanych na ryc. 1 z zależności można wyciągnąć ważną konsekwencję, a mianowicie: wymiennik ciepła o dużej obliczeniowej (projektowej) wartości współczynnika przenikania ciepła (k 0) jest znacznie bardziej wrażliwy na zanieczyszczenia niż wymiennik ciepła o niskim obliczeniowym przenikaniu ciepła współczynnik przenikania ciepła (tj. jego współczynnik przenikania ciepła przy tym samym zanieczyszczeniu maleje w dużej mierze).

Rzeczywiście, płaszczowo-rurowe podgrzewacze wody (z rurami gładkimi) tradycyjnie stosowane w krajowej energetyce cieplnej, jak wiadomo, zostały wybrane z niskim współczynnikiem przenikania ciepła w trybie projektowym - na poziomie 800-1200 W/( m2*OC). Przy grubości warstwy łuski wynoszącej mm taki wymiennik ciepła ma względną sprawność cieplną (k/k 0) = 0,8, co jest całkiem akceptowalne.

Inaczej będzie tak z urządzenia płytowe, które z reguły ze względów ekonomicznych wybierane są przy wysokim obliczonym współczynniku przenikania ciepła - 5000-7000 W/(m 2 * O C). Przy tej samej grubości warstwy kamienia mm, ten wymiennik ciepła będzie już miał współczynnik (k/k 0) = 0,4, tj. Deklarowany przez producenta współczynnik przenikania ciepła zmniejszy się 2,5 razy!

Biorąc pod uwagę ogólnie słabą jakość woda z kranu w miastach Rosji (w porównaniu do Europy) i nieostrożne podejście do uzdatniania wody (szczególnie w sektorze publicznym) staje się jasne, co negatywne konsekwencje może prowadzić do nieprofesjonalnego podejścia do projektowania i stosowania „opłacalnych” wymienników ciepła.

Wpływ projektu. Należy zaznaczyć, że w okresie swojej działalności zawodowej autorowi artykułu nie udało się ustalić obliczonego (projektowego) współczynnika przenikania ciepła na żadnym z badanych PWT (metodologia badań wymienników ciepła znajduje się poniżej w rozdz. 4). Nawet dla nowego VET działającego na dość miękkich i czysta woda względny współczynnik przenikania ciepła (k/k 0) nie przekraczał 0,9. Jednocześnie zauważono interesująca funkcja PWT - przy znacznej różnicy ciśnień pomiędzy wnękami nagrzewnicy i nagrzanego chłodziwa (2-3 kgf/cm2) względny współczynnik przenikania ciepła znacznie się pogorszył i wynosił zaledwie 0,7-0,8. Jak się okazało, efekt ten tłumaczy się „pęcznieniem” wnęki pod wysokim ciśnieniem i odpowiednio ściskaniem wnęki przy niższym ciśnieniu w wyniku ugięcia płytek. W „spęcznionej” wnęce najwyraźniej pojawia się szczelina między pofałdowanymi żebrami sąsiednich płyt, co prowadzi do naruszenia równomiernego rozkładu chłodziwa na szerokości płyt. Przeprowadzono nawet eksperyment na jednym wymienniku ciepła APV, aby określić względną zmianę objętości wewnętrznej sprężonej wnęki - wynosiła ona około 10%.

Możliwość pewnego odkształcenia płyt wraz z utworzeniem szczeliny wynika również z dobrze znanego faktu, że producenci PWT w dokumentacja techniczna zawsze należy podać pewien zakres wielkości dokręcenia pakietu płyt, np. 345-350 mm, tj. nowy PWT dokręca się do 350 mm, z czasem (ze względu na starzenie się uszczelek) wymaganą wielkość dokręcenia zmniejsza się do minimum 345 mm. W każdym razie powyższe cechy VET wymagają dodatkowych badań.

Istotność problemu kontroli zanieczyszczeń

Wielu ekspertów zauważa utratę sprawności cieplnej PWT podczas pracy z powodu zanieczyszczenia powierzchni grzewczej. Przykładowo koledzy z Petersburga w swoim artykule podają następujące statystyki dotyczące utraty sprawności cieplnej wymiennika ciepła Alfa-Laval zainstalowanego w stacji CO:

Po 1 roku eksploatacji - 5%;

Po 2. -15%;

Po 3 - ponad 25%.

W naszej pracy wielokrotnie mieliśmy do czynienia z poważnym zanieczyszczeniem PWT, w którym wymiennik ciepła tracił nawet 50-70% swojej sprawności cieplnej w ciągu 3-6 tygodni!

Nasza firma dysponuje dość dużą flotą – ponad 50 jednostek – PWT wodno-wodnych różne firmy producentów (Alfa-Laval Potok, RIDAN, Mashim-Pex, Funke) o jednostkowej mocy cieplnej 0,3-8,0 MW. Nagrzewnice wodne instalowane są w kotłowniach grzewczych zlokalizowanych w dwóch miastach Obwód Niżny Nowogród: Dzierżyńsk i Sergach.

W latach 2001 -2002 W miastach tych, w związku z przyciąganiem inwestycji OJSC GAZPROM, przeprowadzono na szeroką skalę przebudowę systemów zaopatrzenia w ciepło, w wyniku której zamiast starych kotłowni grzewczych z żeliwne kotły segmentowe(„Energia”, „Tula” itp.) Zbudowano i zrekonstruowano: w Dzierżyńsku - 18 kotłowni ze wspólnym moc zainstalowana 158,5 MW, w mieście Sergach – 8 kotłowni o łącznej mocy zainstalowanej 32,5 MW. W Dzierżyńsku dodatkowo wymieniono 100% sieci ciepłowniczych z przebudowanych kotłowni o łącznej długości 36 km. Wszystkie kotłownie pracują obecnie w trybie automatycznym (bez stałej obecności personelu konserwacyjnego). Kotłownie wykonane są w oparciu o pojedynczy podwójny obwód schemat technologiczny(patrz ryc. 2). Płytowe wymienniki ciepła zespoły grzejne (2 szt. po 50% wydajności każdy) pełnią funkcję separacji obwodów. Szacunkowy wykres temperatury: 95/70 О С - wzdłuż obwodu sieciowego, 110/80 О С - wzdłuż obwodu kotła.

Obieg wewnętrzny (kotła) napełniany jest chemicznie oczyszczoną wodą o twardości nie większej niż 200 mcg-eq/kg. Jeśli w obwodzie wewnętrznym nie ma wycieków i prawidłowe działanie układu kompensacji rozszerzalności temperaturowej, wykonanego w oparciu o membranowe naczynia wzbiorcze (MEB), uzupełnianie obwodu praktycznie nie jest wymagane, co zapewnia brak tworzenia się kamienia i korozji na powierzchniach grzewczych kotłów i wymienników ciepła (od strony obiegu kotła).

Obwód zewnętrzny (sieciowy) zasilany jest wodą, do której w sposób ciągły dozowany jest odczynnik-inhibitor tworzenia się kamienia i korozji (marka „Aqua-M” lub OEDF-Zn). Dozowanie odbywa się za pomocą instalacji SDR-5 (producent - Aqua-Chem OJSC, Tver).

Bezpośrednio w trakcie rozruchu oraz w kolejnych sezonach grzewczych 2001-2003. nasze przedsiębiorstwo stanęło przed poważnymi trudnościami, wyrażającymi się w braku możliwości przesłania wymaganej ilości ciepła przez PWT i w konsekwencji w niemożności utrzymania projektu wykres temperatury w sieciach ciepłowniczych szeregu kotłowni przy ul niskie temperatury powietrze zewnętrzne - około -15 ° C i poniżej. Jak wykazały badania, przyczyną było intensywne zanieczyszczenie powierzchni grzewczej wymienników ciepła wzdłuż strona sieci produkty korozji żelaza (Dzierżyńsk) i zgorzelina (Sergach). Jako ilustracja na ryc. Na rycinie 3 przedstawiono fotografię próbki osadu pobranej z wymiennika ciepła w mieście Sergach, ryc. 4 - zdjęcie płyty wymontowanej z wymiennika ciepła w Dzierżyńsku.

Zanieczyszczenie wymienników ciepła również miało wpływ negatywny wpływ w sprawie trybu hydraulicznego sieci ciepłowniczych. Przy obliczonym opór hydrauliczny wymienników ciepła 0,4 kgf/cm 2, rzeczywista wartość osiągnęła 2,0-2,5 kgf/cm 2, po czym wymienniki ciepła naprzemiennie demontowano i czyszczenie mechaniczne. Czyszczenie mechaniczne płytowy wymiennik ciepła okazał się operacją złożoną i czasochłonną (czyszczenie 1 wymiennika ciepła przez 3-osobową ekipę trwało 6-8 godzin), co w warunkach sezon grzewczy doprowadziło do ograniczenia dostaw ciepła do odbiorców.

60% firm błędnie oblicza wymienniki ciepła – uczciwe badania sytuacje
na rynku

Warunki odniesienia

Aby ocenić poprawność obliczeń, do wszystkich firm wysłano tę samą prośbę - konieczne było dobranie wymiennika ciepła według następujących parametrów:

Temperatury wg gorąca strona 90/60 zimno 40/70

Zastosowanie: w instalacji grzewczej przedszkola

Celowo nie podaliśmy szczegółów zakres obowiązków, ponieważ Z naszego doświadczenia wynika, że ​​najczęściej są to prośby zgłaszane przez klientów. Zadanie polegało na sprawdzeniu poziom profesjonalny firmy, a nie możliwość poprawnego wpisania danych z ankiety do programu obliczeniowego. W każdym przypadku, korzystając z tych parametrów, można prawidłowo wybrać wymiennik ciepła.

Parametry oceny obliczeń

W pierwszej kolejności dokonano oceny obliczeń wymiennika ciepła pod kątem zgodności z parametrami specyfikacji technicznej: moc 135 kW, temperatura czynnika grzewczego 90-60 C, temperatura czynnika podgrzewanego 70-40 C.

Podobnie jak 5 parametrów, tak proste jak obieranie gruszek! Ale byli też tacy, którzy z jakiegoś powodu pomylili temperatury. Tak naprawdę wszystko jest proste – w działach płatniczych wielu firm panuje opinia, że ​​za swój zakup odpowiada klient, dlatego często nawet sami tego nie sprawdzają.

• Strata ciśnienia
• Współczynnik przenikania ciepła
• Margines zanieczyszczenia powierzchni
• Ciśnienie robocze
• Temperatura robocza
• Grubość płyty
• Średnica dyszy
• Materiały płyt i uszczelek

Obiekty analizy

Zwróciliśmy się do 13 firm, które są liderami pod względem zapytań w Internecie o obliczenia wymienników ciepła.

Byli wśród nich: producenci wymienników ciepła, oficjalni dealerzy fabryki, dostawcy specjalizujący się w urządzenia do wymiany ciepła, dostawcy szerokiej gamy sprzętu inżynieryjnego.

Statystyki wyników

Przypominamy, że zadanie było dość proste i zrozumiałe, można powiedzieć „codzienne” dla firm, które codziennie wykonują dziesiątki podobnych obliczeń. Co otrzymaliśmy w rezultacie:

• Tylko 1 firma obliczyła wymiennik ciepła całkowicie poprawnie.
• 4 firmy wykonały obliczenia z drobnymi uwagami
• 8 firm obliczyło wymiennik ciepła ze znacznymi błędami

Szczerze mówiąc, byliśmy niezwykle zaskoczeni tak niską jakością otrzymanych obliczeń. Ponad 60% firm korzysta z pomocy technicznej, żeby się „odpierdolić”; nie analizuję perspektyw jej działania.

Nie mamy na celu zarzucania konkretnym firmom nieprofesjonalizmu, dlatego nie będziemy ujawniać informacji, kto dobrze obliczył, a kto nie. Po prostu powiemy Ci, jakie błędy zostały popełnione (z naszego punktu widzenia celowo, aby obniżyć koszt wymiennika ciepła) i jak mogą one wpłynąć na działanie i działanie sprzętu.

Typowe błędy i ich wpływ na funkcjonowanie VET

1. Wybierz tak, aby margines powierzchni na zanieczyszczenia był mniejszy niż 10%. Może to prowadzić do szybkiego zanieczyszczenia PWT, częstego demontażu płukania i skrócenia żywotności PWT. Woda w sieciach ciepłowniczych NIGDY nie jest wystarczająco czysta wysoka temperatura aby nie zanieczyszczać wszystkiego, przez co przechodzi. Drugi wariant manipulacji - znaczne zawyżenie rezerwy - ma miejsce w przypadkach, gdy standardowa wielkość wymiennika ciepła nie jest optymalnie dopasowana do zadania, a inny albo nie pasuje, albo. okazuje się dużo droższy.

2. Współczynnik przenikania ciepła jest przeszacowany lub niedoszacowany. Jego wartość powinna mieścić się w przedziale od 2500 do 5500-6000 kcal/m2*C. Wysoki współczynnik przenikania ciepła uzyskuje się poprzez zwiększenie prędkości ruchu płynu w kanałach, natomiast wzrost prędkości płynu uzyskuje się poprzez zmniejszenie przekroju kanałów, co skutkuje zmniejszeniem liczby płyt w wymienniku ciepła i jego cena. Ale to z kolei prowadzi do szybkiego zanieczyszczenia płyt (nawet 2 razy szybciej niż przy standardowych współczynnikach przenikania ciepła).

3. Do podłączenia wymiennika ciepła wybrano gwint o średnicy 32 mm. Zgodnie z obliczeniem maksymalnych prędkości średnica połączenia musi wynosić co najmniej 40 mm. Zawężanie średnic zwiększa prędkość na porcie, co może prowadzić do powstawania wirów na pierwszej płycie i nieefektywnego rozkładu przepływu. Ponadto połączenia gwintowe są słabe wysokie ciśnienia i w zasadzie na spadek ciśnienia. W naszej praktyce zdarzało się wiele przypadków wycieków połączenia gwintowe wymienniki ciepła.

4. Na płyty wybrano stal AISI304, która nie jest odporna na chlor. A chlor, jak wiadomo, jest szeroko stosowany w mieszkalnictwie i usługach komunalnych.

5. Wybiera się płytki o grubości 0,4 mm. Przy takiej grubości płyty zużywają się znacznie szybciej podczas mycia demontowalnego, co jest nieuniknione ze względu na złą jakość wody. Wymiennik ciepła o takiej grubości płyt może nie wytrzymać nagłych zmian ciśnienia w głównych sieciach ciepłowniczych.

6. Temperatura projektowa przyjęto minimum (100 C). A ponieważ nie zostało to wskazane w specyfikacjach technicznych, zawsze akceptujemy parametry najgorsze warunki biorąc pod uwagę podłączenie TO do głównych sieci ciepłowniczych - 150 C.

7. Zakłada się, że ciśnienie obliczeniowe jest minimalne (10 atm. Podobnie jak w przypadku temperatury, ponieważ nie zostało to wskazane w specyfikacjach technicznych, zawsze przyjmujemy parametry dla najgorszych warunków, biorąc pod uwagę podłączenie systemu grzewczego do). główne sieci ciepłownicze - 16 atm. Nieprzestrzeganie maksymalnych parametrów projektowych może prowadzić do tego, że wymiennik ciepła zainstalowany w sieciach o ciśnieniu obliczeniowym większym niż 10 atm zacznie przeciekać.

8. Straty ciśnienia są zawyżone. Jeżeli dostępne różnice ciśnień nie są znane, zaleca się ich pomiar do 2 m na sekundę. Przy niskim ciśnieniu dyspozycyjnym z sieci ciepłowniczych może się zdarzyć, że pokonanie oporów wszystkich elementów ITP (zawory konserwacyjne, odcinające i regulacyjne oraz rurociągi) nie będzie wystarczające. Będzie to oznaczać konieczność zainstalowania pompy wspomagającej w obwodzie sieci ciepłowniczej i dodatkowej koordynacji z organizacją dostarczającą zasoby (a to kosztuje pieniądze i czas projektu). A jeśli strata ciśnienia w wymienniku ciepła wzdłuż wewnętrznego obwodu instalacji grzewczej będzie zbyt duża, do cyrkulacji zostanie wybrana pompa o większej mocy, co pociągnie za sobą dodatkowe koszty energii podczas pracy pompy, których można było uniknąć.

Wnioski

Ponad połowa badanych firm kalkuluje wymienniki ciepła w oparciu o maksymalną obniżkę ceny. Formalnie zgodność z parametrami określonymi w specyfikacjach technicznych jest wzorowa. Pozwól klientowi przemyśleć wszystko inne; to od niego zależy, czy użyje „tego”. Poza tym dosłownie tylko kilku menedżerów obsługujących wniosek próbowało czegoś się dowiedzieć, wyjaśnić parametry, wyjaśnić klientowi ryzyko nieprawidłowej kalkulacji, ale o tym porozmawiamy w innym artykule.

Liczba firm, które obliczyły wymiennik ciepła bez żadnych uwag, to niecałe 10%, a dokładniej 1 na 13.

Niektórym wyniki te będą wydawać się zbyt negatywne i nieprawdziwe. Ale łatwo to sprawdzić; wystarczy uważnie przyjrzeć się relacji menedżera z klientem podczas dialogu: czy w ogóle o coś pyta, poprawia, może prosi o doprecyzowanie parametrów, czy po prostu oblicza na podstawie tego, co wysłałeś dał jakieś wyjaśnienia dotyczące obsługi urządzenia?

Mając na uwadze powyższe polecamy:

1 – dokładnie sprawdź powstałe obliczenia wymiennika ciepła, mogą pojawić się błędy nawet w najprostszych parametrach

2 – spróbuj „banalnie” przegonić menadżera przez odcinek wypłaty, pozwól mu dokładniej wyjaśnić, dlaczego dane są dokładnie takie, jakie są, co to oznacza. Jeśli nie potrafisz odpowiedzieć na te pytania, to warto zastanowić się, czy chcesz powierzyć mu dalsze prace ten sprzęt dokładnie ta firma.

P.S. Jeśli Twój wymiennik ciepła został już obliczony i masz wątpliwości co do jego poprawności, prześlij arkusz kalkulacyjny (lub oryginał kwestionariusz) do specjalistów naszej firmy w celu weryfikacji.

Aby uzyskać nowe obliczenia wymiennika ciepła, kliknij link -