možné rôzne druhy hodnotenia TA. Jedným z najdôležitejších pre prax sú ekonomické hodnotenia v peňažnom vyjadrení – cez náklady na výrobu (nákup) a prevádzku zariadenia. Ich výpočet je však komplikovaný a hodnota závisí nielen od dizajnu CK, ale aj od rôzne podmienky výroby a prevádzky, až po celkovú ekonomickú situáciu – ceny za energetické zdroje, pôdu a pod. Z inžinierskeho hľadiska sú zaujímavé technické hodnotiace kritériá, na ktorých sú založené ekonomické hodnotenia.
Jedným z hlavných typov hodnotenia je Kirpičovovo kritérium
kde sa prenáša tepelný tok do ohrievača, W,
– výkon vynaložený na čerpanie chladiva cez výmenník tepla, , W.
Hodnotu možno považovať za energetickú efektívnosť alebo presnejšie energetickú efektívnosť. Ako väčšiu hodnotu, tým lepší výmenník tepla. Je však jasné, že je legitímne posudzovať kvalitu a dokonalosť výmenníkov tepla podľa hodnoty iba vtedy, ak porovnávané výmenníky tepla riešia rovnaký problém, to znamená, že pracujú na rovnakých chladiacich kvapalinách v rovnakom teplotné podmienky konkrétne chladiace kvapaliny majú rovnakú vstupnú a výstupnú teplotu. Výhodou je, že umožňuje porovnávať CK s rôznymi nákladmi a rôznym výkonom.
Používajú sa aj iné kritériá energetickej účinnosti, ale majú užšie, špeciálna aplikácia, napríklad na posúdenie účinnosti intenzifikácie.
Okrem energetickej účinnosti môže byť potrebné vyhodnotiť aj ďalšie charakteristiky. Napríklad rozmery a hmotnosť (spotreba materiálu) zariadenia sa odhadujú pomocou parametrov , W/m 3 (kompaktnosť) a , W/kg, kde zaberá objem zariadenia a je jeho hmotnosť.
Pre zvýšenie technickej účinnosti napríklad plášťových rekuperačných TA je výhodné použiť rúrky malého priemeru, ktoré sú uložené vo zväzku s čo najmenším rozstupom. Zmenšenie priemeru na menej ako 12 mm však výrazne komplikuje prevádzku (čistenie a opravu) a výrobu a v priemyselných TA sa najčastejšie používajú rúry s priemerom 12–16 mm. Preto spolu s výberom efektívnej konštrukcie prístroja je potrebné použiť rebrá na povrchoch, zintenzívnenie prenosu tepla atď.
Pri zvyšovaní rýchlosti čerpania pomocou rebier alebo zosilňovačov sa . Úloha určiť parametre TA, ktoré poskytujú najpriaznivejšie hodnoty kritérií účinnosti (napríklad ), je hlavnou konštrukčnou úlohou. Možno to považovať za optimalizačný problém.
1. Uveďte príklady výmenníkov tepla (HE).
2. Druhy klasifikácie TA, ich obsah.
3. Rekuperačná, regeneračná a miešacia TA.
4. Klasifikácia TA podľa smeru prúdenia.
5. Charakter teplotného rozloženia chladív v priamoprúdových a protiprúdových výmenníkoch tepla (nakreslite grafy).
6. Rovnica tepelná bilancia v TA (cez prietoky a teploty chladiacej kvapaliny).
7. Celkový pohľad rovnice prenosu tepla v TA.
8. Význam zavedenia priemerného logaritmického teplotného rozdielu pri výpočte TA. Líši sa vzorec tlaku pre tepelné čerpadlá s priamym a protiprúdovým prúdom?
9. Vlastnosti testovania a návrhových výpočtov regeneratívnej TA. Ktorý je náročnejší?
10. Ktorá schéma TP je efektívnejšia – priamy alebo protiprúdový?
11. Druhy odporu voči pohybu chladiacich kvapalín, čo ich spôsobuje?
12. Všeobecná forma vzorcov na výpočet trecieho odporu a lokálneho odporu.
13. Ako môžete zhodnotiť efektivitu TA?
14. Ako zvýšiť efektivitu CK?
Vysvetľujúca poznámka
TO praktická práca № 8
Disciplína: „Základy hydrauliky a tepelnej techniky“
Predmet: « Výpočet výmenníkov tepla»
Účel práce: vizuálne oboznámenie sa so štruktúrou a prevádzkou výmenníkov tepla, vykonávanie výpočtov.
Výmenník tepla je zariadenie určené na odovzdávanie tepla jednému z chladív v dôsledku jeho odstránenia z iného chladiaceho média. Proces pridávania a odoberania tepla vo výmenníku tepla môže sledovať rôzne technologické ciele: ohrev (chladenie) kvapaliny alebo plynu, premenu kvapaliny na paru, kondenzáciu pary atď.
Výmenníky tepla sa podľa princípu činnosti delia na rekuperačné, regeneračné a zmiešavacie.
Regeneračný sa nazývajú výmenníky tepla, v ktorých sa prenos tepla z jedného chladiva do druhého uskutočňuje cez pevnú stenu, ktorá ich oddeľuje. Automobilové spaľovacie motory využívajú najmä rekuperačné výmenníky tepla, ktoré sa používajú na chladenie motorového oleja, kvapaliny chladiaceho systému, vzduchu vstupujúceho do valcov motora a na iné účely. Obrázok 14 znázorňuje schému výmenníka tepla voda-olej, ktorý sa často implementuje pri navrhovaní olejových chladičov pre dieselové mazacie systémy.
Obr. 14. Schéma najjednoduchšieho rúrkového rekuperačného výmenníka tepla na prenos tepla z jedného chladiva (I) do druhého (II).
Regeneračný sa nazývajú výmenníky tepla, v ktorých sa horúce chladivo dostáva do kontaktu s pevným telesom (keramická alebo kovová dýza) a odovzdáva mu teplo v nasledujúcom období, „studené“ chladivo prichádza do kontaktu s pevným telesom, ktoré vníma teplo akumulované telom.
V metalurgickom priemysle sa regeneračné výmenníky tepla dlho používajú na ohrev vzduchu a horľavých plynov. Akumulačná tryska vo výmenníku tepla je vyrobená z červených tehál. Charakteristickým rysom regenerátorov je, že proces prenosu tepla v nich je nestacionárny. Preto sa technické výpočty regeneračných výmenníkov tepla vykonávajú na základe priemerných teplôt v čase.
Miešanie sa nazývajú výmenníky tepla, v ktorých sa prenos tepla z jedného chladiva do druhého uskutočňuje ich priamym kontaktom, preto je sprevádzaný úplnou alebo čiastočnou výmenou hmoty. Takéto zariadenia sa používajú na chladenie a ohrev plynov vodou alebo na chladenie vody vzduchom. produkciu plynu, pri klimatizácii, pri kondenzácii pary a pod.
Napriek širokej škále výmenníkov tepla zostávajú základné princípy ich výpočtu spoločné.
Pri výpočte výmenníkov tepla sa zvyčajne vyskytujú dva prípady:
1) konštruktívny výpočet, keď sú známe parametre chladiacej kvapaliny na vstupe a výstupe a prietok chladiacej kvapaliny (alebo spotreba tepla). Po predchádzajúcej voľbe konštrukcie výmenníka tepla sa teplovýmenná plocha určí výpočtom;
2) overovací výpočet, keď je známa teplovýmenná plocha a konštrukcia aparatúry a čiastočne známe ich vstupné parametre. Výpočet sa používa na zistenie neznámych parametrov (napríklad výstupných parametrov), prietokov chladiacej kvapaliny alebo iných charakteristík zariadenia (napríklad účinnosti).
V oboch prípadoch sú hlavnými výpočtovými rovnicami: rovnica tepelnej bilancie:
Q= m 1 s 1 (t" 1 – t"" 1)= m2 s 2 (t" 2 - t"" 2) (40)
a rovnica prenosu tepla:
Q = kF(t 1 – t 2).
V týchto rovniciach a nižšie je index 1 znamená, že hodnoty sa vzťahujú na horúcu kvapalinu a index 2 - prechladnúť. Vstupná teplota je indikovaná jedným zdvihom a výstupná teplota dvoma; T- hmotnostný tok kvapaliny; s- tepelná kapacita kvapaliny.
Pri odvodzovaní výpočtových vzorcov prestupu tepla sa nebrala do úvahy zmena teploty chladiacej kvapaliny. Vo výmenníkoch tepla sa horúce médium ochladzuje a studené médium ohrieva, a preto sa mení teplotný tlak Δt. Za takýchto podmienok možno rovnicu prenosu tepla aplikovať iba na povrchový prvok dF, t.j.:
dQ = kΔtdF. (41)
Okrem toho je potrebné zohľadniť závislosť súčiniteľa prestupu tepla k od zmien teploty pracovných kvapalín. Z väčšej časti sa takéto účtovanie týka vzťahu koeficientu prestupu tepla k priemerným teplotám chladív, niekedy sa koeficient prestupu tepla zistí z teplôt chladív na začiatku a na konci vykurovacej plochy. Ak získané hodnoty k" A k"" sa od seba mierne líšia, potom sa aritmetický priemer berie ako priemerná hodnota súčiniteľa prestupu tepla: k = (k"+ k"")/2.
S výrazným rozdielom hodnôt k" A k"" vykurovacia plocha je rozdelená na samostatné oblasti, v rámci ktorých sú hodnoty k meniť málo a koeficient prestupu tepla je určený pre každú sekciu.
Celkové množstvo preneseného tepla cez celý povrch F, sú určené integrujúcim výrazom (41):
, (42)
Kde Δt m- priemerná logaritmická hodnota teplotného rozdielu na povrchu:
. (43)
Ak sa teplota chladiacej kvapaliny pozdĺž vykurovacej plochy mierne zmení, potom je možné pri výpočte použiť aritmetický stredný tlak:
m = Δt arit. = 0,5(t"+ t"")
Aritmetický priemer hlavy Δt avg.arith vždy väčšia ako logaritmický priemer Δt m, ale pri Δt"/Δt""> 0,5 sa navzájom líšia o menej ako 3 %.
V tepelných výpočtoch sa pojem tzv ekvivalent chladiacej vody W, ktorý určuje množstvo vody ekvivalentné v tepelnej kapacite druhej spotrebe predmetnej kvapaliny, t.j.
W = mcp.(44)
S prihliadnutím na vodný ekvivalent sa rovnica (40) tepelnej bilancie pretransformuje do tvaru:
Pomer zmeny teploty chladiacich kvapalín je teda nepriamo úmerný pomeru ich vodných ekvivalentov.
Povaha zmeny teploty chladiacej kvapaliny pozdĺž vykurovacej plochy závisí od vzoru ich pohybu a pomeru hodnôt ekvivalentov vody. Ak horúce a studené tekutiny prúdia paralelne a v rovnakom smere vo výmenníku tepla, potom sa tento vzor prúdenia nazýva priamy tok(obr. 15, A).
Obr. 15. Schémy pohybu pracovných kvapalín vo výmenníkoch tepla.
V protiprúde sa kvapaliny pohybujú paralelne, ale v opačných smeroch (obr. 15, b). V schéme priečneho prúdenia sa kvapaliny pohybujú v pretínajúcich sa smeroch (obr. 15, V). Okrem uvedených jednoduché obvody pohyby tekutín môžu byť zložité, pričom môžu kombinovať rôzne kombinácie prvkov jednoduchých obvodov (obr. 15, G A d).
Na obr. 16, kde os x znázorňuje veľkosť vykurovacej plochy F a pozdĺž teploty zvislej osi sú zobrazené štyri charakteristické páry kriviek zmeny teploty pozdĺž vykurovacej plochy v závislosti od vzoru prúdenia (dopredný prúd, protiprúd) a hodnôt vodných ekvivalentov chladív W 1 A W 2.
Ako je možné vidieť z grafov, väčšia zmena teplota Δt" = t" - t" má kvapalinu, ktorej ekvivalent vody je menší, čo zodpovedá rovnici (45).
Ryža. 16. Charakter zmien teplôt chladiacej kvapaliny v súprúdových a protiprúdových schémach.
Po preskúmaní grafov možno vyvodiť tieto závery:
1. Pre priamy prietok konečná teplota studenej kvapaliny
vždy pod konečnou teplotou horúcej kvapaliny;
2. Rozdiel teplôt pozdĺž povrchu pri súprúdovom prúdení sa mení výraznejšie a jeho priemerná hodnota je menšia ako pri protiprúde, preto, ako vyplýva zo vzorca (42), pri súprúdovom prúdení sa odovzdáva menej tepla ako s protiprúdom.
3. Schémy priameho toku a protiprúdu možno považovať za ekvivalentné, ak je teplota aspoň jedného z chladív konštantná. Stáva sa to vtedy, keď kvapaliny vrie a pary kondenzujú, alebo keď je vodný ekvivalent jednej z chladív taký veľký, že sa jej teplota mení nepatrne.
4. S protiprúdom konečná teplota studenej kvapaliny t"" 2 môže byť vyššia ako konečná teplota horúcej kvapaliny, t.j. pri rovnakej počiatočnej teplote studenej kvapaliny, s protiprúdom môže byť zahriata na vyššiu teplotu.
Z termotechnického hľadiska by sa teda mal vždy uprednostňovať protiprúd, pokiaľ si iné dôvody (napríklad štrukturálne) nevynútia použitie schémy dopredného toku.
Snáď jedinou nevýhodou schémy protiprúdu je ťažšia teplotné podmienky pre materiál stien výmenníka tepla, pretože jednotlivé sekcie na strane vstupu horúcej kvapaliny sú obojstranne obmývané kvapalinami s maximálnou teplotou.
Ako je uvedené vyššie, kedy overovací výpočet je potrebné vypočítať konečné teploty chladiacich kvapalín t"" 1 A t"" 2 a množstvo preneseného tepla. V tomto prípade môžete pre približný odhad použiť nasledujúce závislosti:
.
Účinnosť výmenníka tepla
Účinnosť procesu vo výmenníku tepla sa hodnotí koeficientom užitočná akcia η , charakterizujúce podiel tepla horúcej kvapaliny použitej na ohrev studenej kvapaliny:
Kde Q 1- množstvo tepla absorbovaného studenou kvapalinou;
Q pacn. - dostupné množstvo tepla horúcej kvapaliny.
Pre výmenníky tepla vozidiel Dôležité sú hmotnostné a rozmerové charakteristiky zariadení. Oceniť možno kompaktnú konštrukciu výmenníka tepla merná vykurovacia plocha β, čo je oblasť pracovná plocha na jednotku objemu prístroja: β biť = F otrok /V pohode . .
Účinnosť výmenníka tepla závisí od konštrukčnej štruktúry chladiacej plochy, ktorá sa hodnotí koeficient rebrovania ξ op.= F cool/F liquid, Kde F v pohode- povrch ochladzovaný vzduchom; F kvapalina- chladiaca plocha obmývaná vodou.
Pri výbere typu chladiacej kvapaliny je potrebné vziať do úvahy jej termofyzikálne vlastnosti, náklady, možnosť korózie stien atď. Napríklad pri výbere nemrznúcej zmesi alebo vody by ste mali mať na pamäti, že aj keď je vhodné použiť nemrznúcu zmes (. nízka teplota zmrazenie), má nižšie termofyzikálne vlastnosti než voda, čo znižuje účinnosť výmenníka tepla (radiátora).
Na zvýšenie kompaktnosti a zníženie hmotnosti výmenníkov tepla, rôznymi prostriedkami zintenzívnenie výmeny tepla.
Účinný prostriedok nápravy zvýšením kompaktnosti výmenníka tepla je inštalácia rebier na jeho povrchy, ktoré je možné použiť v doskových aj rúrkových výmenníky tepla. Na obr. 17, A znázorňuje doskový výmenník tepla s plochými súvislými rebrami a na obr. 17, b- výmenník tepla s rebrovanými rúrkami oválneho prierezu.
Rebrá sú zvyčajne vyrobené z medených alebo hliníkových tenkých plechov a sú bezpečne prispájkované k hlavnému povrchu. Môžu byť hladké alebo drážkované. Rebrá môžu byť vyrobené vo forme samostatných dosiek, ktoré sú umiestnené v kanáli doskového výmenníka tepla v šachovnicovom alebo chodbovom vzore .
Obr. 17. Fragmenty doskového výmenníka tepla s plochými súvislými rebrami (a) a výmenníka tepla s rebrovanými oválnymi rúrkami (b).
V súčasnosti sa pri motoroch automobilov najviac používajú prevedenia rúrkových chladičov a rúrkových chladičov (obr. 18).
Obr. Jadrá mriežky chladiča:
A– rúrkovo-lamelárne; b- rúrková páska.
Pri výrobe chladiacich mriežok doskových radiátorov sa používajú rúrky (šité alebo bezšvíkové, ktoré sú vyrobené zo zliatiny hliníka, mosadze a medi L-68 alebo L-90 s hrúbkou do 0,15 mm) (obr. 19). Rebrové dosky sú vyrobené ploché alebo zvlnené z rovnakého materiálu ako rúrky. V rúrkových konštrukciách je páska vyrobená z medi M-3 s hrúbkou 0,05...0,1 mm.
IN rúrkové doskové radiátory chladiace rúrky môžu byť umiestnené vo vzťahu k prúdu chladiaceho vzduchu v rade, šachovnicovo alebo šachovnicovo pod uhlom (obr. 20).
Obr. 19. Radiátorové rúrky:
A– medené spájkované; b– zvárané z hliníkovej zliatiny.
Obr.20. Chladiace prvky pre rúrkové mriežky chladiča:
A– radové usporiadanie rúrok; b– šachové usporiadanie; V– to isté pod uhlom k prúdeniu vzduchu; G– chladiaca doska s ohnutými drážkami.
V rúrkových radiátoroch (obr. 21) sa chladiace rúrky dizajnom prakticky nelíšia od rúr používaných v rúrkových doskových radiátoroch, sú však umiestnené iba v rade. Na zvýšenie turbulencií prúdenie vzduchu na pásky sa vykonáva buď tvarové razenie (obr. 21, b), alebo ohnuté rezy.
Kompaktný dizajn moderných automobilových výmenníkov tepla, odhadovaný podľa merná vykurovacia plocha β tep, zodpovedá 440…850 m2/m3. Koeficient lamely pre tieto výmenníky tepla sa mení v rámci limitu: ξ alebo.= 5…11,5.
Obr.21. Prvky rúrkového radiátora:
A- mriežka chladiča; b– chladiaca páska s tvarovým razením; 1 - chladiaca páska; 2 - kvapalinová chladiaca trubica.
Príklad. Vo výmenníku tepla kvapalina s ekvivalentom vody W 1= 116 W/deg chladí z t" 1= 120 °C až t"" 1= 50°C voda pri teplote t" 2= 10°С, pre ktoré W 2= 584 W/deg. Určte požadovanú vykurovaciu plochu pre súprúdové a protiprúdové schémy, ak je koeficient prestupu tepla k= 2336 W/(m2°).
Konečná teplota vody s prihliadnutím na závislosť (45).
Výmenníky tepla sú neoddeliteľnou súčasťou moderných zariadení na reguláciu klimatizácie, ktoré obsahujú možno maximálny počet prvkov výmeny tepla. Takmer v každom zariadení, mechanizme, v akomkoľvek výrobnom procese prebiehajú procesy, ktoré zahŕňajú uvoľňovanie alebo absorpciu tepelnej energie. Výmenníky tepla vo forme chladiacich radiátorov sa nachádzajú v každom aute, vrátane domáce klimatizácie a ohrievače; Výmenník tepla je starý domáci kotol. Efektívnosť mnohých technologických operácií a výkon zariadení závisí od rýchleho dodania alebo odvodu tepla.
Problém s prenosom tepla
S rastom energetickej kapacity a objemu výroby sa čoraz viac zväčšuje hmotnosť a rozmery používaných výmenníkov tepla, ktorých výroba si vyžaduje veľa peňazí a materiálov. Mnoho inžinierov vyvíjajúcich zariadenia na výmenu tepla sa zaoberá problémom zmenšenia veľkosti a hmotnosti výmenníkov tepla a zvyšovania ich prevádzkovej účinnosti.
Konštrukcia výmenníkov tepla je tiež čoraz zložitejšia. Na zintenzívnenie procesu sa výmenníky tepla používajú čoraz viac zložité obvody. Používajú sa napríklad turbulátory, vírenie toku v potrubiach pomocou skrutkových vložiek, kanálov zložitý tvar, lopatkové víriče umiestnené na vstupe alebo pozdĺž celého potrubia. Aby sa zvýšila účinnosť výmeny tepla, kvapky kvapaliny resp častice a plynové bubliny do prúdu kvapaliny. Na zintenzívnenie procesov ovplyvňujú kvapalinu elektrostatickými alebo ultrazvukovými poľami, využívajú vibrácie a akustickú rezonanciu
Typy výmenníkov tepla
Podľa princípu fungovania Výmenníky tepla sa delia na tri hlavné typy: rekuperačné, regeneračné a zmiešavacie.
IN regeneračné Vo výmenníkoch tepla dochádza k prenosu tepla cez pevnú deliacu stenu (zvyčajne kovovú). Potom sa chladiaca kvapalina a prijímač tepla nezmiešajú ani neprichádzajú do kontaktu a komunikujú iba cez stenu výmenníka tepla. Toto je najbežnejší typ takýchto zariadení, ktorý sa používa všade. Chladivom môže byť napríklad ohrievacia špirála elektrický kotol a stena môže mať zložitý rebrovaný povrch.
Regeneračnévýmenníky tepla pracujú podľa zložitejšieho algoritmu. Tu sa najskôr uvoľňuje teplo teplejšej chladiacej kvapaliny pevné telo trysky, potom za studena. V tomto prípade chladiace kvapaliny postupne umývajú trysku, ohrievajú ju a ochladzujú. Priemysel napríklad používa výkonné regeneračné výmenníky tepla, ktoré najskôr odoberajú teplo zo zohriatej kvapaliny a potom ho uvoľňujú do vzduchu, čím ho vypínajú z cyklu.
IN miešanie Vo výmenníkoch tepla dochádza k priamemu kontaktu medzi chladiacou kvapalinou a prijímačom tepla. Zmiešavacie výmenníky tepla sa používajú vtedy, keď je možné látky po zmiešaní ľahko oddeliť (napríklad voda dodáva teplo a vzduch ho prijíma) alebo keď je možné látky miešať (napríklad voda a para). Takéto výmenníky tepla sa používajú napríklad v tepelných elektrárňach (chladiace veže).
Podľa typu zariadenia výmenníky tepla sa delia na výmenníky s výhrevnou plochou pozostávajúcou z rúrok (vyzerajú ako špirály), s rovnými výhrevnými plochami a tie, v ktorých výhrevnú plochu tvoria steny prístroja. Existuje tu pomerne veľa podtypov zariadení.
K vybaveniu s vykurovacou plochou tvorenou rúrkami , referovať ponorný výmenníky tepla, v ktorých je teplovýmenná plocha (špirála) umiestnená v nádobe obsahujúcej kvapalinu, zvyčajne vodu alebo nemrznúcu zmes.
Zavlažovanievýmenníky tepla pozostávajú z potrubí zavlažovaných zvonku vodou. Prijímač tepla v v tomto prípade je vzduch a voda zvyšuje prenos tepla v dôsledku vyparovania.
Výmenníky tepla "potrubie v potrubí" pozostáva z dvoch koncentricky umiestnených rúrok, cez ktoré preteká jedna chladiaca kvapalina vnútorné potrubie, a druhý - pozdĺž prstencového priestoru medzi oboma rúrkami.
Rozšírené shell-and-tube výmenníky tepla pozostávajúce zo zväzku rúrok, ktorých konce sú upevnené v špeciálnych rúrkových mriežkach. Rúrkový zväzok je umiestnený vo vnútri spoločného puzdra. V prevádzkovom stave sa jedno z chladív pohybuje potrubím a druhé sa pohybuje v priestore medzi potrubím (medzi plášťom a potrubím). Tento typ výmenníka tepla je najbežnejší v ťažkom priemysle, výrobe ropy a rafinácii ropy.
Z hľadiska použiteľnosti a rozšírenia konkurujú rúrkovým výmenníkom tepla tým, ktoré sú dnes populárne lamelové výmenníky tepla. Tento typ výmenníka tepla zahŕňa aj zariadenia: stočené z rúrok, s výmenou tepla medzi stenami prístroja a rúrkami, pomocou rebrovaných rúrok (vzduchom chladené výmenníky tepla).
Do výmenníkov tepla s vykurovacou plochou tvorenou plochými prvkami , referovať lamelové A špirála. Ich uplatnenie v posledné roky rozširuje vďaka praktickosti a vys Efektívnosť, ktorý môže dosiahnuť 60 % .
Vrátane výmenníkov tepla s vykurovacou plochou tvorenou stenami prístroja , vrátane reaktory, vykurovacie špirály umiestnené vonku. V tomto prípade teplo vstupuje (alebo sa uvoľňuje) do cievky obklopujúcej „plášť“ reaktora.
Okrem toho existujú podtypy výmenníkov tepla, v ktorých sa používajú rôzne druhy kvapaliny, ako aj chladiace kvapaliny nachádzajúce sa v rôznych stavov agregácie. Použitie kvapalín s nízkym bodom varu zlepšuje prenos tepla a účinnosť zariadení na odvod tepla. Takéto výmenníky tepla sa často nazývajú odparovacie, alebo dvojfázový.
Parametre výmenníka tepla
Keďže najbežnejším typom výmenníka tepla je regeneračné, používajú sa najmä v strojárskych zariadeniach pri výstavbe a zlepšovaní. Rozdelenie podľa typu zariadenia sa týka konkrétne rekuperačných výmenníkov tepla - ich možnosti majú odborníci najrozsiahlejšie preštudované a na trhu je ponúkaný široký sortiment zariadenia na výmenu tepla tohto typu.
Rekuperačné výmenníky tepla sa vyznačujú týmito parametrami: veľkosť teplovýmennej plochy; súčiniteľ prestupu tepla, ktorý odhaduje množstvo preneseného tepla cez 1 m2 teplovýmennej plochy s rozdielom teplôt medzi chladivami 1°C (tento koeficient závisí od typu chladív, ich parametrov a rýchlosti pohybu). Tieto parametre sú určené potrebou prenosu tepla a nastavujú vlastnosti samotného výmenníka tepla: tlak a teploty, pri ktorých bude výmenník pracovať (zvyčajne zvýšené teploty A vysoký krvný tlakčo diktuje prísne požiadavky na pevnosť materiálov a švov); teplovýmenná plocha (ktorá umožňuje vypočítať výkon výmenníka tepla a dať ho do súvislosti so skutočným dopytom); konštrukčný materiál (určujúci spoľahlivosť konštrukcie a účinnosť prenosu tepla); prítomnosť teplotných stresov (a potreba ich kompenzácie). Tieto napätia vznikajú pri nerovnomernom zahrievaní rôznych častí výmenníka tepla, čo sa pozoruje hlavne v prípade veľkých priemyselných výmenníkov tepla a vyžaduje osobitnú pozornosť na dizajn, materiály a kompenzačné prvky.
Populárne výmenníky tepla a ich použitie
Výmenníky tepla sa používajú v kotloch, v kvapalinových chladiacich jednotkách (chilleroch), v klimatizáciách a rekuperátoroch, ktoré odovzdávajú teplo už ohriateho vzduchu čerstvému vetraciemu prúdu. Regeneračná výmena tepla umožňuje zvýšiť účinnosť klimatického systému a znížiť náklady na vykurovanie.
Ďalším príkladom použitia výmenníka tepla sú systémy založené na efektoch tepelné čerpadlo. Teplo sa v tomto prípade odovzdáva cez výmenníky tepla a vnútorný vodný okruh do tej časti budovy, kde je potrebné. Podobný efekt sa používa v systémoch chladiča s ventilátorom a nazýva sa „obtok chladiča“ - v prípade, že je okolitá teplota dostatočne nízka, teplo sa odoberá z chladiacej vody chladiacej veže systému chladiča a ventilátora.
Systémy tepelných čerpadiel zahŕňajú aj využitie zásobníkov a podzemnej vody. Pomocou výmenníka tepla môže byť takýto systém organizovaný podľa uzavretý okruh: voda zo zásobníka odovzdáva teplo pripravenej odsolenej vode okruhu cez výmenník tepla. Tento prístup predchádza problémom spojeným s predčasné starnutie a upchatie potrubia vo vnútri budovy.
IN v poslednej dobe V klimatické systémyČoraz častejšie sa používajú doskové výmenníky tepla
Ako už bolo uvedené, zaberajú menej miesta pri väčšia plocha prenos tepla, praktickejšie a efektívnejšie. Odborníci tvrdia, že použitie doskové výmenníky tepla skutočne poskytuje veľa výhod. Autor: odborné posudky výmena plášťových a rúrkových výmenníkov tepla za doskové výmenníky tepla môže v rôznych prípadoch zlepšiť prevádzkovú účinnosťo 20-30%.Pre väčšinu výmenníkov tepla hlavné stavebný materiál Používa sa legovaná oceľ alebo meď. Ako spájka sa používa meď alebo odolnejšie materiály s obsahom niklu. Rozsah tlaku pre takéto doskové výmenníky tepla dosahuje 31 bar pri teplotách do 185 °C.
Doskový výmenník tepla je zvyčajne prvok, v ktorom chladivo cirkuluje v rovinách medzi doskami pripevnenými k sebe. Na doskách sú vytvorené kanály na pohyb chladiacej kvapaliny, po ktorých sú spájkované alebo upevnené iným spôsobom. Hrúbka dosiek takéhoto výmenníka tepla je zvyčajne niekoľko desatín milimetra (0,3-0,8 mm). Celková plocha dosiek sa môže líšiť. Okrem toho môže užívateľ sám zmeniť efektívnu oblasť výmeny tepla vložením prídavných dosiek do výmenníka tepla alebo ich odstránením z výmenníka tepla.
Je dôležité poznamenať, že tu vystupujú do popredia fyzikálne parametre výmenníkov tepla - hmotnosť, veľkosť. V prípade doskových výmenníkov tepla je to plocha dosiek a cieľom inžinierov je čo najviac znížiť celkový objem systém výmeny tepla, zvýšenie jeho výkonu. Na tento účel sú kombinované výmenníky tepla rôznymi spôsobmi zaznamenávajúc vzdialenosť medzi nimi a rýchlosť pohybu kvapalín vo vnútri.
Údržba výmenníka tepla
Pohodlná klíma v každej miestnosti, či už je to kancelária, bytový dom alebo chata, ovplyvňuje efektivitu práce a životný komfort ľudí. Preto takmer každé zariadenie na klimatizáciu (kúrenie, klimatizácia) často funguje nepretržite.
Počas údržby rôzne typy výmenníky tepla si vyžadujú inú pozornosť. Rovnako ako u každého zariadenia, vyžaduje periodické prehliadky a monitorovanie stability výmenníkov tepla. Zmeny parametrov (napríklad výstupných teplôt) systému, ktorý obsahuje výmenník tepla, môžu naznačovať zníženie jeho účinnosti.
V tomto prípade je potrebné skontrolovať stav teplovýmenných plôch. Najprv musíte monitorovať povrchy, ktoré sú v kontakte s vodou. V prípade použitia obyčajnej, neupravenej vody dochádza k usadzovaniu solí na stenách potrubí a doskových výmenníkov tepla, čím sa zmenšuje prierez potrubí a znižuje sa tepelná vodivosť stien. Ak je pre rúrkové výmenníky tepla vrstva vodného kameňa 0,05 - 0,1 m celkom normálna, potom pre doskové výmenníky tepla je toto číslo kritické - sú vybavené kanálmi s veľmi malým prierezom. Preto aj minimálne usadeniny soli rýchlo menia termodynamické parametre takýchto výmenníkov tepla. V súlade s tým, kedy hovoríme o Pokiaľ ide o čistenie vonkajších povrchov dosiek, všetko je jednoduché, ale akonáhle dôjde k čistení vnútorných kanálov, nastanú ťažkosti.
Na riešenie týchto problémov sa používajú rôzne metódy. Spočiatku iba chemické metódy— privádzané do výmenníka tepla špeciálne zlúčeniny. Podobná metódačistenie je široko používané aj teraz, ale neumožňuje riešiť kremíkové usadeniny, ktoré sa v niektorých prípadoch vyskytujú. Problém zostal nejaký čas nevyriešený, no v poslednej dobe sa stáva čoraz populárnejším ultrazvuková metóda ochrana potrubí a kanálov výmenníkov tepla: ultrazvuk môže znížiť rýchlosť tvorby vodného kameňa av niektorých prípadoch dokonca zabezpečiť prevádzku zariadenia bez tvorby usadenín.
Zástancovia doskových výmenníkov tepla však tvrdia, že k takejto kontaminácii dochádza extrémne pomaly v dôsledku vysokej turbulencie chladiacich prúdov cirkulujúcich cez zariadenie. Táto turbulencia je spôsobená zvlnením, ktoré majú dosky výmenníka tepla, a ich hladkosťou. Výrobcovia často tvrdia, že dosky sú špeciálne leštené, aby sa zlepšil prenos tepla a zvýšila sa turbulencia. Ďalším typom prác súvisiacich s údržbou výmenníkov tepla je čistenie vonkajších jednotiek, ktoré sú v kontakte atmosférický vzduch. Oxidácia povrchu tu nehrá primárnu úlohu, hlavným problémom je mechanické znečistenie: externá jednotka sa upcháva prachom, topoľovým chumáčom, listami a inými nečistotami. Výsledkom je, že výmenník tepla prakticky prestane prechádzať vzduchom, naruší sa odvod tepla, kompresor sa začne prehrievať a často zlyháva. Preto je potrebné vykonávať preventívnu kontrolu a čistenie vonkajších výmenníkových jednotiek aspoň raz ročne.
Pri správnej údržbe vydrží kvalitný výmenník tepla 18-20 rokov bez opravy. Pre zariadenia na klimatizáciu je to kritická životnosť, po ktorej sa zvyčajne vyžaduje úplná výmena. Priemyselné výmenníky tepla môžu byť takmer vždy podrobené procesu obnovy, čím sa po generálnej oprave vrátia do prevádzky.
A.G. Andreev, P.A. Panfil, LLC „Ring“, Moskva
V posledných rokoch sa v tepelnej energetike čoraz viac rozširujú doskové výmenníky tepla. Vysoká účinnosť s malými rozmermi robí tento typ výmenníka tepla jedným z najsľubnejších. Vysoká rýchlosť ohrievanej vody a vírový charakter jej prúdenia vedú k zvýšeniu účinnosti doskových výmenníkov tepla a zároveň zabraňujú znečisteniu ich teplovýmenných plôch. Vodovodné kanály s malým prierezom sú však náchylnejšie na účinky tvorby vodného kameňa v nich. Aj nevýznamná, z hľadiska rúrkových ohrievačov, vrstva usadenín s hrúbkou 0,05-0,1 mm vedie k výraznému zníženiu účinnosti doskových výmenníkov tepla.
Zabezpečenie ochrany teplovýmenných plôch pred vodným kameňom sa vykonáva rôznymi spôsobmi, medzi ktorými vyniká ultrazvuková technológia zabraňujúca tvorbe vodného kameňa. Je to spôsobené tým, že túto technológiu, na rozdiel od množstva iných, umožňuje použiť niekoľko mechanizmov naraz, ovplyvňujúcich ako procesy tvorby vodného kameňa vo vodnom stĺpci a jeho usadzovania na teplovýmennej ploche, tak už vytvorenú vrstvu usadenín. Ultrazvuková technológia môže výrazne znížiť rýchlosť tvorby vodného kameňa a v niektorých prípadoch zabezpečiť prevádzku zariadení na výmenu tepla bez vodného kameňa.
Doskové výmenníky využívajú chemické čistenie povrchu na strane ohrievanej vody. spôsob chemické čistenie je v súčasnosti optimálny pre spájkované výmenníky tepla, v niektorých prípadoch sú však znečistené kremíkovými usadeninami, ktorých prítomnosť značne komplikuje chemické čistenie. Zaregistrované bolo aj znečistenie výmenníkov tepla zo strany vykurovacej vody. Ultrazvuková technológia umožňuje chrániť teplovýmennú plochu pred usadeninami rôzneho pôvodu a vybudenie ohybových vibrácií v celej konštrukcii výmenníka zabraňuje tvorbe usadenín na strane vykurovacej vody, ako aj na strane ohrievanej.
Naša organizácia vykonala množstvo prác na vybavení doskových výmenníkov tepla akustickými zariadeniami proti usadzovaniu vodného kameňa (AUD).
Podmienky výskumu
Štúdia prevádzkovej účinnosti spájkovaných doskových výmenníkov tepla Systémy TÚV po vybavení akustickými zariadeniami proti usadzovaniu vodného kameňa radu Acoustic-T vyrábaných firmou Koltso LLC sa od apríla 2001 realizovalo vo vykurovacích bodoch Štátneho jednotného podniku Mosgorteplo. Tri vykurovacie body boli vybavené zariadeniami proti vodnému kameňu. Každé vykurovacie miesto vybavené zariadením proti usadzovaniu vodného kameňa obsahuje dva doskové výmenníky tepla ( dvojstupňová schéma TÚV), na každom z nich bol inštalovaný ultrazvukový žiarič dvojkanálového APU „Acoustic-T2“ (obr. 1).
Na vyhodnotenie výsledkov činnosti zariadení proti vodnému kameňu to bolo použitá metóda porovnanie, v ktorom sa porovnávali parametre výmenníkov tepla s inštalovanými zariadeniami proti usadzovaniu vodného kameňa s parametrami výmenníkov tepla bez APU. Špecialisti Štátneho jednotného podniku "Mosgorteplo" vybrali ďalších 6 regulačných vykurovacích bodov (TP) a vytvorili tri komplexy troch TP, ktoré sa nachádzajú na troch rôznych vykurovacích vedeniach, z ktorých každý je vybavený zariadením proti usadzovaniu vodného kameňa. .
Spôsob uchytenia ultrazvukových (US) žiaričov bol zvolený tak, že časť nimi generovanej ultrazvukovej energie je rozložená po teplovýmennej ploche a časť z nej smeruje do hrúbky ohriatej vody, ktorá sa šíri po celom vnútornom priestore. objem výmenníka tepla. Vybudenie ultrazvukových vibrácií šíriacich sa po teplovýmennej ploche bolo potrebné nielen na zabránenie usadzovaniu novovzniknutého vodného kameňa, ale aj na zničenie vrstvy usadenín, ktorá mohla vzniknúť pred inštaláciou zariadení proti vodnému kameňu. Výsledky nášho predchádzajúce práce s doskovými výmenníkmi vykazujú zvýšenie súčiniteľa prestupu tepla výmenníka už po niekoľkých týždňoch prevádzky zariadenia proti vodnému kameňu. Na otestovanie tohto výsledku bolo po mesiaci nepretržitej prevádzky vypnuté jedno z inštalovaných zariadení proti vodnému kameňu. Počas celého obdobia pozorovania sa naďalej zaznamenávali prevádzkové parametre teplovýmenných zariadení tohto komplexu vykurovacích miest.
Všetkých deväť vykurovacích bodov je vybavených zariadeniami na meranie tepla a automatizáciou na udržanie teploty ohrievanej vody na danej úrovni. Boli zaznamenané údaje o spotrebe tepla, spotrebe sieťovej vody a rozdiele teplôt medzi sieťovou vodou na vstupe/výstupe každého TP. Robili sme tiež periodické výpisy z denníka traťového zamestnanca, pričom sme zaznamenávali rozdiel tlaku medzi sieťou a ohrievanou vodou.
Hlavné výsledky
Počas vykurovacej sezóny oddelenie údajov o spotrebe vody v sieti a množstve tepla vo vykurovacích systémoch a systémoch zásobovania teplou vodou sa javí ako ťažko realizovateľné komparatívna analýza práce Výmenníky TÚV bola založená na parametroch siete a ohrievanej vody zaznamenaných v r letné obdobie.
Jednou z charakteristík účinnosti výmenníkov tepla je rozdiel teplôt sieťovej vody ∆T na vstupe/výstupe z výmenníka tepla. Na obr. Obrázok 2 ukazuje charakteristické grafy zmien rozdielu teplôt sieťovej vody ∆T v pozorovaných vykurovacích bodoch. Vo všetkých troch komplexoch je hodnota ∆ T v TP vybavených zariadeniami proti vodnému kameňu vyššia ako jeho hodnoty v kontrolných TP. Získaný výsledok naznačuje, že prevádzková účinnosť výmenníkov tepla so zariadením proti usadzovaniu vodného kameňa je vyššia ako účinnosť výmenníkov tepla bez APU, avšak skutočnosť, že tento rozdiel je dôsledkom činnosti APU, nie je zrejmé. Pre získanie jednoznačného výsledku boli vyžiadané údaje o prevádzke vykurovacích miest za rovnaké obdobie minulého roka, ktoré boli prezentované za jeden komplex teplárenských staníc. Spracovanie získaných údajov ukázalo, že v mesiacoch apríl-august 2000 dochádza ku kolísaniu rozdielu teplôt sieťovej vody vo všetkých TP okolo jednej priemernej hodnoty, odchýlku od ktorej možno vysvetliť rozdielmi v dennej spotrebe ohriatej vody. Zmena ∆T na rovnakom TP v apríli až auguste bežného roku má iný charakter - hodnoty ∆T v TP vybavenom zariadením proti usadzovaniu vodného kameňa sú výrazne vyššie ako rozdiel v teplote siete. voda na vykurovacích bodoch, ktoré nie sú vybavené APU. Navyše, tento rozdiel bol dosiahnutý najmä v dôsledku poklesu ∆T v TP bez zariadení proti vodnému kameňu a mierny nárast∆T v porovnaní s minuloročnými hodnotami v bode vykurovania po inštalácii automatickej riadiacej jednotky. Priemerné prekročenie rozdielu teplôt sieťovej vody ∆T vo vykurovacom bode vybavenom APU nad jej hodnotou v regulačných TP v lete 2001 je 5 °C.
Porovnanie získaných údajov umožňuje tvrdiť, že zvýšenie rozdielu teplôt napájacej vody ∆T je dôsledkom činnosti zariadení proti vodnému kameňu. Hodnoty teploty sieťovej vody na vstupe vykurovacích bodov umiestnených na tom istom vykurovacom potrubí sú blízke. Relatívny nárast ∆T v TP vybavených zariadeniami proti usadzovaniu vodného kameňa naznačuje zvýšenie účinnosti použitia chladiacej kvapaliny v doskových výmenníkoch tepla vybavených akustickými zariadeniami proti usadzovaniu vodného kameňa.
Ďalším parametrom charakterizujúcim účinnosť výmenníkov tepla je merná spotreba sieťovej vody. Pre vyhodnotenie prevádzky teplovodného systému boli v letnom období realizované aj pozorovania mernej spotreby sieťovej vody. Na obr. Obrázok 3 zobrazuje grafy zmien spotreby vody v sieti v jednom komplexe TP.
Vo všetkých vykurovacích bodoch vybavených akustickými zariadeniami proti usadzovaniu vodného kameňa je merná spotreba sieťovej vody v lete menšia ako v regulačných. Pripomeňme, že v dvoch TP fungovali zariadenia proti vodnému kameňu počas celého letného obdobia, v jednom TP bolo zariadenie proti vodnému kameňu vypnuté v máji 2001, po mesiaci nepretržitej prevádzky. V prvých dvoch TP je priemerný mesačný špecifický prietok chladiva nižší ako prietok na kontrolných vykurovacích bodoch o 2-6 n onn/Gcal do novembra 2001 (ústredné kúrenie bolo zapnuté koncom septembra); prevádzkové vlastnosti výmenníkov tepla v treťom TP je potrebné zvážiť samostatne. Na obr. 4 sú uvedené grafy zmien priemerného mesačného špecifická spotreba chladiacej kvapaliny v tomto komplexe vykurovacích bodov.
Vyššie uvedený graf jasne ukazuje, že špecifický prietok chladiacej kvapaliny v TP vybavenom APU je nižší ako prietok v riadiacom TP o 3-5 ton/Gcal do augusta 2001. Inými slovami, pokles účinnosti doskový výmenník tepla nastal len dva, dva a pol mesiaca po vypnutí zariadenia proti vodnému kameňu. Zohľadnenie priemerných mesačných hodnôt rozdielu teplôt sieťovej vody ∆T potvrdzuje tento výsledok- prekročenie ∆T vo vykurovacom bode vybavenom APU nad zodpovedajúce hodnoty ∆T v kontrolných TP pretrváva do augusta 2001.
Získané údaje o znižovaní prietoku sieťovej vody pri súčasnom zvyšovaní teplotného rozdielu sieťovej vody vo vykurovacích bodoch vybavených zariadeniami proti usadzovaniu vodného kameňa vo vzťahu k prietoku a ∆T v regulačnom TP vypovedajú o účinnosti APU. Konzistentnosť získaných výsledkov potvrdzuje tento záver.
Charakteristickým znakom jeho prevádzkovej účinnosti je aj tlakový rozdiel ohriatej vody na vstupe/výstupe zariadenia na výmenu tepla. Spracovanie zaznamenaných hodnôt tlakových spádov bolo realizované, avšak trieda presnosti použitých prístrojov na meranie tlaku vody neumožňovala identifikovať zmeny tlakových spádov ohrievanej vody pred a po inštalácii APU, resp. boli zistené zmeny v tlakových spádoch ohrievanej vody a v kontrolnom TP.
Závery
Spracovaním zaznamenaných údajov boli zistené nasledovné zmeny v prevádzkových parametroch výmenníkov tepla vybavených zariadením proti usadzovaniu vodného kameňa a regulačnými výmenníkmi tepla:
V lete rozdiel teplôt sieťovej vody ∆T na vstupe/výstupe každého z nich vykurovací bod, vybavené automatickým riadiacim systémom, vyšším ako ∆Т v ovládacom TP umiestnenom na tom istom vykurovacom potrubí
Miera poklesu mernej spotreby sieťovej vody po vypnutí ÚK vo vykurovacích staniciach vybavených automatickými riadiacimi systémami je vyššia ako v regulačných.
V porovnaní s rovnakým obdobím minulého roka došlo k poklesu mernej spotreby sieťovej vody v TP vybavených automatickými riadiacimi systémami a k zvýšeniu spotreby sieťovej vody v kontrolných TP.
Trieda presnosti prístrojov na meranie tlaku vody nám neumožnila zistiť rozdiely v tlakových spádoch ohriatej vody pred a po inštalácii zariadení proti vodnému kameňu
Výmenníky tepla inštalované vo výhrevných bodoch vybavených automatickými riadiacimi jednotkami vnímajú väčšiu časť tepla obsiahnutého v každej tone chladiva ako regulačné.
Získané výsledky nám umožňujú formulovať nasledujúce závery: inštalácia akustických zariadení proti vodnému kameňu radu Acoustic-T2 vyrábaných spoločnosťou Koltso LLC a dokonca aj krátkodobá, počas 1-3 mesiacov, ich nepretržitá prevádzka vedie k:
Zníženie špecifickej spotreby chladiacej kvapaliny.
Zvýšenie rozdielu teplôt sieťovej vody na vstupe/výstupe z výmenníka tepla
Zvýšenie účinnosti použitia chladiacej kvapaliny
Na získanie kvantitatívnych ukazovateľov účinnosti použitia akustických zariadení proti usadzovaniu vodného kameňa je potrebné dlhšie sledovanie prevádzkových parametrov vybavených automatických riadiacich jednotiek a riadiacich vykurovacích bodov a periodické merania okamžitých hodnôt teplôt, tlakov a prietokov. vykurovacej a ohrievanej vody na každom výmenníku tepla inštalovanom v TP pre priame určenie ich súčiniteľov prestupu tepla.
Skúsenosti s používaním akustických zariadení proti vodnému kameňu v nízkoenergetických aplikáciách však ukazujú náročnosť získania kvantitatívneho hodnotenia efektívnosti ich prevádzky. Nedostatočné vybavenie meračov spotreby tepla na vykurovacích miestach a veľká chyba použitých meracích prístrojov vedú k tomu, že hlavným kritériom účinnosti APU je doba prevádzky zariadenia výmenníka tepla medzi jeho nútenými zastávkami na čistenie. Predĺženie doby nepretržitej prevádzky zariadenia na výmenu tepla však určite uľahčuje jeho prevádzku ekonomická efektívnosť Použitie akustických zariadení proti vodnému kameňu v týchto prípadoch nie je samozrejmé. Uskutočnenie výskumu založeného na experimentálnom materiáli, ktorý umožňuje potvrdiť skutočné zvýšenie účinnosti zariadení na výmenu tepla pri vybavení zariadeniami proti vodnému kameňu, odôvodňuje uskutočniteľnosť použitia APU.
Udržiavanie zariadenia na výmenu tepla v stave bez usadenín zavedením ultrazvukovej technológie na zabránenie tvorby vodného kameňa zabraňuje potrebe zvyšovať spotrebu sieťovej vody, čo vedie k skutočným úsporám tepla a energie.
Ryža. 1. Vykurovacia stanica vybavená akustickým zariadením proti usadzovaniu vodného kameňa „Acoustic-T2“.
Ryža. 2. Zmena teplotného rozdielu napájacej vody ΔT v areáli trafostaníc od mája do septembra 2001 (1. rad - trafostanica vybavená zariadením proti usadzovaniu vodného kameňa).
Ryža. 3. Zmena mernej spotreby chladiva v jednom komplexe TP od marca do novembra 2001.
Ryža. 4. Zmena špecifického prietoku chladiva v komplexe transformovne. APU bolo deaktivované v máji 2001.
Strana 1
Účinnosť výmenníka tepla závisí od stupňa čistoty teplovýmennej plochy.
Na zvýšenie účinnosti výmenníka tepla sa používajú aj priečne priečky 7-segmentového typu (pozri obr. X.
Nie je ťažké spojiť tu nastolenú otázku o účinnosti výmenníka tepla s potrebou brať do úvahy teplotný rozdiel a pri analýze tepelného procesu v uzavretá slučka. Je jasné, že pre ideálny výmenník tepla (00 - 0, čo je možné pri t0 - v 0) nie je takáto úvaha potrebná.
V praxi sa osvedčila hodnota čiastočnej recirkulácie produktu ako spôsobu zlepšenia účinnosti výmenníka tepla.
Kladná odchýlka vo vzdialenosti medzi mriežkami znižuje S, ale znižuje počet rúrok vo zväzku rúr a znižuje účinnosť výmenníka tepla.
Odlučovač kvapalín (obr. 57) slúži na oddeľovanie kvapiek kvapalín unášaných parou z výmenníkov tepla s amoniakom, ako aj na zásobovanie výmenníkov tepla kvapalným amoniakom, pretože priamy vstup amoniaku za škrtiacou klapkou vedie k zníženiu účinnosti. výmenníka tepla v dôsledku objavenia sa značného množstva pary generovanej počas škrtenia.
Pri vypaľovaní cementu v rotačných peciach sa vo veľkej miere používajú cyklónové výmenníky tepla pozdĺž zbernej cesty spätného toku prachu. Na pracovných plochách cyklónov a plynovodov sa často tvoria usadeniny tuhého prachu, v dôsledku čoho sa znižuje účinnosť výmenníka tepla, znižuje sa objem nasatého plynu, povrch a čas kontaktu prašných plynov so surovinami.
Majme na pamäti, že možnosť zvýšenia tepelného zaťaženia výmenníka recirkuláciou produktu nie je absolútna. Aj keď je zvýšenie rýchlosti produktu pri jeho pohybe cez výmenník tepla sprevádzané výrazným zvýšením koeficientu prestupu tepla, tento nemôže vždy poskytnúť pozitívny výsledok z hľadiska zvyšovania účinnosti výmenníka tepla pôsobením faktorov vyvolávajúcich opačný efekt.
Prvým kritériom pre uspokojivú prevádzku výmenníka TSP je splnenie požiadaviek na prevádzkové parametre: požadovaný výkon zariadenia musí byť zabezpečený počas prevádzky od jednej preventívnej údržby k druhej za stanovených obmedzení poklesu tlaku a bez ohľadu na nárast usadenín. na povrchu. Preto nie sú v praxi vždy splnené požiadavky na výkon. Z tohto pohľadu je pre kvantitatívne hodnotenia príliš málo štatistických údajov o prevádzke jednotlivých zariadení a informácií o vplyve efektívnosti ich prevádzky na ostatné výrobné procesy. V dôsledku toho musí projektant prostredníctvom výpočtu, berúc do úvahy vplyv prevádzkovej účinnosti výmenníka tepla na iné výrobné procesy, s primeranou pravdepodobnosťou zaručiť spoľahlivá prevádzka prístroja.
Ak výmenník tepla pracuje s čiastočným zaplavením kondenzátu, regulačné účinky možno dosiahnuť zmenou prietoku kondenzátu. To má za následok zmenu hladiny kondenzátu vo výmenníku tepla. V tomto prípade sa teplovýmenné plochy prerozdeľujú medzi kondenzačnú paru a produkt na jednej strane a kondenzát a produkt na strane druhej. Intenzita výmeny tepla a potom sa mení teplota produktu na výstupe z výmenníka tepla. Tento systém umožňuje zvýšiť účinnosť výmenníka tepla o 6 - 7% vďaka plnému využitiu tepla pary a kondenzátu. Kvôli veľkým oneskoreniam však možno tento systém odporučiť len vtedy, ak nedochádza k ostrým poruchám.
Stránky: 1