Статьи

Главная » Статьи » Подбор теплообменника

Зачем необходимо согласовывать теплообменник с поставщиком тепловой энергии?

В последнее время по программам газификации проводится массовое внедрение небольших новых котельных и реконструкция старых. Практически во всех котельных применены бойлера или пластинчатые теплообменники для работы с системой отопления или для получения горячей воды. При этом часто после монтажа и запуска котельной возникает вопрос о нехватке тепловой энергии в системе отопления или нехватке горячей воды. Проект перед этим был изготовлен по всем правилам и СНиПам. Но все дело в том, что эксплуатация котельной происходит при режимах, отличных от проектных, например: при реконструкции районной котельной по запросу проектанта выдавался паспортный режим котла 95/70 ºС. А если заглянуть в журнал диспетчера, то окажется, что котел в последние 5 лет не развивал температуры более 80 ºС по причине ветхости или ограничения газа. Те же проблемы касаются и вновь вводимых котельных. А в системах централизованного теплоснабжения ЦТП работают по графику, который опять таки накладывает ограничения на работу теплообменных аппаратов. И все эти нюансы не учтены в СНиПах. Поэтому в «правилах по эксплуатации теплопотребляющего оборудования» и в «правилах эксплуатации тепловых сетей» записано, что все вновь проектируемое тепловое оборудование должно быть согласовано с энергоснабжающей организацией. Как изменение теплового режима отражается на конструкции пластинчатого теплообменника?

Пластинчатый теплообменник представляет собой конструкцию из комплекта разделительных пластин, через которые происходит процесс передачи тепловой энергии от теплоносителя к подогреваемой среде. При подборе и испытании пластин установлено, что процесс теплопередачи представляет логарифмическую, т.е. нелинейную зависимость. Чем выше рабочая температура, тем выше коэффициент теплопередачи – тем меньше необходимо пластин для подогрева одного и того же количества воды. Примерно через каждые 20–25 ºС коэффициент теплопередачи удваивается. Т.е. теплообменник, рассчитанный на 70 ºС, будет почти в 2 раза больше, чем теплообменник, рассчитанный на 95 ºС.

Формула расчета площади теплообменника в общем виде представляет из себя такую зависимость:

F =	Q
	*К lgТср**

где:
F – площадь теплообменника, м2;
К – коэффициент теплопередачи, Вт/(м2 * ºС);
Tср – средняя температура, ºС (Тср=(Т1-Т3)/(Т3-Тхв));
Q – тепловая энергия, передаваемая через теплообменник, Гкал/ч (кВт).

Из формулы видно, чем выше коэффициент теплопередачи и температура, тем меньше площадь проектируемого теплообменника, т.е. меньше его стоимость. В рекламных проспектах указывается коэффициент теплопередачи до 10000 Вт/(м2 * ºС). Это и вводит в заблуждение проектировщиков, ведь данный коэффициент достигнут в специальных условиях при больших напорах теплоносителя и высоких температурах. В реальности такие условия реализуются не часто и на практике коэффициент не превышает 3500÷4000 Вт/(м2 * ºС), а в реальных замерах показал значение 2000÷2500 Вт/(м2 * ºС). Вот эти фактические цифры и надо закладывать в расчеты.

Нюанс заключается в том, что при одних и тех же значениях теплового потока и температур теплоносителей могут быть подобраны теплообменники разного типоразмера с существенно разными расчетными коэффициентами теплопередачи, количеством пластин и т.д. (расчетный коэффициент теплопередачи К, как правило, напрямую зависит от назначенных величин допустимого перепада давления). Очевидно, например, что теплообменник с К = 4500 Вт/(м2 * ºС) будет иметь в 1,7 раза меньшую поверхность, чем теплообменник с К = 7500 Вт/(м2 * ºС). При этом второй ПТО примерно в 1,5 раза дешевле. Так же на работу теплообменника оказывает влияние величина загрязнения, которую неплохо сразу учитывать. Многие заказчики, не искушенные в проблемах подбора теплообменников и к тому же ограниченные в финансовых средствах, подтверждают выбор теплообменников с более высоким коэффициентом теплопередачи. В этом случае они обрекают себя на полный комплекс проблем, связанных с потерей тепловой эффективности теплообменника. Поэтому, при заказе теплообменников необходимо знать, при каких температурах предполагается его эксплуатировать, какова производительность циркуляционного насоса, какую мощность необходимо передать через теплообменник, допустимые потери давления. При любых ситуациях должен соблюдаться баланс тепловой энергии:

Мгреющая*(Т1-Т2) = Мподогреваемая*(Т1-2-Т2-2)

Если баланс не соблюдается, то возможны причины:

при заниженной площади теплообмена наблюдается повышенная температура обратки, т.к. тепло не успевает передаваться подогреваемой среде из-за малого времени контактирования, а в подогреваемой среде, соответственно, не хватает массы подогреваемой воды.
нехватка циркулирующего теплоносителя по причине низкой производительности насосов или загрязнения теплообменника и, как следствие, отклонение температур от расчетных значений.
при избытке циркулирующего теплоносителя наблюдается повышенные потери давления на теплообменнике, небольшой перепад температур (так как теплоноситель не успевает отдавать или получать тепло), как следствие недобор тепла.

Возможны различные сочетания причин, влияющих на работу теплового узла. В этих случаях необходимо применять специальные приборы для оценки и решения проблемы по наладке узла теплоснабжения и правильного подбора теплообменника.

При заказе теплообменного аппарата у фирмы-производителя необходимо заполнить опросный лист, в который заносятся параметры для расчёта с учётом выше указанных рекомендаций. Всю информацию вы можете найти на нашем сайте: www.slavut.ru

Статьи

Зачем необходимо согласовывать теплообменник с поставщиком тепловой энергии?

Похожие статьи