Водоподогреватели

В автономных котельных при использовании котлов с высоким тепловым тепловым напряжением топочного объема рекомендуется производить нагрев воды для систем отопления и вентиляцииво вторичном контуре в водоподогревателях, производительность которых должна определяться по максимальным расходам теплоты на отпление, вентиляцию и кондиционирование. Количество водоподогревателей отпления должно быть не менее двух. При этом при выходе из строя одного из них оставшиеся должны обеспечить отпуск теплоты в режиме самого холодного месяца (среднего режима).

Для систем отопления и вентиляции зданий, не допускающих перерывов в подаче теплоты, следует предусматривать установку резервного подогревателя.

Производительность водоподогревателей для СГВ должно определяться по максиальному расходу теплоты на ГВС. Количество водоподогревателей должно быть не менее двух. При этом каждый из них должен быть рассчитан на отпуск теплоты в среднем режиме (Q_hm).

В автономных котельных следует применять водо-водяные горизонтальные секционные кожухотрубные (ГОСТ 27590) или пластинчатые подогреватели (ГОСТ 15518 или импортные).

Для подогревателей следует применять противоточную схему движения теплоносителей.

Для горизонтальных секционных кожухотрубных водоподогревателей греющая вода от котлов должна поступать:

- для подогревателей отопления – в трубки;

- для подогревателей ГВС – в трубное пространство.

Для пластинчатых теплообменников нагреваемая вода должна проходить вдоль первой и последней пластин.

Для пароводяных подогревателей пар должен поступать в межтрубное пространство.

В конструкции теплообменников использованы сложные формы теплопередающих поверхностей и образуемых ими каналов, в которых поток рабочей среды подвергается искусственной турбулизации при сравнительно малых затратах энергии. Применение оптимальных размеров каналов для рабочих сред, а также различные варианты оптимальной компоновки этих каналов позволяют интенсифицировать процесс теплопередачи в 2¸3 раза по сравнению с теплопередачей в трубчатых теплообменниках.

Теплообменные аппараты, площадь поверхности которых образована из набора тонких штампованных теплопередающих пластин с гофрированной поверхностью, различают по степени доступности для механической очистки и осмотра поверхности теплообмена. У разборных теплообменников пластины отделены одна от другой прокладками. У разборных теплообменников со сдвоенными пластинами (полуразборных) пластины попарно сварены и доступ к поверхности теплообмена возможен только со стороны хода одной из рабочих сред. У неразборных теплообменников пластины сварные, и поэтому доступа в каналы для их механической очистки нет. Очистка таких аппаратов производится химическими растворителями (промывкой).

Пластинчатые теплообменные аппараты (рекуператоры). Площадь поверхности теплообмена разборных теплообменников 1-80м² в одном аппарате; разборных со сдвоенными пластинами (полуразборных) 31-320 м²; неразборных- 40-800м

Разборные теплообменники могут работать при давлении до 1 МПа и температуре рабочих срез от 20 до +180°С. Полуразборные – при давлении до 2,5мПа и той же t°.

Неразборные (сварные) – при давлении до 4 Мпа и температуре срез от –100 до +300°С.

Пластинчатые теплообменные аппараты характеризуются высокой интенсивностью процессов теплоотдачи и теплопередачи при умеренных гидравлических сопротивлениях. Их можно применять для рекуперации тепла между потоками рабочих срез в охладителях, подогревателях, конденсаторах и дефлегматорах. Теплообменники могут быть двухпоточными и многопоточными, т.е. могут применяться для теплообмена между двумя рабочими срезами(двухпоточные), а также для теплообмена между тремя, четырьмя и большим числом сред в одном аппарате.

Разборные теплообменники могут применяться для обработки суспензий с твердыми частицами размером не более 4 мм.

Группа пластин, образующая систему каналов, в которых рабочая среда движется только в одном направлении, составляет пакет.

Один или несколько пакетов, сжатых между неподвижной и подвижной плитами, образуют секцию. При сборке пакета пластины повернуты одна относительно другой на 180°, причем все резиновые прокладки обращены в сторону подвижной плиты. В углах пластин расположены отверстия для прохода рабочих сред. В промежуточных или концевых пластинах м.б. одно, два или три отверстия, количество которых определяют в соответствии со схемой компоновки пластин в теплообменнике.

Каждая пластина в работающем аппарате омывается двумя рабочими срезами: с одной стороны – охлаждаемой, а с другой – нагреваемой; в результате между срезами происходит теплообмен. Срезы протекающие поперек гофров, турбулизуются, что способствует интенсификации теплообмена.

При компоновке пластинчатых разборных теплообменников, определенной расчетом, можно получить оптимальное количество каналов в пакете и пакетов в секции для каждой рабочей срезы.

Компоновку готового теплообменника можно изменить в соответствии с конкретным количеством каждой рабочей срезы, имеющимся напором и заданным тепловым режимом. В таком случае гидромеханическую характеристику теплообменника можно приблизить к оптимальной и повысить коэффициент теплопередачи.

Схему простейшего пластинчатого аппарата из пяти пластин, формирующихся по два параллельных канала для каждой рабочей срезы условно обозначают дробью .

Теплообменные аппараты промышленного назначения имеют более сложные схемы компоновки каналов например

Количество чисел, приведенных в числителе соответствует количеству последовательно соединенных пакетов (ходов) для охлаждаемой срезы; знак + обозначает последовательное соединение; значение каждого числа (20) обозначает количество параллельных межпластиных каналов в каждом пакете. В знаменателе приведены аналогичные условные обозначения для нагреваемой рабочей срезы. Вертикальные стрелки показывают направление движения каждой рабочей срезы в пакетах, горизонтальные стрелки – во всем аппарате.

Если имеется дополнительный канал (со стороны хода нагреваемой срезы в пакете), который может быть расположен в начале или конце аппарата, то в знаменателе схемы компоновки вместо числа 20 указывается число 21предназначен для охлаждения стенок, примыкающих к плитам. Это позволяет обеспечить тепловую защиту рамы и окружающей срезы и эксплуатировать пластины теплообменника без специальной тепловой изоляции, для уменьшения теплопотерь.

Если расход одной рабочей срезы значительно отличается от расхода другой рабочей срезы, то для сохранения одинаковых скоростей и гидравлического сопротивления по стороне хода каждой срезы и обеспечения оптимальных коэффициентов теплопередачи, применяют несимметричную схему компоновки пластин. В этих схемах количество каналов в пакетах для первой и второй рабочих срез неодинаково.

Если расход одной рабочей срезы значительно отличается от расхода другой рабочей срезы, то для сохранения одинаковых скоростей и гидравлического сопротивления по стороне хода каждой срезы и обеспечения оптимальных коэффициентов теплопередачи, применяют несимметричную схему компоновки пластин. В этих схемах количество каналов в пакетах для первой и второй рабочих срез неодинаково.

В [1] приведены технические характеристики пластин: 0,3р и 0,6р – для разборных теплообменников и 05 Пр – для полуразборных. Допускаемые температуры теплоносителей определяются термостойкостью резиновых прокладок.

Условное обозначение теплообменного пластинчатого аппарата (по ГОСТ 15518): первые буквы обозначают тип аппарата – теплообменник Р (РС) разборный (полусварной); следующее обозначение – тип пластины; цифры после тире- толщина пластины, далее – площадь поверхности теплообмена аппарата (м²), затем – конструктивное исполнение, марка материала пластины и материала прокладки. После условного обозначения приводится схема компоновки пластин.

Из рассматриваемых в [1] трех теплообменников наиболее целесообразно применение теплообменников РС 0,5Пр, поскольку эти теплообменники надежно работают при рабочем давлении до 1,6 Мпа. Пластины попарно сварены по контуру, образуя блок. Между двумя сваренными пластинами имеется закрытый (сварной) канал для теплофикационной греющей воды. Разборные каналы допускают давление в них до 1 Мпа.

Теплообменники типа Р 0,3р могут применятся в системах теплоснабжения с параметрами срез до 1 Мпа, до 150°С и перепаде давлений между теплоносителями не более 0,5 Мпа. Следовательно, данные теплообменники при опрессовке тепловых сетей необходимо отключать от тепловой сети.

После уяснения конструкции и принципа работы пластинчатого теплообменника, студенты выписывают из курсовой (контрольной ) работы по «Теплоснабжению», методика расчета которой приведена в [2], значения следующих величин:

- число каналов в каждом из ходов (пакетов) по греющей воде, m_гр;

- число каналов в каждом из ходов (пакетов) по нагреваемой воде, m_н;

- число ходов (пакетов) Ι ступени подогревателя ГВС по греющей воде, Х_Ι^гр;

- число ходов (пакетов) Ι ступени подогревателя ГВС по нагреваемой воде, Х_Ι^н;

- число ходов (пакетов) ΙΙ ступени подогревателя ГВС по греющей воде, Х_ΙΙ^гр;

- число ходов (пакетов) ΙΙ ступени подогревателя ГВС по нагреваемой воде, Х_ΙΙ^н;

Общее количество межпласнинных каналов в каждой ступени численно равно сумме цифр в числителе и знаменателе дроби, входящей в схему компановки пластин теплообменника. Число пластин, необходимых для сборки теплообменника по схеме компановки, на 1 больше, чем число межпластинных каналов.

Рис. – Горизонтальный секционный кожухотрубный подогреватель

Рис. – Пластинчатый теплообменник на консольной раме (исполнение 1)

Рис. – Пластинчатый теплообменник на двухопорной раме (исполнение 2)

Рис. – Пластинчатый теплообменник на трехопорной раме (исполнение 3)