Целью данной статьи является освещение проблемы повышения тепловой эффективности пластинчатого теплообменного аппарата. В статье предоставлен обзор на устройство и принцип работы теплообменника, указаны способы улучшения передачи тепловой энергии в теплообменниках, а также представлено исследование эффективности пластинчатых теплообменников в тепловых пунктах г. Москвы.
Ключевые слова: эффективность, теплопередача, теплообменник.
The purpose of this article is to highlight the problem of increasing the thermal efficiency of a plate heat exchanger. The article provides an overview of the device and the principle of operation of the heat exchanger, indicates ways to improve the transfer of heat energy in heat exchangers, and also presents a study of the efficiency of plate heat exchangers in heating points in Moscow.
Keywords: efficiency, heat transfer, heat exchanger.
За все время существования пластинчатые теплообменные аппараты зарекомендовали себя как одни из самых эффективных среди других типов теплообменного оборудования.
Пластинчатые теплообменные аппараты являются разновидностью поверхностных рекуперативных теплообменных аппаратов с поверхностью теплообмена, изготовленной из тонкого листа. [1, с. 12]
Конструкция теплообменника в контуре оборудования проста. Компоненты следующие:
– Передняя панель для монтажа входных и выходных патрубков;
– 2 прижимные плиты (подвижная и неподвижная);
– Пластины для теплообмена;
– Термоустойчивые уплотнители;
– Базы (несущая и направляющая);
– Станина;
– Набор креплений для растяжки;
– Опорные лампы.
Рис. 1. Устройство пластинчатого теплообменника
Основное назначение теплообменника — преобразование нагретой жидкости в холодную среду путем охлаждения.
Принцип работы теплообменника заключается в том, что теплоноситель поступает в аппарат. Затем, он перемещается в пределах контура системы теплообмена, образованного пакетом пластин. Во время движения теплоносителей они находятся в контакте с поверхностью пластин. Более нагретый теплоноситель частично отдает своё тепло. На выходе температура у него уже изменится.
Рис. 2. Движение теплоносителя через пластинчатый теплообменник
На промышленных и муниципальных предприятиях одной из основных задач специалистов является повышение эффективности теплообменного оборудования. Это можно решить, используя уже проверенные методы или находя новые способы улучшения процесса теплообмена в уже установленном оборудовании. Для обеспечения стабильной работы теплообменников и повышения их производительности уже разработан и испытан ряд методов.
Борьба с накипью на поверхностях теплообменников может быть достигнута различными способами, среди которых выделяется технология ультразвукового предотвращения накипи.
Ультразвуковая технология может значительно снизить частоту образования нагара и в некоторых случаях обеспечить работу теплообменников без образования накипи.
Исследование эффективности пластинчатых теплообменников в системах ГВС при оснащении их противонакипными устройствами было проведено в тепловых пунктах ГУП «Мосгортепло» г. Москвы.
Противонакипными устройствами были оснащены три из шести тепловых пункта. В каждом оборудованном противонакипным устройством тепловом пункте размещены два пластинчатых теплообменника, на каждый из которых был установлен излучатель ультразвука двухканального АПУ.
Для оценки результатов работы противонакипных устройств был применен метод сравнения, в котором параметры теплообменников с установленными противонакипными устройствами сравнивались с параметрами не оснащенных АПУ теплообменников.
Рис. 3. Изменение разницы температур сетевой воды ∆Т в комплексе ТП с мая по сентябрь (ряд 1 — ТП, оборудованный противонакипным устройством)
Характеристикой эффективности теплообменника является разность температур ∆Т сетевой воды на входе/выходе ТП. На рис. 3 приведены характерные графики изменения разницы температур сетевой воды ∆Т в наблюдаемых тепловых пунктах. Во всех трех комплексах значение ∆T в ТП, оборудованных противонакипными устройствами, выше ее значений в контрольных ТП. Полученный результат свидетельствует о том, что эффективность работы теплообменников с противонакипными устройствами выше эффективности не оборудованных АПУ теплообменников.
Также рассмотрим остальные способы повышения эффективности пластинчатых теплообменников:
– Регулярная очистка, промывка и специальная обработка поверхности предотвращают отложение солей/коррозии. Также, рекомендуется удалять загрязнения, образующие отложения из самого теплоносителя.
Рис. 4. Отложения солей в теплообменнике
Рис. 5. Промывка оборудования активными реагентами
– Проверка всех регулирующих и балансировочных клапанов на линиях подачи теплоносителя к теплообменнику. Они должны быть открыты и свободны для подачи теплоносителя в теплообменник. Закрытые клапаны уменьшают площадь потока теплоносителя и создают ненужное гидравлическое сопротивление.
– В качестве рабочей среды лучше использовать специальные теплоносители. Они обладают повышенной теплопроводностью.
– Необходимо содержание в чистоте фильтрующей арматуры. Сетчатые фильтры следует регулярно чистить.
– Теплообменники требуют специального кожуха из изоляционного материала. Это особенно важно в холодильных системах. Избыток тепла или холода не должен уходить в атмосферу. Изоляция повышает эффективность теплообменника.
Рис. 6 Изоляция пластинчатого теплообменника.
Литература:
- Барановский, Н. В. Пластинчатые и спиральные теплообменники / Н. В. Барановский, Л. М. Коваленко, А. Р. Ястребецкий.–М.: Машиностроение.– 1973.
- Бажан, П. И. Справочник по теплообменным аппаратам / П. И. Бажан, Г. Е. Каневец, В. И. Селиверстов. –М.: Машиностроение.–1989.
- Назмеев Ю. Г., Лавыгин В. М. Теплообменные аппараты ТЭС. М.: Энергоатомиздат, 1998.
- Калинин, Э. К. Эффективные поверхности теплообмена/ Э. К. Калинин, Дрейцер Г. А., Копп И. З. и др. –М.: Энергоатомиздат.–1998.
