Теплообменники с промежуточным (жидким) теплоносителем
Эти теплообменники, называемые иногда изготовителями кольцевыми змеевиками, состоят из двух теплообменных агрегатов, которые связаны друг с другом системой циркуляции жидкого теплоносителя.
В [7.9] дано теоретическое обоснование применения таких тепло» обменников, а ниже рассмотрены только параметры, определяющие КПД этой системы [7.10, 7.11], Установка утилизации теплоты этого типа была разработана фирмой АВ Svenska FIaktfabriken (Стокгольм). Наиболее важные элементы системы — теплообменники и насос — имеют стандартную и надежную конструкцию.
По сравнению с теплообменником с тепловыми трубами основное преимущество системы Ecotherm, как ее называют изготовители, состоит в том, что можно располагать всасывающий и вытяжной каналы на отдаленном расстоянии. Конечно, применение насоса в этой системе снижает надежность системы, а также требует затрат энергии на его привод, однако производители считают, что потребление энергии составляет около 1% утилизированной энергии.
Рис. 7.7. Принцип работы теплообменника с промежуточным теплоносителем:
1—фильтр; 2 — насос
Для данной общей поверхности теплообмена энтальпия теплоноси. теля (представляющая собой произведение весового расхода и тепло.
Рис. 7.8. Теплообменники с промежуточным теплоносителем, применяемые для утилизации теплоты на фабрике по изготовлению оболочки для колбасы
емкости), а также соотношение площадей поверхности должны выбираться с учетом максимального термического КПД на стороне подаваемого на нагрев воздуха.
Термический КПД теплообменника этого типа определяется как
где — температура поступающего воздуха на входе; t2 — температура воздуха на выходе; t\rB— температура отработанного воздуха на входе.
Термический КПД обычно составляет 45—65% и зависит также от содержания влаги в отработанном воздухе и соотношения потоков поступающего и отработанного воздуха.
Области применения. Области применения теплообменников о промежуточным теплоносителем в промышленности и в системах кондиционирования воздуха сходны с областями применения теплооб- 150 менников с тепловыми трубами. На рис. 7.8 представлена схема завода в Швеции по изготовлению оболочки для колбасы. Пять идентичных систем было использовано для утилизации сбросной теплоты, которая затем передавалась для нагрева поступающего технологического воздуха. Общая стоимость этой установки составила 70 тыс. долл., а период окупаемости — менее одного года.
Для многих промышленных процессов необходимая температура теплоносителя выше той, при которой технически возможно и экономически выгодно использовать в качестве него воду.
Преимуществом этих систем является возможность передачи теплоты на значительные расстояния внутри одного большого промышленного предприятия. Применение жидкого теплоносителя, поступающего по трубам с малым диаметром, сделает эту систему еще более экономически выгодной по сравнению с воздушными системами с точки зрения как экономии металла, так и теплоизоляции.
Эффективность применения теплообменников с промежуточным теплоносителем. В [7.10] приводится экономическое обоснование применения их в системе кондиционирования воздуха в одной из лондонских больниц.
Принято, что пар для целей отопления вырабатывается котлом, работающим на жидком топливе, цена топлива 36,7 ф. ст/м*. Это соответствует 0,46 пене/(кВт-ч). Энергия для привода насоса и воздушного вентилятора рассматривается как поступление теплоты во время отопительного сезона, а в остальное время года — как потери. При расчете капитальных затрат нормативный коэффициент эффективности принимался равным 0,163 (при 10%-ной норме на капитал в течение 10 лет) для всей установки.
Технические характеристики системы вентиляции приведены ниже;
Количество поступающего воздуха, м3/с 11
Количество отработанного воздуха, м8/с 11
Относительная влажность отработанного воздуха, °С 55
Требуемая температура поступающего воздуха, °С 18
Время работы, ч/год 8760
В результате применения системы Ecotherm снижение затрат на топливо составило 3456 ф. ст. в год. За счет системы утилизации теплоты мощность котла может быть снижена на 183 кВт. Соответствующее сокращение капитальных затрат составит 10 ф. ст. кВт, т. е. 1830 ф. ст.
Капитальные затраты на теплообменники, насос, трубопроводы, фильтр составляют 4180 ф. ст., а увеличение объема здания из расчета 25 ф. ст. на 1 м3 — 1000 ф.
Эксплуатационные расходы, связанные о увеличением капитальных затрат, составят 464 ф. ст., на энергию — 271 ф. ст. и прочие — 100 ф. ст. С учетом стоимости сэкономленного топлива экономия эксплуатационных расходов будет равна 3456 — (464 +271 + 100) = = 2621 ф. ст. Таким образом, период окупаемости при применении этой системы составляет 1,28 года. Если провести такие же расчеты для систем с шестью и десятью рядами змеевиков, то периоды окупаемости составят 1,41 и 1,54 года соответственно. Оптимальными в этом случае оказываются восемь рядов змеевиков.
- Теплообменники с промежуточным (газовым) теплоносителем
Такая система показана на рис. 7.9. Она может оказаться ие такой эффективной, как система с жидким теплоносителем. Однако стоимость самих газовых теплообменников низкая, и в тех случаях,
Рис. 7.9. Использование теплообменника газ — газ при отдаленных друг от друга источниках и поглотителях теплоты:
7 — ДЫМОХОД; 2 — рекуператор; 3 — печь (процесс I); 4 — сушилка (процесс 2); 5 — вентилятор; 6 — дополнительные нагреватели
когда не требуется воздухо или газопровода большой длины, такая система утилизации теплоты может оказаться экономически более эффективной.
- универсальность (может применяться на различных объектах и использоваться в зависимости от требуемой мощности);
- экономичность (стоимость теплообменника зависит от количества пластин, количество же пластин подбирается, исходя из требований конкретного объекта);
- как следствие – компактность (теплообменник подбирается согласно требуемым показателям теплоотдачи, чем меньше перепады – тем меньше пластин используется);
- ремонтопригодность (в случае повреждения можно обойтись заменой изношенной пластины, а не всего устройства).
- Технические характеристики: тепловая нагрузка, расходы рабочих сред, температурный график, допустимые потери давления, максимальные и минимальные рабочие температура и давление, коррозионная агрессивность рабочих сред. Например, чем выше требуемая мощность, тем большими габаритами, количеством пластин и уплотнений будет обладать теплообменник.
- Компания-производитель. Зарубежные бренды, такие как Sondex, APV, Swep, Danfoss, Tranter, Funke, Alfa Laval и др. имеют более высокую цену, по сравнению с отечественными аналогами. Исходя из этого, стоимость теплообменника может варьироваться, хотя исходные характеристики будут совпадать. Теплообменники российского производства представлены марками КС, Ридан, ТИ и ТИЖ. Компания-производитель «Комплексное снабжение» использует современные импортные материалы, которые обеспечивают надежность и долговечность теплообменных аппаратов. Производственное оборудование соответствует международным и российским стандартам, а перед сдачей проводятся обязательные гидравлические испытания.
- Типы и материалы рам. Рамы теплообменника определяют максимально возможное давление. Изготавливают как «облегченный» тип рам (до 10 бар), так и «усиленный» (до 25-30 бар).
- Типы и материалы уплотнений и пластин для теплообменников. Основами пластин выступают титан, нержавеющая сталь (AISI 304, AISI 316), легированная сталь, латунь (специфические среды), медь, сплавы на основе никеля и другие материалы для специфических теплоносителей. Уплотнения в теплообменниках не допускают смешения теплоносителей в контурах теплообмена. По способу исполнения бывают клеевые (с использованием специального клея) или клипсовые (зажимается и фиксируется). Преимуществами клипсового соединения является то, что значительно легче осуществлять замену вышедших из строя уплотнений. На стоимость уплотнений также оказывают влияние многие показатели: сопротивление агрессивным средам, износостойкость, теплостойкость.
Как подобрать теплообменник
На правах рекламы
И если профессиональные монтажники представляют себе подобные устройства и возможности их использования в достаточной мере, то для большинства обывателей теплообменник – это что-то металлическое, расположенное внутри котла, что греет воду. Вместе с тем сфера применения данных устройств очень обширна.
Прежде всего, теплообменник представляет собой оборудование, в рабочем блоке которого налажен теплообмен между элементами, обычно это жидкости с различными температурами. В теплообменнике две среды разделяют только тонкие стенки труб или пластин с высокой теплопроводностью. Чем выше площадь такого контакта, тем больше тепла успеет перейти от более нагретой жидкости к холодной. По смыслу теплообменник всегда поточный, хоть сами устройства между собой могут существенно отличаться объемом камер и секций для перекачки двух сред.
Теплообменники применяют в системах отопления, системах охлаждения, для обогрева бассейнов, в различных отраслях: машиностроении, химической промышленности, фармацевтике и пищевом производстве и т.д.
Вместе с тем при помощи данных устройств можно реализовать весьма эффективные инженерные решения в части отопления и горячего водоснабжения не только на крупных промышленных объектах, но и в частных домах, и даже в квартирах. И для этого нет необходимости самостоятельно изобретать велосипед из подручных средств – выпускаемый сегодня производителями ассортимент теплообменников в состоянии обеспечить решение любой бытовой задачи.
Возникает лишь один вопрос: как правильно подобрать необходимое и отвечающее именно вашим задачам оборудование и при этом не переплатить.
При выборе теплообменника нужно учитывать массу параметров, разобраться в значении которых обывателю порой просто не под силу. Поэтому выбор лучше доверить профессионалам, которые выполнят расчет, подберут необходимое оборудование и предоставят комплексную информационную поддержку.
Одним из крупнейших игроков на рынке теплообменников является компания «Комплексное снабжение», которая не только объединяет несколько десятков мировых брендов, но и имеет собственное производство подобного оборудования под торговой маркой «КС», для максимального удовлетворения запросов покупателей.
Инженеры компании по вашему запросу осуществят качественный расчет именно для вашего объекта и предложат оптимальный вариант по соотношению «цена-качество». При этом покупателю, оформляя заказ, не придется тратить много времени на заполнение непонятных опросных листов еще более непонятными показателями, как это зачастую бывает в других компаниях.
Под конкретный технологический процесс специалисты подберут определенный тип теплообменника с учетом технических характеристик и рабочих параметров. Не менее важен и материал, из которого изготавливают теплопередающие поверхности между теплоносителями, чтобы обеспечить надежную и долговечную работу.
На сегодняшний день наиболее совершенными устройствами являются пластинчатые теплообменники в разборном и паяном исполнении. Данные приборы являются универсальными, весьма компактными и отвечают высоким показателям энергоэффективности.
Каждый из названных типов применяется в зависимости от конкретной задачи.
Например, для частных домов и коттеджей чаще применяются паяные теплообменники. Их используют в системах теплого пола, для организации горячего водоснабжения, отопления теплиц, веранд и пешеходных дорожек. В многоквартирных жилых домах, в основном, используются пластинчатые разборные теплообменники (как в тепловых пунктах, так и по отдельности), что позволяет сократить издержки на потребление тепловой энергии.
Паяные теплообменники очень эффективны в технологических процессах, использующих неагрессивные жидкости без механических примесей. Они отличаются компактностью, отсутствием протечек и устойчивостью к нагрузкам. К большим преимуществам можно отнести их невысокую стоимость и отсутствие необходимости обслуживания. Рабочая температура паяных теплообменников варьируется от –180 до +200 °C, максимальное же давление — до 45 бар.
Клиент обратился с просьбой подобрать теплообменник для непостоянного отопления веранды площадью 100 метров квадратных и высотой потолка 3 метра. Установленный в доме газовый котел мощностью 35 кВт работает по температурному графику 95/70. Согласно расчету специалистов «Комплексного снабжения» в качестве оптимального варианта был выбран паяный теплообменник KAORI Е40-26, с залитой в отопительный контур незамерзающей жидкостью на основе пропилен-гликоля. Система обеспечивает температуру теплоносителя на выходе 80 градусов, на входе – 60. Когда нет необходимости отапливать веранду, клиенту достаточно просто выключить насос контура.
Пластинчатые теплообменники за счет своей конструктивной особенности имеют ряд превосходных потребительских характеристик:
Температурный диапазон пластинчатых теплообменников – от -50 до +200 градусов, а рабочее давление – от 10 до 30 бар, в зависимости от материала рамы.
Заказчик поставил задачу подобрать теплообменник для организации отопления коттеджа площадью 152 квадратных метра со стандартной высотой потолков. Температура теплоносителя (греющего контура) от ТЭЦ – 120 градусов на входе в теплообменник, 70 – на выходе. Требовалось рассчитать теплообменник так, чтобы на выходе из теплообменника (нагреваемый контур) получить 90 градусов. Для данного проекта специалисты «Комплексного снабжения» предложили пластинчатый разборный теплообменник КС03.
По каким параметрам осуществляется подбор теплообменника?
И это далеко не полный перечень нюансов, учитываемых при выборе теплообменников. Очевидно, что человеку, не являющемуся профессионалом в данном вопросе, купить теплообменник самостоятельно и сделать корректный выбор будет крайне сложно. В таких ситуациях на помощь придут специалисты компании «Комплексное снабжение». Достаточно отправить заявку на fhouse@sn22.ru, и вы получите качественный расчет именно для вашего объекта с предложением оптимального варианта по соотношению «цена-качество».
