Реферат по теплообменникам. Реферат по теплообменникам 2022 испр.2. Реферат Возможность применения различных типов теплообменников в зависимости от параметров в тепловых сетях и системе отопления
 Скачать 1.88 Mb.
|
Теплообменник - устройство для осуществления процесса теплообмена между двумя физически разделенными жидкостями. Конденсатор - теплообменник, в котором конденсация пара осуществляется путем отвода теплоты. Испаритель - теплообменник, в котором испарение жидкости осуществляется путем подводатеплоты от охлаждаемой среды. Теплообменник серийного производства - теплообменник, собранный из деталей массового производства, который в заданных условиях характеризуется специфической полезной мощностью. Тепловая мощность теплообменника - тепловая мощность (в применении к теплообменникам) — это мощность, определяемая с использованием одного или нескольких нижеперечисленных параметров: — теплопередача; — расход жидкости; — температура; — разность температур; — падение давления; — число единиц переноса теплоты, которые могут быть определены либо путем измерений, либо расчетом с использованием измеренных параметров. Группы теплообменников - классификация теплообменников основывается на конструктивных, физических или конструктивных и физических критериях. Теплообменники подразделяются по типу поверхности теплопередачи в соответствии с общепринятой классификацией, установленной в EN 247. Чаще всего теплообмен осуществляется через элементы конструкции аппарата, хотя встречаются агрегаты, принцип действия которых основан на смешении двух сред. Области применения теплообменных аппаратов: системы отопления; металлургия; энергетика; тепловые пункты; химическая и пищевая промышленности; системы кондиционирования и вентилирования воздуха; коммунальное хозяйство; атомная и холодильная отрасли. ВИДЫ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ Теплообменные аппараты подразделяются на несколько групп в зависимости от: типа взаимодействия сред (поверхностные и смесительные); типа передачи тепла (рекуперативные и регенеративные); типа конструкции; направления движения теплоносителя и теплопотребителя (одноходовые и многоходовые). Наиболее наглядно классификация теплообменных аппаратов представлена на следующем изображении Рис. 1. Виды устройств теплообменников в зависимости от принципа работы  По типу взаимодействия сред: Поверхностные Теплообменные аппараты данного вида подразумевают, что среды (теплоноситель и теплопотребитель) между собой не смешиваются, а теплопередача происходит через контактную поверхность – пластины в пластинчатых теплообменниках или трубки в кожухотрубных. Смесительные Кроме поверхностных теплообменников используются агрегаты, в основе эксплуатации которых лежит непосредственный контакт двух веществ. Наиболее известным вариантом смесительных теплообменников являются градирни:   Рис. 2. Градирни – один из видов смесительных ТО. Градирни используются в промышленности для охлаждения больших объемов жидкости (воды) направленным потоком воздуха. К смесительным теплообменникам относятся: паровые барботеры; сопловые подогреватели; градирни; барометрические конденсаторы. По типу передачи тепла рекуперативные. В данном виде устройств теплопередача происходит непрерывно через контактную поверхность. Примером такого теплообменного аппарата является пластинчатый разборный теплообменник. Регенеративные отличаются от рекуператоров тем, что движение теплоносителя и теплопотребителя имеют периодический характер. Основная область применения таких установок – охлаждение и нагрев воздушных масс. Установки с подобным типом действия нужны в многоэтажных офисных зданиях, когда теплый отработанный воздух выходит из здания, но его энергию передают свежему входящему потоку.  Рис. 3. Регенеративный теплообменник На изображении видно, как в теплообменник поступают 2 потока: горячий (I) и холодный (II). Проходя через коллектор 1, горячая среда нагревает гофрированную ленту, свернутую в спираль. В это время через коллектор 3, проходит холодный поток. Спустя какое-то время (от нескольких минут до нескольких часов), когда коллектор 1, заберет достаточное количество тепла (точное время зависит от тех. процесса), крыльчатки 2 и 4 поворачиваются. Таким образом изменяется направление потоков I и II. Теперь холодный поток идет через коллектор 1 и забирает тепло. По типу конструкции Вариаций конструкций теплообменных аппаратов очень много. Их выбор и подбор конкретной модели зависит от большого количества условий эксплуатации и технических характеристик: мощность теплообменника; давление в системе; тип сред (агрессивные или нет); рабочие температуры; прочие требования. Подробную классификацию типов конструктивов теплообменных аппаратов можно посмотреть выше на Рис. 1. По направлению движения сред: Одноходовые теплообменники - В данном виде агрегатов теплоноситель и теплопотребитель пересекают внутренний объем теплообменника однократно по кратчайшему пути. Подобная схема движения в ТО используется в простых случаях, когда не требуется повышать теплоотдачу от теплоносителя хладогенту. Кроме того, одноходовые теплообменники требуют более редкого обслуживания и промывки, так как на внутренних поверхностях скапливается меньше отложений и загрязнений. Многоходовые теплообменники - Применяются, когда рабочие среды плохо отдают или принимают тепло, поэтому КПД теплообменного аппарата увеличивают за счет более длительного контакта теплоносителя с пластинами агрегата. Кожухотрубные состоят из кожуха, к торцу которого приварены трубные решетки с пучками труб. Решетки закрываются крышками при помощи болтового соединения. Теплоноситель в кожух поступает через штуцер, при этом одна среда течет по трубам, а другая — по пространству между ними.  Погружные — представляют собой бак, заполненный жидкостью, в который погружается змеевик — по нему курсирует вторая среда.  Спиральные — состоят из двух металлических листов, которые приварены к перегородке и свернуты в спираль. Такие агрегаты могут работать с вязкими жидкостями.  Пластинчатые — состоят из сжатых штампованных пластин с уплотнениями. Их рельефная поверхность образует каналы, по которым циркулируют носители тепла. По сути это набор пластин, которые перфорируют для увеличения полезной площади и собирают между двумя плитами. Одна из этих плит обычно не фиксируется, ее можно снимать и увеличивать или уменьшать количество пластин. Бывают с спаянные варианты, их уже не получится разобрать. Между пластинами движутся горячая и холодная жидкости, попеременно. Конструкция герметична благодаря уплотнителям. Пластины – это основа конструкции. Их изготавливают из стали, меди, графита, титана и других сплавов, толщиной от 0,4 до 1 мм, в зависимости от давления. Выбор материала обусловлен условиями использования, а также выбором среды, которой будет заполнено устройство. Чаще всего это вода, но бывают случаи, например, на специализированных производствах, где используют агрессивные жидкости. Пластины плотно прижаты друг к другу и образуют каналы благодаря специальной штамповке. На одной стороне каждой пластины есть пазы, куда вставляются резиновые прокладки для герметичности.  В пластинах по 4 отверстия. Два из них служат для провода и отвода горячей и нагреваемой жидкости. Два другие предотвращают смешение жидкостей за счет дополнительной изоляции. Если произойдет прорыв одного из контуров, то дренажные пазы также препятствуют смешиванию. Благодаря тому, что греющая и нагреваемая среды направлены в противоток друг другу, и извилистому течению (по каналам) эффективность обмена теплом увеличивается, а гидравлическое сопротивление относительно небольшое.  Существует 2 варианта компоновки пластин. Одноходовая. Теплоноситель разделяется на потоки, которые текут параллельно друг другу по пластинам, потом сливается и выходит в порт для вывода. Многоходовая. Здесь устройство чуть сложнее. Благодаря перегородкам в разделительных пластинах теплоноситель течет по каналам, как бы разворачиваясь в пластине. Плюсы и минусы пластинчатых теплообменников: Пластинчатые теплообменники обладают хорошими характеристиками теплопередачи при компактных размерах. Еще один плюс таких устройств в том, что их можно изготовить индивидуально под конкретные задачи. Некоторые изменения в конструкции повышают прочность и КПД пластинчатых теплообменников. Есть такие разновидности, как пластинчато-ребристый и оребренно-пластинчатый. В первом варианте между разделительными пластинами проложены ребристые насадки. Подходят для теплообмена с неагрессивными жидкостями и газом. Оребренно-пластинчатые актуальны при газовом отоплении.   Вариативность размеров теплообменника и материалов, из которых его изготавливают. Возможность изменять количество пластин и таким образом изменять мощность устройства (если речь не идет о запаянном теплообменнике). Высокий процент теплопередачи. Низкие теплопотери. Простота использования: устройство легко разобрать, промыть, собрать. Легко ремонтировать: пластины, в случае необходимости, можно просто заменить. Но есть у пластинчатых теплообменников и минусы: Давление в пластинах не должно превышать 25 кг/кв.см. Температура не выше 200 °C. Если теплоноситель содержит большое количество примесей, на пластинах будет быстро образовываться накипь. Не существует типовых моделей теплообменных аппаратов — каждый из них собирается под конкретные условия эксплуатации. Материал, количество пластин, размеры, технические характеристики — все это определяется на основе расчетов. Расчетами занимается компания-поставщик оборудования. Все, что нужно заказчику — предоставить необходимые данные. Для расчетов нужно знать следующие параметры: Эти данные можно запросить у теплоснабжающей организации. Тепловую нагрузку можно легко рассчитать, если известны остальные показатели. При выборе стоит учитывать и другие параметры, такие как вязкость и загрязненность рабочей среды; температура в контуре теплосети; температура внутреннего контура; тепловая нагрузка; рабочее давление; допускаемые потери напора. Неправильные подсчеты могут серьезно повлиять на срок службы, эффективность и стоимость оборудования. Материалы не соответствуют теплоносителю — в слишком агрессивной или загрязненной среде они будут быстро разрушаться и засоряться. Некорректный запас площади на загрязнение (он должен оставаться в диапазоне 10-50%), при слишком низком значении прибор будет быстро покрываться накипью, при слишком высоком — будет работать неэффективно. Температура и давление системы отопления должны соответствовать параметрам теплообменника. Резкие перепады этих показателей негативно влияют на его работу, а если они меняются плавно, то устройство прослужит максимально долго. Благодаря рельефным каналам пластинчатые теплообменники самоочищаются за счет турбулентных завихрений потоков. Но даже такие устройства периодически нужно чистить. Если мощность прибора заметно снизилась, появились значительные перепады давления, посторонние шумы — это свидетельствует о загрязнении пластин. Чистка теплообменника может производиться двумя методами: Безразборным — с использованием специальных жидких очищающих составов. Разборным — с разборкой прибора и механической чисткой щетками. В любом случае, чистку должны проводить профессионалы. Производительность водоподогревательных установок определяется по максимальным часовым расходам тепла на отопление и вентиляцию и расчетным расходам тепла на горячее водоснабжение, определяемым в соответствии со строительными нормами и правилами по проектированию горячего водоснабжения. Производительность подогревателей для горячего водоснабжения в индивидуальных котельных определяется по максимальному расходу. Количество подогревателей для систем отопления и вентиляции должно быть не менее двух. Резервные подогревателя не предусматриваются; при этом в котельных первой категории при выходе из строя одного подогревателя оставшиеся должны обеспечивать отпуск тепла в режиме самого холодного месяца. Для отпуска воды различных параметров (на отопление и вентиляцию, бытовое и технологическое горячее водоснабжение), а также для работы подогревателей в разных режимах (пиковом или базисном) допускается предусматривать отдельные группы водоподогревательных установок. Конденсат от пароводяных подогревателей котельных должен направляться непосредственно в деаэраторы. В котельных следует предусматривать закрытые баки с паровой подушкой для сбора дренажей паропроводов, конденсата пароводяных подогревателей и калориферов системы отопления и вентиляции котельной. При расположении баков сбора конденсата в котельной или вблизи нее все дренажа следует направлять в эти баки. При этом в котельной специальные баки сбора дренажей не предусматриваются. В зависимости от качества конденсата вoзвpащаемого от внешних потребителей, следует предусматривать возможность непосредственной подачи его в деаэраторы совместной обработки с исходной водой или обработки в специальной установке. Конденсат от теплоутилизаторов скрытой теплоты парообразования дымовых газов может быть использован в системе подпитки котлов после специальной обработки или сбрасываться в канализацию после нейтрализующей установки. Расчетная производительность водоподготовительной установки определяется: для питания паровых котлов - суммой максимальных потерь пара и конденсата технологическими потребителями, потерь воды с непрерывной продувкой и потерь пара и конденсата в котельной; для подпитки тепловых сетей - в соответствии со строительными нормами и правилами по проектированию тепловых сетей; для автономных котельных - из расчета первоначального или аварийного заполнения всех объемов циркуляции в течение не более чем за 8 часов. Производительность водоподогревателей для системы горячего водоснабжения без баков-аккумуляторов должна определяться по максимальному часовому расходу тепла на горячее водоснабжение. Количество подогревателей должно быть не менее двух. При этом каждый из них должен быть рассчитан на отпуск тепла на горячее водоснабжение в режиме не менее среднего расхода тепла. При наличии баков-аккумуляторов, производительность подогревателей необходимо определять по расходу воды для зарядки баков. К установке необходимо принимать два подогревателя с 50 % производительностью. При максимальном тепловом потоке на горячее водоснабжение до 200 кВт для жилых зданий, а также промышленных и сельскохозяйственных предприятий, допускающих перерыв в подаче теплоты на горячее водоснабжение, возможна установка одного подогревателя. Допускается установка одного ёмкостного водоподогревателя. Производительность подогревателей для технологических установок должна определяться по максимальному расходу тепла на технологические нужды с учетом коэффициента одновременности потребления тепла различными технологическими потребителями. Количество подогревателей должно быть не менее двух. При этом при выходе из строя одного из них, оставшиеся должны обеспечить отпуск тепла технологическим потребителям, не допускающим перерывов в подаче тепла. В автономных котельных следует применять горизонтальные кожухотрубные, пластинчатые или смешивающие подогреватели. Вертикальные подогреватели следует применять, если их установка, обслуживание или ремонт не требует увеличения высоты помещения котельной. Для систем горячего водоснабжения допускается применение ёмкостных водоподогревателей с использованием их в качестве баков-аккумуляторов горячей воды. Для водоводяных подогревателей следует применять противоточную схему потоков теплоносителей. Для горизонтальных секционных кожухотрубных водоподогревателей греющая вода от котлов должна поступать: — для водоподогревателей системы отопления — в трубки; — для водоподогревателей системы горячего водоснабжения — в межтрубное пространство. Для пластинчатых теплообменников нагреваемая вода должна проходить вдоль первой и последней пластин. Для пароводяных подогревателей пар должен поступать в межтрубное пространство. Для систем горячего водоснабжения горизонтальные секционные кожухотрубные водоподогреватели должны применяться с трубками из латуни или нержавеющей стали, а ёмкостные — со змеевиками из латуни или нержавеющей стали. Для пластинчатых теплообменников должны применяться пластины из нержавеющей стали. Литература: 1. СНиП II-35-76 Строительные нормы и правила проектирования. Котельные установки. Утверждены постановлением Государственного комитета Совета Министров по делам строительства от 31 декабря 1976 г. № 229. 2. П1-03 к СНиП II-35-76 Проектирование автономных и крышных котельных. Утверждено приказом министерства архитектуры и строительства Республики Беларусь от 30 декабря 2003 г. № 259. 3. СТБ ЕN 305-2009 Государственный стандарт Республики Беларусь. Теплообменники. Понятия и общая методика испытаний для установления рабочей характеристики различных теплообменников. |