Устройство и принцип работы кожухотрубных водо-водяных подогревателей

Содержание

Кожухотрубные водо-водяные подогреватели (далее по тексту ВВП) используются в котельных и тепловых пунктах в качестве теплообменного оборудования (бойлеров) систем теплоснабжения и горячего водоснабжения.

Предназначение и область применения ВВП

ВВП предназначены для передачи тепла от горячего водяного теплоносителя греющего контура к нагреваемому водяному теплоносителю системы отопления или горячего водоснабжения (в названии «водо-водяной подогреватель» отражены оба типа теплоносителя). Горячий теплоноситель поступает в греющий контур от внешнего теплоисточника, которым может служить:

• центральная тепломагистраль;
• котел низкого давления автономной котельной.

ВВП также широко применяются в качестве теплообменников-утилизаторов в системах утилизации вторичного тепла газопоршневых и газотурбинных энергоустановок, широко используются при нагреве и охлаждении технологических сред.

Устройство кожухотрубных ВВП

Серийно выпускаемые промышленностью кожухотрубные подогреватели воды соответствуют требованиям ГОСТ 27590-2005 «Подогреватели кожухотрубные водо-водяные систем теплоснабжения. Общие технические условия». Стандартные кожухотрубные ВВП являются секционными конструкциями, собираемыми из следующих элементов:

• секций кожухотрубных, представляющих собой неразборные теплообменные блоки;
• соединительных калачей и конических переходов, необходимых для сборки двух и более секций в единый агрегат.

ГОСТ 27590-2005 требует, чтобы теплообменные блоки-секции, соединительные калачи и переходы соответствовали показателям, приведенным в р. 3 «Типы, основные размеры и размеры» — табл. 1 и 2, рис. 1-11.

Количество секций-модулей в водо-водяном подогревателе определяется в соответствии с требуемой теплопроизводительностью подогревателя.

На рис. ниже приведен чертеж конструкции двухсекционного подогревателя, поясняющий компоновку элементов при сборке ВВП:

• поз. 1 – секция разъемная типа РГ (с гладкими теплообменными трубками);
• поз. 2 – соединительный калач, соединяющий кожухи секций;
• поз. 3 – конический переход, используемый для монтажного присоединения корпуса ВВП к трубам, по которым подается горячий теплоноситель от внешнего теплоисточника;
• поз. 4 – крепежные детали для разъемных фланцевых соединений.

Особенности конструкции кожухотрубных секций для ВВП

Каждая секция является неразборным бойлером длиной 2 или 4 метра, состоящим из следующих основных частей (см. рис. ниже):

1. Стального корпуса, в обиходе называемого кожухом, внутри которого размещаются теплообменные трубки. ГОСТ допускает изготовление кожухов из бесшовных стальных труб диаметром от 57 до 530 мм. По согласованию с заказчиком кожух может изготавливаться с компенсатором теплового расширения либо без него.
2. Теплообменных трубок диаметром 16 х1,0 мм из латуни или нержавеющей стали, собираемых в трубную систему. Количество трубок может достигать 151-211 шт. Поверхность трубок может быть гладкой или профилированной. Для дистанционирования трубок в трубной системе используются перегородки (на рис. не показаны). Их располагают внутри кожуха равномерно по длине секции с угловым смещением относительно соседних перегородок на 60 градусов.
3. Трубных досок, в которые завальцовываются концы теплообменных трубок.
4. Штуцеров для входа и выхода теплоносителя. В зависимости от выбранного способа соединения секций между собой по межтрубному пространству штуцеры могут оснащаться фланцами (показаны на рис.) либо оставаться гладкими (под сварное соединение).

Принцип работы кожухотрубных ВВП

По принципу работы ВВП относятся к рекуперативным теплообменникам типа «труба в трубе», представляющих собой корпус-кожух, внутри которого размещены одна или несколько труб меньшего диаметра. Горячий и холодный теплоноситель движутся в межтрубном пространстве и в трубках без перемешивания. Теплообмен осуществляется через теплопроводящие стенки за счет разности температур.

На рис. ниже приведен чертеж четырехсекционного ВВП без компенсаторов на корпусе с фланцевым соединением патрубков входа/выхода воды из межтрубного пространства:

• поз. 1 – переходник;
• поз. 2 – секция;
• поз. 3 – калач;
• А – вход нагреваемой воды;
• Б – выход нагреваемой воды;
• В – вход греющей воды;
• Г – выход греющей воды.

Для кожухотрубных секций теплообмен «труба в трубе» технически реализуется следующим образом.

1. Через вход А подается поток ХОЛОДНОЙ нагреваемой воды, который перемещается по теплообменным трубкам.
2. Через вход В подается ГОРЯЧАЯ греющая вода, которая движется в межтрубном пространстве.
3. Греющая вода проходит по всей длине секции, омывая снаружи теплообменные трубки, внутри которых протекает холодная вода В ПРОТИВОПОЛОЖНОМ направлении.
4. Из секции в секцию греющий теплоноситель перетекает из межтрубного пространства по штуцерам входа/выхода греющей воды, а нагреваемый теплоноситель поступает в следующую секцию по соединительным калачам.
5. Через выход Б вода, перемещаемая по трубкам, уже в нагретом состоянии уходит пользователю в систему ГВС или отопления.
6. Через выход Г уже остывшая греющая вода удаляется из подогревателя в систему внешнего теплоисточника (ТЭЦ или котельная).

Особенности теплообмена в кожухотрубной секции

Теплообмен типа «труба в трубе» в кожухотрубной секции отличается следующими особенностями:

• потоки теплоносителей движутся в противоположных направлениях с одинаковыми скоростями в пределах 0,5-1,0 м/с, что позволяет добиваться максимальной эффективности теплообмена по всей длине секций;
• трубки, образующие трубную систему, расположены предельно близко друг к другу, что с определенной точностью компенсирует разницу общей суммы диаметров трубок и площади сечения межтрубного пространства и выравнивает скорости потоков теплоносителей;
• благодаря противоточному движению потоков отсутствуют тепловые деформации теплообменных элементов, поэтому нет необходимости предусматривать температурные компенсаторы компонентов конструкции.

1. При эксплуатации ВВП в системах ГВС нагреваемую воду запускают по теплообменным трубкам, а греющий водяной теплоноситель – в межтрубном пространстве кожуха.
2. Для работы ВВП в системах отопления греющий водяной теплоноситель пропускают по теплообменным трубкам, а нагреваемую воду – по межтрубному пространству.

Обозначения водо-водяных подогревателей в соответствии с ГОСТ 27590-2005

Практика эксплуатации водо-водяных подогревателей насчитывает несколько десятилетий. В обиходе теплообменники этой конструкции «обросли» многочисленными вариантами своего названия – ПВ, ПВВ, ВВП, кожухи, ВВ-подогреватели и т.п. Однако при оформлении документации или заказе водоподогревающего оборудования следует придерживаться обозначений, предписанных соответствующими стандартами. Для водо-водяных подогревателей руководящим документом является уже упомянутый выше ГОСТ 27590-2005 «Подогреватели кожухотрубные…»

Согласно п.3.4 структурная схема условного обозначения выглядит следующим образом:

При указании типа теплообменных труб используется буква «Г» — для гладких труб, а для трубок с профильной поверхностью – буква «П» (п.3.3).

Примеры условных обозначений (использованы из ГОСТа):

• ПВ1 219×4 — Г — 1,6 — 5 — УЗ ГОСТ 27590-2005 – для подогревателя, составленного пятью секциями типа ПВ1 (см. табл. 2) наружного диаметра кожуха 219 мм. Длина секции составляет 4 м, кожухи изготовлены без компенсаторов. Трубная система – из гладких трубок. Подогреватель рассчитан на условное давление 1,6 МПа, выполнен в климатическом исполнении У категории 3;
• если же подогреватель вышеуказанных данных оснащен профилированными трубками и компенсаторами на кожухе, рассчитан на давление 1,0 МПа, выполнен в климатическом исполнении ТС категории 4, то его обозначение выглядит следующим образом:

ПВ1К 219×4 — П — 1,0 — 5-ТС4 ГОСТ 27590-2005

Заключение

Кожухотрубные водо-водяные подогреватели широко используются на тепловых пунктах и зарекомендовали себя в качестве надежного теплообменного оборудования. Кожухотрубная конструкция способна адаптироваться к различным условиям эксплуатации и тепловых нагрузок, поэтому очень популярны в гражданском и частном домостроении.

© 2004-2021 ГК «СТИГМАШ» — изготовление, монтаж и
комплексная поставка промышленного оборудования

Подогреватели водоводяные ВВП

Водоводяные подогреватели ВВП используются в качестве теплообменного оснащения на производствах газовой и нефтехимической отраслей. Его функция заключается в нагреве и охлаждении жидкостей, конденсации пара, газа и смесей и технологических процессах. Также такие подогреватели встраиваются в системы горячего водоснабжения и отопительные сети зданий и сооружений общественного и промышленного назначения.

Подогреватели водоводяные ВВП устанавливаются наземно внутри закрытых помещений с температурой воздуха не ниже 0°С. Если планируется эксплуатация на открытых площадках, то водоподогреватель должен быть защищен от механических повреждений, атмосферных осадков, паров кислот, дыма котельных и аммиачных соединений. Открытые площадки не должны подтапливаться осадками и грунтовыми водами. При соблюдении условий эксплуатации нормативный срок службы оборудования на объектах в Вашем городе составляет не менее 15 лет.

Принцип работы водоводяного подогревателя

Принцип работы водоводяного теплообменника заключается в движении двух потоков воды: нагреваемой и греющей. Греющая вода поступает из котельных или тепломагистралей в пространство между кожухом и внутренними трубами подогревателя. Нагреваемая вода является холодным теплоносителем и движется по внутренним тонким трубам противоточно, то есть навстречу горячей греющей воде.

Для обеспечения стабильной работы требуется регулярная проверка состояния водоподогревателя и вспомогательных устройств. Эффективное управление технологическим обслуживанием позволяет осуществлять дополнительное оборудование, такое как контрольно-измерительные приборы и предохранительные устройства, которые добавляются в комплектацию по желанию Заказчика.

Технические характеристики* водоводяных подогревателей ВВП

Показатель	Значение
Длина секции	2000 мм; 4000 мм
Диаметр секции	57 — 530 мм
Максимальное рабочее давление	0,9 МПа
Количество теплообменных трубок в секции	4-430 шт.
Теплоноситель	Вода
Максимальная рабочая температура теплоносителя	+150°С
Нормативный срок службы	не менее 15 лет

Конструкция водоводяных подогревателей ВВП

Подогреватели водоводяные представляют собой сборную из модулей конструкцию. Количество и типоразмер модулей, также называемых секциями, зависит от назначения подогревателя, условий эксплуатации и теплотехнического расчета.

Каждая секция является неразборной и состоит из внешнего кожуха и внутренних трубок, изготавливаемых из латуни или нержавеющей стали. Внешний корпус изготавливается из стальной трубы и не имеет сварных швов. На торцах корпуса предусмотрены фланцевые соединения с отверстиями для болтов.

Диаметр наружного кожуха и количество внутренних труб подбирается с учетом исходных данных Заказчика об объекте. Специалисты ТД САРРЗ производят необходимые расчеты и подбирают оптимальную модель водоводяного подогревателя.

Чертеж* водоводяного подогревателя ВВП

Варианты исполнения* водоводяных подогревателей ВВП

Подогреватель	Поверх­ность нагрева секции, м 2	Тепловой поток секции, *кВт	Расход нагре­ваемой среды, т/ч	Площадь сечения секции, м 2		Кол-во теплообм. трубок в секции, шт	Вес секции, кг
				межтрубного пространства	трубного пространства
ВВП 57-2000	0,37	7,90	2,15	0,00116	0,00062	4	21,6
ВВП 57-4000	0,75	17,6					34,0
ВВП 76-2000	0,65	13,1	3,9	0,00233	0,00108	7	31,7
ВВП 76-4000	1,31	28,3					48,8
ВВП 89-2000	1,11	18,2	5,5	0,00287	0,00185	12	41,3
ВВП 89-4000	2,24	40,7					67,7
ВВП 108-2000	1,76	39,9	10,5	0,00492	0,00293	19	51,1
ВВП 108-4000	3,54	85,7					82,0
ВВП 114-2000	1,76	39,9	10,5	0,00500	0,00293	19	60,3
ВВП 114-4000	3,54	85,7					102,4
ВВП 159-2000	2,85	64,6	16,8	0,01073	0,00478	31	103,7
ВВП 159-4000	5,70	138,0					174
ВВП 168-2000	3,40	74,4	20,5	0,0122	0,00570	37	111,7
ВВП 168-4000	6,90	147,5					189,4
ВВП 219-2000	5,75	113,4	34	0,0257	0,00936	61	168
ВВП 219-4000	11,5	238,4					296
ВВП 273-2000	10,0	236	60,5	0,0308	0,0168	109	260,6
ВВП 273-4000	20,3	479,1					453,2
ВВП 325-2000	13,8	302,1	83,5	0,0445	0,02325	151	342
ВВП 325-4000	28,0	632,4					610
ВВП 377-2000	19,8	421,7	112,5	0,05992	0,03248	211	448
ВВП 377-4000	40,1	886,2					794,6
ВВП 426-2000	26,8	586,6	125,5	0,07380	0,04357	283	590
ВВП 426-4000	53,7	1212,8					1003
ВВП 530-2000	41,0	897,5	189	0,1190	0,06621	430	796,6
ВВП 530-4000	83,0	1874,6					1425

Технические характеристики, чертеж и варианты исполнения приведены для примера и могут отличаться при проектировании по индивидуальным параметрам.

Как заказать водоводяной подогреватель в Вашем городе?

Для заказа водоводяного подогревателя можно:

• позвонить нашим специалистам по телефону 8-800-555-86-36, 8 (8452) 250-298 (для Саратова и области)
• прислать на электронную почту технические условия эксплуатации
• скачать и заполнить Опросный лист и прислать на электронную почту

Условное обозначение водоводяного подогревателя при заказе

ВВП 273-2000 Типовой
ВВП — водоводяной подогреватель
273 — наружный диаметр корпуса секции, мм
2000 (4000) — длина секции бойлера, мм
Типовой (правый, левый) — вид исполнения блока-секции по расположению патрубков.