Оценка эффективности теплообменных аппаратов котельной установки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оценка эффективности теплообменных аппаратов котельной установки

Введение

Теплообменные процессы имеют огромное значение в режиме работы котельного оборудования. Правильный подбор аппаратов для технологических систем, предназначенных для обогрева помещений бытового и промышленного назначения, позволяет предотвратить преждевременный выход из строя отдельных узлов и обеспечить оптимальные параметры производительности.

В системах отопления и ГВС наиболее часто используются теплообменные аппараты, основу которых составляют пакеты пластин. Они все активнее вытесняют кожухоотрубные конструкции, поскольку отличаются большей компактностью, конструкционной легкостью, простотой очистки, надежностью и экономичностью [1].

Пластинчатые теплообменники

Этот тип теплообменников наиболее часто применяемый в котельных. Пластинчатый теплообменник - это устройство, в котором осуществляется передача теплоты от горячего теплоносителя к холодной (нагреваемой) среде через стальные гофрированные пластины, которые установлены в раму и стянуты в пакет.

Такая конструкция теплообменника обеспечивает эффективную компоновку теплообменной поверхности и, соответственно, малые габариты самого аппарата. обогрев теплообменник пластинчатый

Пластины теплообменника: Во-первых, начнем с того, что изготавливают их только из нержавеющей стали. Всем известно, что этот металл прекрасно справляется и с негативным воздействием некачественного теплоносителя, и с высокими температурами в камере сгорания топлива. Так что производители сделали единственно правильный выбор. Технологический процесс изготовления - штамповка. Это и понятно, потому что сделать плиту со сложной конфигурацией, да к тому же, чтобы сам материал не потерял свои качества и свойства, можно только таким способом.

Хотелось бы добавить, что пластины теплообменника можно изготавливать не из всякой нержавейки. Есть специальные марки, которые рекомендуются к использованию. Из отечественных можно порекомендовать сталь марки 08Х 18Н 10Т.

Устройство самих плит очень интересное. В них использована так называемая технология "Off-Set". То есть, поверх плоскости созданы канавки, которые могут располагаться симметрично или нет. Такая рельефная поверхность увеличивает площадь теплового отбора, плюс происходит равномерное распределение самого теплоносителя.[2]

В теплообменниках фирмы "Риден" применяются пластины датской компании Sondex [1,2,3]. Особое внимание, уделяемое концерном Sondex качеству поверхности пластин, служит гарантией долгой службы готового теплообменника и снижает скорость обрастания его загрязнениями.[3]

Рис. 1. Пластинчатый теплообменник

1 - неподвижная плита с присоединительными патрубками; 2 - задняя прижимная плита; 3 - теплообменные пластины с уплотнительными прокладками; 4 - верхняя направляющая; 5 - нижняя направляющая; 6 - задняя стойка; 7 - комплект резьбовых шпилек.

Все пластины в пакете одинаковы, только развернуты одна за другой на 180°, поэтому при стягивании пакета пластин образуются каналы, по которым и протекают жидкости, участвующие в теплообмене. Такая установка пластин обеспечивает чередование горячих и холодных каналов.

В процессе теплообмена жидкости движутся навстречу друг другу (в противотоке). В местах их возможного перетекания находится либо стальная пластина, либо двойное резиновое уплотнение, что практически исключает смешение жидкостей.

Вид гофрирования пластин и их количество, устанавливаемое в раму, зависят от эксплуатационных требований к пластинчатому теплообменнику. Материалы для изготовления уплотнительных прокладок также различаются в зависимости от условий применения пластинчатых теплообменников. Обычно используются различные полимеры на основе натуральных или синтетических каучуков.

Пластинчатые теплообменники в котельной установке

Расчет пластинчатых теплообменников котельных установок требует специфических знаний и умений, а также глубокого понимания тонкостей процесса.

При использовании пластинчатых теплообменников в котельных для нагрева воды горячего водоснабжения существует следующая проблема: пластинчатый теплообменник вследствие своих высоких коэффициентов теплопередачи очень сильно охлаждает котловую воду, температура обратной котловой воды после теплообменника может падать до 50--30°С.

Но практически все промышленные котлы имеют ограничение по минимальной величине температуры воды возвращаемой в котел. Следствием подачи в котел воды с низкой температурой является конденсация паров в котле и его быстрый выход из строя из-за коррозии. Для избежания этого стараются поддерживать температуру обратной воды котла не ниже 60--80°С.

Из вышесказанного видно, что подключение пластинчатого теплообменника к котлу "напрямую" - нежелательно.

Для того чтобы иметь температуру обратной котловой воды не ниже требуемых величин следует подключать пластинчатый теплообменник к котловому контуру через трехходовой клапан, как показано на схеме.

Рис. 2. Принципиальная схема использования пластинчатого теплообменника для нагрева горячей воды в составе котельной установки:

1) Водогрейный котел. 2) Циркуляционный насос.3) Пластинчатый теплообменник горячего водоснабжения.4) Трехходовой клапан. 5) Датчик температуры воды горячего водоснабжения.6) Компенсирующий насос.7) Регулятор температуры обратной котловой воды.

Т 1 - температура в подающем трубопроводе котловой воды. Т 2 - температура в обратном трубопроводе котловой воды. Т 2т - температура обратной котловой воды после пластинчатого теплообменника.

Т 3 - температура в трубопроводе нагретой воды ГВС. В 1 - температура в трубопроводе холодной воды. Gк - расход воды через котел.

Gгвс - расход воды ГВС. Gтг - общий расход греющей котловой воды на установку ГВС. Gто - расход греющей котловой воды непосредственно на пластинчатый теплообменник. Gб - байпассируемый расход греющей котловой воды.Gп - расход горячей котловой воды необходимый для поддержания требуемой температуры обратной котловой воды.

Подключение пластинчатого теплообменника через трехходовой клапан решает сразу две задачи:

· не допускает снижения температуры обратной котловой воды ниже требуемой величины (до определенного предела);

· позволяет поддерживать заданную температуру горячей воды, при этом клапан управляется по сигналу от термодатчика температуры горячей воды.

На самом деле решение проблемы А явилось следствием решения проблемы Б, т. е. применение трехходового клапана для автоматизации поддержания температуры горячего водоснабжения привело к нормализации температуры обратной котловой воды.

Однако для того, чтобы это условие выполнялось, требуется, чтобы автоматика поддержания температуры горячего водоснабжения поддерживала температуру ГВС не выше той, на которую был рассчитан пластинчатый теплообменник, или максимальный разбор воды горячего водоснабжения не должен быть выше расчетного.

Дополнительно в качестве устройства защищающего котел от занижения температуры обратной котловой воды устанавливается компенсирующий насос с регулятором температуры обратной котловой воды. Его функция заключается в недопущении занижения температуры обратной котловой воды при увеличении разбора воды горячего водоснабжения выше номинального.[4]

Вывод

Использование пластинчатых теплообменников в составе котельных установок для получения горячей воды возможно без каких либо последствий для котла при подключении их через трехходовой клапан, который на режимах от номинальной мощности по горячему водоснабжению и ниже поддерживает нормальную температуру обратной котловой воды; для защиты котла следует использовать какое либо устройство, которое при превышении номинального расхода воды горячего водоснабжения будет подмешивать к переохлажденной обратной котловой воде горячую котловую воду.

Список используемой литературы

1. "Пластинчатые теплообменники Альфа Лаваль. Есть ли предел совершенству?", "Теплоэнергоэффективные технологии", Санкт-Петербург, 2003г.

2. "К вопросу выбора типа водо-водяных подогревателей для систем теплоснабжения", Пермяков В.А. и др., "Промышленная энергетика", М., 2000г.

3. http://sondex.su/node/7

4. Гусев Ю.Л. Основы проектирования котельных установок. М.: Стройиздат, 1973.

Размещено на Allbest.ru