Реферат: Теплообменные аппараты

Первые упоминания о пластинчатом теплообменнике историки относят к VI веку до нашей эры. До нас дошли прекрасно сохранившиеся фрески с изображениями воинов древней Галлии, которые первыми смогли использовать принцип передачи тепла в так называемых «Термах» - древнеримских (древнегреческих) банях.

Ведь не секрет, что ратный труд воинов суров, и поэтому любимым их занятием было приятное времяпровождение в банях. Что и говорить, тогдашние бани не чета нынешним: горячая вода нагревалась в котлах практически до кипения, дабы уничтожить микроорганизмы, и пользоваться ею приходилось очень осторожно. Кроме того, в силу религиозных верований в Галлии был широко распространен культ боевых лошадей, и омовение в банях совершалось совместно с ними. Поэтому постоянная потребность именно в меру горячей воде была велика. Смешение же кипятка с холодной водой считалось недопустимым (опять же из-за риска наличия микроорганизмов). Богатые люди могли позволить себе разбавлять кипяток вином или молоком, что было непозволительной роскошью для простых воинов или обычных граждан.

Как следствие, потребность в большом количестве теплой воды для мытья повлекла за собой развитие первых теплообменных аппаратов, которые в то время изготавливались либо специально, как стационарные устройства, либо в походе использовалась часть пластинчатого доспеха или щиты.

Теплообменные аппараты Фактически первый пластинчатый теплообменник представлял собой вогнутый лист металла, по которому текла горячая вода и который был частично погружен в бассейн с проточной холодной водой. Таким образом, был определен принцип теплообмена для пластинчатого теплообменника: две жидкости - холодная и горячая - обменивались теплом через фигурный лист металла (тогда меди или бронзы, а то и серебра или золота), не смешиваясь друг с другом.

Наличию рифления на листе металла первое время не придавалось значения, т.к. наука теплотехника в древности отсутствовала в принципе. Однако пытливые умы того времени подметили определенную закономерность: например, лист, украшенный чеканным орнаментом, быстрее охлаждает воду, и его требуется меньше по площади. То есть уже тогда опытным путем было установлено, что наличие преград, заставляющих жидкость перемешиваться в процессе ее движения, положительно влияет на процесс передачи тепла.

Именно широкое применение подобных аппаратов привело, в конце концов, к более лояльному общению жителей Римской Империи в банях и созданию первого в мире демократического государства, где каждый мог воспользоваться своим правом безопасно помыться в бане теплой водой за относительно небольшие деньги.

Падение Римской Империи ознаменовало собой закат пластинчатого теплообменника в Европе на долгие сотни лет. Но, как ни странно, в этот темный для Европы период пластинчатый теплообменник начинает активно применяться в странах Азии, а особенно на территории сегодняшней Монголии и Восточной Сибири.

Именно оттуда хлынули орды кочевников, разрушивших Римскую Империю и вывезших в эти районы огромные ценности древнего Рима, в том числе и несколько теплообменников (варвары были жадны до золота, и поэтому тащили все, что удавалось взять с собой). Также в полон угонялись многие сотни тысяч пленников, среди которых находилась и часть технической элиты Римской Империи, которая со временем смогла возродить культ мытья в банях. Особенно это было характерно для регионов Восточной Сибири, Индии и Тибета.

Характерной особенностью изготовления желобчатых теплообменных пластин для Азии стало украшение их орнаментом, без нанесения чеканки.

Подобное упрощение в изготовлении характерно до сих пор для Восточных производителей пластинчатых теплообменников. Т.е не видя сути чеканных украшений, как турбулизаторов потока, восточные мастера по привычке заменили их эмалевыми рисунками. Но такой переворот в изготовлении пластин принес свои неожиданные плоды. Эмалевое покрытие на поверхности металла оказалось чрезвычайно стойким к коррозионному воздействию морской воды. Такое покрытие позволяло применять пластинчатые аппараты и на побережье Индийского океана в небольших кустарных шелковых мастерских для охлаждения специальных красителей шелка.

Практически тысячу лет, со II по XII век, конструкция пластинчатого теплообменника не претерпевала изменений. Он оставался однопластинчатым. И только на Руси в конце XIII века был изготовлен первый многопластинчатый теплообменник, по аналогии с боевым доспехом русских воинов. Это было вызвано желанием получить более компактный аппарат, который был более удобен при транспортировке на большие расстояния в боевых походах Руссов, нежели чем аппарат с одной большой пластиной.

Имя кузнеца, построившего новый тип пластинчатого аппарата, дошло до нас в искаженном виде – Зеля Гаман (Зелигман).

И уже тогда начал подниматься вопрос уплотнения межпластинчатого пространства. На рисунке можно увидеть, что сначала этот вопрос решался укладыванием специального шнура пропитанного ворванью (тюленьим жиром). При нужде набор пластин (3-5 штук) укладывался друг на друга и прокладывался уплотнительным шнуром. Вся конструкция помещалась в бочку, где во внутренние полости подавалась горячая вода, а в наружные – холодная.

Таким образом, был реализован окончательный вариант конструкции пластинчатого теплообменника, который мы используем до сих пор.

Пластинчатый теплообменник представляет собой набор пластин из нержавеющей стали (или других металлов), скомпонованных таким образом, что две среды, участвующие в процессе теплообмена, движутся по разные стороны одной пластины. Пакет пластин набирается для организации определенного количества параллельных каналов (обеспечение необходимого сечения для протока жидкости) и необходимой площади теплообмена.

Теплообменные аппараты

1. Теплообменники производителя “Риден”

1. 1. Принципиальная структура пластинчатого теплообменника

Пластинчатый теплообменник - это устройство, в котором осуществляется передача теплоты от горячего теплоносителя к холодной (нагреваемой) среде через стальные гофрированные пластины, которые установлены в раму и стянуты в пакет.

Такая конструкция теплообменника обеспечивает эффективную компоновку теплообменной поверхности и, соответственно, малые габариты самого аппарата.

В теплообменниках фирмы “Риден” применяются пластины датской компании Sondex. Особое внимание, уделяемое концерном Sondex качеству поверхности пластин, служит гарантией долгой службы готового теплообменника и снижает скорость обрастания его загрязнениями.

Теплообменные аппараты

Все пластины в пакете одинаковы, только развернуты одна за другой на 180°, поэтому при стягивании пакета пластин образуются каналы, по которым и протекают жидкости, участвующие в теплообмене. Такая установка пластин обеспечивает чередование горячих и холодных каналов.

Теплообменные аппараты

В процессе теплообмена жидкости движутся навстречу друг другу (в противотоке). В местах их возможного перетекания находится либо стальная пластина, либо двойное резиновое уплотнение, что практически исключает смешение жидкостей.

Вид гофрирования пластин и их количество, устанавливаемое в раму, зависят от эксплуатационных требований к пластинчатому теплообменнику. Материал, из которого изготавливаются пластины, может быть различным: от недорогой нержавеющей стали до различных экзотических сплавов, способных работать с агрессивными жидкостями.

Материалы для изготовления уплотнительных прокладок также различаются в зависимости от условий применения пластинчатых теплообменников. Обычно используются различные полимеры на основе натуральных или синтетических каучуков.

1.2. Сравнение пластинчатых теплообменников “Риден” с кожухотрубными теплообменниками

Обычно кожухотрубные теплообменники используются при давлениях теплоносителя более 25 кгс/см2. Но при давлениях до 25 кгс/см2 пластинчатые теплообменники являются значительно более эффективными.

Теплообменные аппараты

При аналогичных параметрах пластинчатые теплообменники в 3-6 раз меньше по габаритам и составляют 1/6 от веса кожухотрубных теплообменников. Таким образом, экономятся не только площади под установку, но и снижаются начальные затраты. Конструкция кожухотрубного теплообменника обеспечивает гораздо меньшие коэффициенты теплопередачи, чем пластинчатого при аналогичной потере давления. Даже в самых лучших кожухотрубных теплообменниках значительные поверхности труб находятся в мертвых зонах, где отсутствует теплопередача. В отличие от кожухотрубных пластинчатые теплообменники могут быть легко разобраны для обслуживания и ремонта без демонтажа подводящих трубопроводов. Для обслуживания пластинчатых теплообменников требуется площадь в 3-6 раз меньше, чем для кожухотрубных.

1. Экономичность и простота обслуживания. При засорении пластинчатый теплообменник может быть разобран, промыт и собран двумя низкоквалифицированными работниками в течение 4-6 часов. В кожухотрубных теплообменниках процесс очистки трубок часто ведет к их разрушению и заглушению.

2. Низкая загрязняемость поверхности теплообмена вследствие высокой турбулентности потока жидкости, образуемой рифлением, а также качественной полировки теплообменных пластин.

3. Срок эксплуатации первой выходящей из строя единицы - уплотнительной прокладки - достигает 10 лет. Срок работы теплообменных пластин - 20-25 лет. Стоимость замены уплотнений колеблется в пределах 15-25% от стоимости пластинчатого теплообменника, что экономнее аналогичного процесса замены латунной трубной группы в кожухотрубном теплообменнике, составляющей 80-90% от стоимости аппарата.

4. Стоимость монтажа пластинчатого теплообменника составляет 2-4% от стоимости оборудования, что на порядок ниже, чем у кожухотрубного теплообменника.

5. Даже теплоноситель с заниженной температурой в системах теплоснабжения позволяет нагревать воду в пластинчатом теплообменнике до требуемой температуры.

6. Индивидуальный расчет каждого пластинчатого теплообменника по оригинальной программе завода-изготовителя позволяет подобрать его конфигурацию в соответствии с гидравлическим и температурным режимами по обоим контурам.

7. Гибкость: в случае необходимости площадь поверхности теплообмена в пластинчатом теплообменнике может быть легко уменьшена или увеличена простым добавлением или извлечением пластин.

8. Двухступенчатая система горячего водоснабжения, реализованная в одном пластинчатом теплообменнике, позволяет значительно сэкономить на монтаже и уменьшить требуемые площади под индивидуальный тепловой пункт.

9. Конденсация водяного пара в пластинчатом теплообменнике снимает вопрос о специальном охладителе, т.к. температура конденсата может быть 500С и ниже.

10. Меньше ограничений в работе: замерзание воды в пакете пластин не приводит к фактическому повреждению аппарата. После оттайки пластинчатый теплообменник готов к эксплуатации, а кожухотрубный теплообменник получает повреждение трубок.

11. Устойчивость к вибрациям: пластинчатые теплообменники высокоустойчивы к наведенной двухплоскостной вибрации, которая может вызвать повреждения кожухотрубного теплообменника.

Вывод: применение нового технологичного оборудования - пластинчатых теплообменников “Риден” - позволяет наряду с экономией первоначальных затрат (20-30%) переходить на другие режимы работы. Достигается более эффективное использование источников энергии, повышение их КПД. Окупаемость перевооружения объектов в теплоэнергетике колеблется от 2 до 5 лет, а в некоторых случаях составляет всего несколько месяцев.

Хитрые технологии пластинчатых теплообменников “Риден”

Технология Sondex

Комплектация пластинчатых теплообменников “Ридан” осуществляется датскими пластинами и прокладками Sondex. Остальные комплектующие изготавливаются на собственной производственной базе. Таким образом, мы обеспечиваем высокое качество оборудования в сочетании с доступной стоимостью.

Каждый теплообменник “Ридан” проходит всесторонний контроль качества при изготовлении и сборке. Он включает в себя проверку комплектующих и опрессовку готового изделия, поэтому неприятности, связанные с возможными отказами оборудования, предотвращаются еще при производстве. Кроме того, собственное производство дает возможность уже на стадии разработки гибко изменять характеристики пластинчатого теплообменника, чтобы он максимально отвечал Вашим требованиям.

Говоря о надежности пластинчатых теплообменников Ридан, мы подразумеваем не только высокое качество комплектующих.

Наши 50 инженеров-консультантов индивидуально сопровождают каждый проект и обеспечивают консультирование при подборе оборудования, учитывая все технические особенности объектов. Единый инженерно-расчетный центр, обладающий многолетним опытом расчета пластинчатых теплообменников, оперативно предоставляет надежное решение именно Вашей задачи.

За время работы компании реализовано более 5000 проектов: комплектация различных объектов - от детского сада до ТЭЦ и УППН (установки первичной переработки нефти). Лучшей гарантией качества оборудования и сервиса являются положительные отзывы клиентов.

Все оборудование имеет Российские сертификаты.

Установив паяные пластинчатые теплообменники на Вашем объекте, Вы убедитесь сами, что их использование экономически и технологически выгодно. Они Вам позволят не только забыть о проблемах снабжения объектов теплом и горячей водой, но и прилично сэкономить на приобретении и обслуживании оборудования.

Особенности конструкции

Пластины из нержавеющей стали надежно спаяны между собой во всех точках соприкосновения, а также по краю. Это на 100% исключает утечку жидкостей, а также их смешение. В качестве материала для пайки используется медь.

Сферы применения паяных ПТО

- системы отопления и горячего водоснабжения (в котельных, тепловых пунктах, тепловых сетях промышленных объектов и жилых домов, при коттеджном строительстве, в бассейнах и т.д.),

- холодильная и климатизационная техника (в качестве конденсаторов и испарителей),

- пищевая промышленность (в качестве охладителей (или пастеризаторов) молока, пива и др.),

Преимущества

Компактность и экономичность. Из-за отсутствия зажимной конструкции паяные теплообменники исключительно компактны, а также выигрывают в весе (до 10 раз) и стоимости (до 30-40%) по отношению к разборным ПТО той же мощности.

Работа с повышенными нагрузками. Паяный пластинчатый теплообменник устойчив к длительным высокотемпературным нагрузкам при температуре в подающем трубопроводе выше 120 о С.

Простое обслуживание и сервис. Паяные теплообменники не требуют текущего обслуживания . Поверхность пластин обычно очищают от загрязнений только при наблюдаемом снижении эффективности теплообмена. Очистка осуществляется безразборным методом - химической промывкой с использованием специальных составов, не разрушающих поверхность пластин и медный припой. Процесс промывки занимает всего 2-3 часа, т.е. перерыв в технологическом процессе минимален.

Ограничения по использованию

Условием применения паяных теплообменников является отсутствие в процессе эксплуатации нерастворимых отложений на поверхности пластин. Также необходимо избегать попадания в теплообменник веществ, которые могут разрушить медную пайку.

Технология Free – Flow

Пластинчатые теплообменники типа "Free-Flow" используются для сред, содержащих частицы, которые могут забивать каналы обычных разборных пластинчатых теплообменников:

жидкости, содержащие взвешенные вещества;

кристаллизующиеся жидкости;

пульпы;

вязкие среды.

Технические особенности

• Отсутствие мертвых зон на пластине

• Высокий коэффициент теплопередачи

Рифленые пластины обеспечивают высокую турбулентность, низкий перепад давления и пониженное загрязнение пластин при низких скоростях потоков.

Отсутствие контакта металл-металл

Пластинчатые теплообменники Free-Flow имеют специально разработанные открытые каналы, в которых отсутствует контакт пластин друг с другом. Такой тип канала дает возможность пластинчатому теплообменнику длительно работать даже в случае забивания части канала.

Отсутствие загрязнения и смешения жидкостей. Пластинчатый теплообменник Free-Flow имеет каналы с увеличенным зазором, что дает возможность снизить загрязнение теплообменника. Конструкция пластины исключает смешение жидкостей в пластинчатом теплообменнике Free-Flow.

Легкая очистка на месте

Простота и легкость разборки пластинчатого теплообменника Free-Flow позволяют обследовать и очистить каждый сантиметр теплообменной поверхности аппарата, а также уменьшают время простоя теплообменника во время технического обслуживания.

Особый способ крепления пластин

Каждая пластина закрепляется за последующую.

“Риден” решает возможные сомнения при покупке теплообменника

1. Пластинчатые теплообменники сложнее эксплуатировать, чем трубчатые.

Обычно наоборот. Пластинчатый теплообменник, например, гораздо легче чистить, чем трубчатый. На то, чтобы разобрать пластинчатый теплообменник и очистить его до нового состояния нужно не более трех часов. Не нужен демонтаж трубопроводов, достаточно только перекрыть воду.

2. Срок службы пластинчатых теплообменников - 60 лет.

60 лет - это перебор. Для пластинчатых теплообменников Риден установлен срок службы 10 лет как для основного промышленного оборудования. Хотя фактически полный срок службы достигает 25-30 лет.

3. Если кожухотрубный теплообменник малочувствителен к погрешностям в расчётах и изменению расчётного количества теплоносителя в ту или иную сторону, то пластинчатый теплообменник выдерживает не более пяти процентов изменения количества теплоносителя.

Конечно, расчет пластинчатого теплообменника - вещь более сложная и требует определенных знаний и умений, но достигаемый эффект не сравним с трубчатым теплообменником. Естественно, если вся система теплоснабжения не отрегулирована должным образом, то и пластинчатый теплообменник не будет нормально работать, равно как и трубчатый. Именно точность подбора пластинчатого теплообменника на заданный режим призвана изначально экономить средства при его закупке и эксплуатации. Пластинчатый теплообменник, конечно, несколько более требователен к себе, но его использование позволяет более полно использовать энергоресурсы, повышать эффективность работы систем теплоснабжения, снижать монтажные затраты и пр.

4. Пластинчатый теплообменник - конструкция достаточно хрупкая в том смысле, что в переходный и летний период, когда теплообменник простаивает, прокладки между пластинками ссыхаются, а потом при запуске он подтекает, и его приходится подтягивать.

Наоборот, пластинчатый теплообменник - мягкая конструкция. Если теплообменник все лето простоял без воды, то прокладки могут подсохнуть, и поэтому, действительно, в периоды пусков возможны подкапывания, это нормально. Но этот период очень невелик (не более суток), до тех пор пока прокладки снова не восстановятся.

5. Если пластинчатый теплообменник вышел из строя, то легче купить новый, чем ремонтировать старый.

Это справедливо только для паяного пластинчатого теплообменника. У разборного пластинчатого теплообменника в 99% случаев выходят из строя прокладки, стоимость комплекта прокладок составляет не более 30% от стоимости всего теплообменника. Дешевле заменить даже все прокладки, чем покупать новый теплообменник. Кроме того, на сегодняшний момент почти все наши пластинчатые теплообменники выпускаются с бесклеевым механизмом крепления прокладок, поэтому сложность замены прокладок также невысока.

6. ПТО исключают возможность механической очистки. Если старые бойлера можно было ещё каким-то образом попытаться очистить механически, то эти механическую очистку исключают полностью.

Неверно! Как раз очистить разборный пластинчатый теплообменник не составляет никакого труда. После разборки все поверхности пластин доступны, и очистка в среднем занимает не более 2-3 часов вместе с разборкой. Эти работы могут быть выполнены нашей сервисной службой или самостоятельно.

7. Наращивать теплообменник можно только на заводе. В бытовых условиях наращивание теплообменников ставит под сомнение гарантию его правильной эксплуатации.

Наращивать пластинчатые теплообменники можно и на месте установки. При заказе теплообменника следует лишь предварительно оговорить более длинную раму для добавления в последствии пластин при увеличении нагрузки.

8. Установка безразборной промывки - это то, что нужно покупать, потому что если теплоноситель плохого качества, то разбирать и собирать, - это не правильно.

Лучше все-таки разбирать. Химическая промывка зачастую не может дать желаемого результата, необходим правильный подбор химреагента под загрязнения. Если отмывка не осуществлена полностью, то оставшиеся загрязнения сыграют роль катализаторов и пластинчатый теплообменник снова зарастет очень быстро. Кроме того, утилизация химических реагентов дело не простое. Пластинчатый теплообменник поэтому и называется разборный: это нормально его разбирать для очистки, т.к. уплотнительные прокладки допускают до 10-15 разборок.

9. Для очистки нужны специальные химикаты. Поставщик может за поставку химикатов брать много денег. То есть просто тряпкой его не почистить.

Для пластинчатых теплообменников Ридан химикаты не нужны, можно разобрать и легко почистить, даже тряпкой .

10. В период пуско-наладочных работ и в период обслуживания ПТО иногда, очень так, шумно работают.

ПТО может работать шумно, только если он неправильно подобран и работает с высокими скоростями течения.

11. Беспокоит то, что просвет между пластинами малый, и значит, это слабое место.

Несмотря на небольшие размеры каналов (3мм) при установке механических фильтров на входах в пластинчатый теплообменник - это не является проблемой в принципе. На сегодняшний день имеется опыт работы пластинчатых теплообменников Ридан вообще без фильтров на режимах сырая нефть - товарная нефть. А это несравнимо более грязные жидкости.

12. Пластинчатый теплообменник практически мгновенно может в потоке охладить продукт. А там, где потоки маленькие, пластинчатый теплообменник не поставишь, он просто не выполнит свою функцию.

На маленький расход можно поставить маленький пластинчатый теплообменник с малым количеством пластин и получить высокие скорости, это не проблема.

13. По сравнению с другими видами теплообменников, у пластинчатых больше гидравлическое сопротивление, и если нужно, чтобы сопротивление было меньше, приходится брать теплообменник больше и дороже.

На самом деле пластинчатый теплообменник может быть подобран под любое заданное гидравлическое сопротивление. Естественно, при снижении заданного сопротивления он увеличивается, но это характерно для любого теплообменного аппарата.

1.5. Экономия при подключении теплообменников “Риден” по новой схеме в горячем водоснабжении

Вы можете уменьшить свои затраты почти на 30% при закупке и монтаже теплообменного оборудования систем горячего водоснабжения для водяных тепловых сетей. Такую экономию дает применение пластинчатых теплообменников Ридан, подключаемых по новой схеме. Речь идет об использовании параллельной схемы с заниженной температурой «обратки», потребляющей аналогичное количество греющего теплоносителя, вместо двухступенчатых схем горячего водоснабжения.

Исторический экскурс

В российских условиях до недавнего времени в системах теплоснабжения применялись кожухотрубные теплообменники (типа ОСТ), в том числе и для приготовления горячей воды для населения.

Появление в 80-х годах прошлого столетия в России пластинчатого теплообменника было подобно эффекту разорвавшейся бомбы. С одной стороны, взрывная волна пробила брешь в стене технической консервативности, и пластинчатый теплообменник заявил о себе как об эффективном средстве передачи тепла. Но были и пострадавшие от взрыва – те, кто обожглись на неправильном подборе или неграмотной установке теплообменника. Со временем нюансы сгладились, и пластинчатый теплообменник прочно занял свое место в Российских системах теплоснабжения.

Основной сферой применения пластинчатого теплообменника в коммунальном теплоснабжении на сегодняшний момент являются системы горячего водоснабжения, где он эффективно вытесняет устаревший кожухотрубный теплообменник.

Принципы построения существующих схем горячего водоснабжения

Сейчас в России существуют три основные схемы горячего водоснабжения, в которых используются теплообменники: параллельная одноступенчатая схема горячего водоснабжения; двухступенчатая смешанная схема горячего водоснабжения; двухступенчатая последовательная схема горячего водоснабжения.

Теплообменные аппараты

Самая простая и самая недорогая - параллельная схема. Нагрев воды происходит в одном теплообменнике. Пластинчатый теплообменник горячего водоснабжения установлен параллельно системе отопления, последовательно с регулирующим клапаном. Регулирование осуществляется одним клапаном и заключается в поддержании постоянной температуры нагретой воды в зависимости от величины водоразбора. Схема простая и надежная. Однако при обычном подходе к подбору теплообменника (на температурный режим в точке «излома» температурного графика) для горячего водоснабжения эта схема самая неэкономичная в плане расхода греющего теплоносителя. По сравнению с двухступенчатой схемой объект, оборудованный параллельной схемой горячего водоснабжения, будет потреблять больше теплоносителя при тех же самых нагрузках. Использование такой схемы в масштабах города ведет к увеличению насосных станций и диаметров теплосетевых труб.

Для снижения расходов теплоносителя и, таким образом, затрат на его транспортировку российские инженеры разработали двухступенчатые схемы, позволяющие использовать тепло обратной воды системы отопления для предварительного подогрева исходной холодной воды. В основу положен принцип экономайзера и догревателя. В этом случае приготовление воды горячего водоснабжения ведется на двух теплообменниках. Пластинчатый теплообменник первой ступени устанавливается на обратном трубопроводе системы отопления последовательно с ней. Он работает как экономайзер. В нем холодная вода подогревается до 30-40°С, затем она подается во вторую ступень и догревается до требуемой температуры, обычно 60°С, горячим теплоносителем. Вторая ступень включается параллельно или последовательно системе отопления в зависимости от схемы.

Применение двухступенчатых схем позволяет при одинаковой нагрузке горячего водоснабжения экономить до 40% теплоносителя относительно его расхода для параллельной схемы. Это огромный плюс, так как помимо экономии теплоносителя в таких схемах температура «обратки» существенно ниже, чем требуется по температурному графику, что ведет к увеличению КПД источника тепла.

Однако по закону сохранения энергии: «если что-то где-то прибыло, то значит, что-то где-то убыло». Для работоспособности таких схем следует очень грамотно подбирать теплообменники, ведя увязку гидравлического режима системы горячего водоснабжения с системой отопления, поскольку первая ступень всегда включена последовательно системе отопления и является дополнительным «паразитным» сопротивлением для теплоносителя системы отопления. Неправильный подбор теплообменников горячего водоснабжения может привести не только к недостатку горячей воды у жителей, но и к плохой работе самой системы отопления, что в принципе может привести к аварийным ситуациям. Отсюда следует, что подбор оборудования для такой схемы горячего водоснабжения должен вести квалифицированный специалист, способный увязать ступени системы горячего водоснабжения между собой, с системой отопления и с регулирующим клапаном.

И естественно, двухступенчатые схемы горячего водоснабжения более дорогие, т.к. требуют для работы два пластинчатых теплообменника, затраты на монтаж также выше. Стоимость такой системы в 2-4 раза выше параллельной, в зависимости от соотношения нагрузок отопления и горячего водоснабжения. Такое удорожание в основном дает теплообменник первой ступени, особенно это заметно при малой величине соотношения нагрузок. В этом случае расход холодной воды невелик, но для его нагрева через первую ступень должен пройти большой расход теплоносителя из системы отопления и второй ступени. Соотношение расходов в этом случае может достигать пяти. Естественно, габариты/стоимость первой ступени растут при практически неизменной мощности.

Как видно, при всех плюсах двухступенчатых схем нагрева горячей воды существует и масса минусов. Ну, без этого в технике и не бывает. Как говорится, идеальных систем не существует. Но все-таки возникает вопрос: возможно ли создать такую систему горячего водоснабжения, которая сочетала бы в себе простоту и надежность эксплуатации параллельной схемы и экономию теплоносителя двухступенчатых схем? Попытаемся на него ответить.

Параллельная схема горячего водоснабжения с заниженной температурой «обратки»

Вернемся к началу статьи, где велась речь об эффективности пластинчатого теплообменника. Что если для параллельной схемы использовать теплообменник, рассчитанный, не как положено, на точку излома температурного графика, а с существенным занижением температуры обратной воды?

Такое занижение сразу позволяет эффективно снижать расход греющего теплоносителя. Начиная с температуры «обратки» в 25°С, разница в расходах для параллельной и двухступенчатой смешанной схем становится незначительной. Теперь попытаемся понять, что дает такое использование пластинчатого теплообменника, включенного по такой схеме. Во-первых, это простая параллельная схема, во-вторых, расход греющего теплоносителя максимально приближен или в некоторых случаях ниже, чем расход для двухступенчатой схемы.

Однако создание такой схемы возможно с использованием только пластинчатого теплообменника, так как попытка создать ее на кожухотрубных аппаратах ведет к увеличению числа секций и занимаемой ими площади и, конечно, стоимости, как для двухступенчатой схемы.

При сравнении стоимостных и технических показателей двухступенчатой смешанной схемы и новой параллельной схемы, рассчитанных на одни и те же условия работы, получаем, что экономический эффект Ваших капиталовложений от внедрения параллельной схемы горячего водоснабжения с переохлажденной «обраткой» растет с увеличением нагрузки горячего водоснабжения и в среднем равен 25-30%. Кроме того, монтажные и эксплуатационные затраты на один теплообменник меньше, почти в два раза.

Резюме

Отказ от двухступенчатых схем и применение новой схемы горячего водоснабжения с заниженной температурой «обратки» позволяет Вам достичь следующего:

- существенно сэкономить средства (до 30%) на начальном этапе при закупке и монтаже пластинчатых теплообменников горячего водоснабжения;

- сохранить те же расходы теплоносителя, что и при использовании двухступенчатой схемы;

- упростить общую систему теплоснабжения: независимость системы отопления от системы горячего водоснабжения.

Учитывая рекомендации СП 41-101-95, при грамотном технико-экономическом обосновании можно подключать систему горячего водоснабжения по любой схеме, которая даст максимальный выигрыш в техническом плане и обеспечит потребность людей в горячей воде.

Теплообменники производителя “Funke”

Сегодня "Funke Rus" - один из крупнейших российских поставщиков пластинчатых теплообменников с центральным офисом в Москве и широкой дистрибьютерской сетью. Компания является официальным представительством Funke GmbH (Германия). Шесть региональных представительств по всей России дают возможность быть максимально близкими к Вам. Инженеры-консультанты индивидуально сопровождают каждый проект от начала до конца.

Единый инженерно-расчетный центр, обладающий многолетним опытом подбора оборудования, оперативно предоставляет надежное решение Ваших задач. Изготавливая теплообменники с использованием пластин немецкой компании Funke, крупного европейского производителя, мы обеспечиваем высокое качество оборудования в сочетании с доступной стоимостью. Собственная дистрибьютерская сеть позволяет нам обеспечивать оборудованием Funke любых характеристик, максимально подходящим для Ваших нужд по всей территории Российской Федерации.

Каждый теплообменник проходит всесторонний контроль качества при изготовлении и сборке. Он включает в себя проверку комплектующих и опрессовку готового изделия. Таким образом, неприятности, связанные с возможными отказами оборудования, предотвращаются еще при производстве. Кроме того, наши дистрибьютеры осуществляют сервисное гарантийное и послегарантийное обслуживание установленного оборудования и техническое консультирование с учетом всех особенностей объектов. Для наиболее полного решения Ваших задач мы обеспечиваем широкий спектр дополнительных услуг по подбору и поставке оборудования, техническому проектированию, комплектации тепловых пунктов сопутствующим оборудованием ведущих европейских производителей.

2.1 Кожухопластинчатые теплообменники со сварными кассетами

Этот теплообменник состоит из кассетного пакета, заключенного в цилиндрический кожух. Каждая кассета образована двумя профилированными пластинами, сваренными по трем сторонам и имеющим продольную перегородку. Эта перегородка формирует U-образный поток среды, протекающей внутри кассеты. Кассеты собраны в пакет с фиксированными зазорами между кассетами.

Кассетный пакет заключен в кожух теплообменника. Соединение кассет с фронтальным фланцем кожуха осуществляется посредством сварки по периметру каждой кассеты с кассетной плитой, аналогично соединению труб с трубной плитой в кожухотрубном теплообменнике.

Фронтальный фланец кожуха оснащен входным и выходным патрубками и коллекторами

Предельная простота, большие возможности:

Как и в кожухотрубных теплообменниках, циркуляция среды по стороне кожуха может осуществляться как при помощи поперечных перегородок [многоходовая схема по стороне кожуха], так и вдоль обечайки кожуха параллельно кассетному пакету.

По существу, кожухопластинчатые теплообменники разработаны по аналогии с кожухотрубными теплообменниками. При этом они сочетают в себе высокую эффективность первых с надежностью и высокими предельными рабочими параметрами последних.

ПРЕИМУЩЕСТВА:

• Высокие предельные эксплуатационные характеристики

• Высокая эффективность пластинчатых теплообменников

• Высокая надежность кожухотрубных теплообменников

• Разделительные пластины позволяют организовать многоходовую схему теплообмена

Основные варианты исполнения:

Тип S-CFU

Полностью сварная конструкция - очень компактная и надежная, поскольку не содержит уплотнений.

Тип S-BFU

Неразборная полностью сварная конструкция кассетного пакета с распределительной камерой [коллекторами] и фронтальным фланцем. Сторона кожуха доступна для механической чистки.

Тип S-DFU

Разборная распределительная камера: кассетную плиту с кассетным пакетом можно отсоединять от фронтального фланца. Сторона кожуха доступна для механической чистки. Сторона пластин доступна для осмотра. Возможна быстрая замена всего кассетного пакета или отдельной кассеты.

2.2. Паяные пластинчатые теплообменники.

Паяные пластинчатые теплообменники изготовлены из чеканных нержавеющих пластин, которые паяются медью вакуумной технологией. При сборке каждая вторая пластины симметрично относительно плоскости поворачивается на 180 градусов. Таким образом, возникают две взаимно изолированные проточные системы, в которых при сочетании с противотоком происходит передача тепла. Профиль пластин способствует высокой турбулентности потоков, что обеспечивает высокоэффективную передачу тепла, даже при малых скоростях жидкостей.

Стандартное исполнение паяных пластинчатых теплообменников (Тип 1) предусматривает одностороннее подключение теплоносителей. Возможно двухстороннее подключение, а также изготовление и поставка многоходовых и двухступенчатых паяных пластинчатых теплообменников. На рисунке приведены схемы этих теплообменников.

Тепловой эффект в паяных пластинчатых теплообменниках

Теплопередача паяного пластинчатого теплообменника зависит от профиля пластин. Различные профили пластин создают различную турбулентность потоков, что определяет теплопередачу. Мы предлагаем три различных профиля пластин: H, M, L.

Для пластин Н характерна высокая теплопередача при относительно высокой потере давления, для пластин М - средняя теплопередача и средние потери давления, для пластин L - низкая теплопередача и низкая потеря давления.

Преимущества паяных пластинчатых теплообменников

Широкий диапазон мощностей предлагаемых паяных пластинчатых теплообменников: от 5-10 кВт до нескольких МВт на единицу.
Для изготовления пластин применяется нержавеющая сталь производства заводов Krupp. После штамповки пластины подвергаются электрополировке, что значительно уменьшает вероятность образования микротрещин и отложения накипи. Малый вес и компактность паяных пластинчатых теплообменников. Высокие рабочие температуры и рабочие давления.
Простой монтаж и предельно простое обслуживание и сервис.
Возможность поставки паяных пластинчатых теплообменников с любыми конфигурациями присоединений.

На основании заполненных опросных листов в течение 1-3 часов подготавливаются коммерческие предложения на паяные пластинчатые теплообменники и высылаются заказчикам с техническими характеристиками и чертежами. Срок поставки паяных пластинчатых теплообменников - от 1 дня до 4 недель (в случае отсутствия необходимой модели на складе). Срок службы паяных пластинчатых теплообменников до 15 лет - при условии выполнения требований к воде, правильной установке и своевременном обслуживании.

Сфера применения паяных пластинчатых теплообменников

Отопление, горячее водоснабжение, вентиляция: передающая станция для централизованного теплоснабжения от теплоэлектроцентралей отделение тепла подогрев производственной воды тепловые установки (центральные, солярные, половые, для бассейнов)

Климат: кондиционирование воздуха в помещениях и зданиях

Холодильная техника: конденсация и испарение

Применение для промышленных целей: машинное охлаждение, блочные тепловые электростанции, охлаждение гидравлических масел, охлаждение приводных масел, получение возвратного тепла, термическая процессная техника, подогрев топлива, охлаждение технологических жидкостей

Кроме того, возможно применение паяных пластинчатых теплообменников в фармацевтической, текстильной, металлургической и многих других отраслях промышленности.

Нельзя применять паяные пластинчатые теплообменники для аммиака и морской воды!

Спиральные теплообменники

Из всех компактных теплообменников эта конструкция является наиболее уникальной. Типичная область их применения — это теплообмен между загрязненными потоками (пульпы, взвеси), содержащих различные механические примеси, волокна. Они с успехом используются в тех случаях, когда пространство для размещения ограничено. Основная отличительная черта спирального теплообменника заключается в его гидравлике. Постоянное изменение направления движения потока создает значительную турбулентность, более высокую, чем в кожухотрубных теплообменниках, что ограничивает количество и скорость образования отложений и накипи. При этом в спиральных аппаратах оба канала для жидкости, сваренные отдельно друг от друга, легкодоступны для очистки после снятия крышек и извлечения спирали. Применяются спиральные теплообменники и как конденсаторы. В этом качестве их работа весьма эффективна при установке аппарата непосредственно наверху колонны, что обеспечивает использование сил гравитации в процессе конденсации. В данном случае исключается необходимость установки сливного барабана и насоса, системы напорных и сливных линий, фундамента для основания. Снижение затрат на

Теплообменные аппараты вспомогательное оборудование позволяет в несколько раз сократить стоимость конденсатора.

ОСНОВНЫЕ ПРИМЕНЕНИЯ

Конденсация и испарение. При использовании в качестве конденсаторов спиральные теплообменники демонстрируют свою универсальность. Они являются оптимальным решением особенно в случаях конденсации смешанных паров и парогазовых смесей с инертными газами. Идеальная для этих целей геометрия плоских концентрических однопроточных каналов обеспечивает максимальное извлечение продукта.
При конденсации возможно три варианта организации потоков: прямоток или противоток, если позволяют допустимые потери давления, поперечные потоки, а также их комбинация. Для полной конденсации пара, особенно с высокой концентрацией инертного газа, требуется достаточно большое время взаимодействия с охлаждающей средой. Это может быть реализовано в спиральном теплообменнике.

Кроме того, конденсат и/или инертный газ могут переохлаждаться внутри одного и того же теплообменника. Причем пар свободно проходит сквозь щелевой спиральный канал перпендикулярно плоскости спирали, а охлаждающая среда движется по полностью закрытому спиральному каналу.

Важным преимуществом применения спиральных теплообменников в качестве конденсаторов является их конструкция, позволяющая присоединять теплообменники при помощи фланцев или сварки непосредственно сверху ректификационной колонны. Такое решение часто используется при реализации многоступенчатых конденсаторов. Установка спиральных теплообменников на колонну существенно сокращает затраты на монтаж, так как сокращает до минимума работы по трубной обвязке.

Среды

Жидкости, суспензии, жидкости,

содержащие волокна и твердые

частицы, вязкие жидкости,

неньютоновские жидкости, включая

различные гидросмеси, растворы

полимеров и сточные воды, пары с

инертными газами и без них

Задачи

Охлаждение, нагрев, рекуперация

тепла, (вакуумная) конденсация,

испарение, термосифон, ребойлер

Применяются

в следующих

отраслях

промышлен-

ности

Нефтехимия, химия, пищевая и

фармацевтическая промышлен-

ность, производство растительного

масла, водоподготовка и водоочист-

ка, целлюлозно-бумажная, метал-

лургическая и горнодобывающая

промышленность

Цельносварные пластинчатые теплообменники

Пластинчатый теплообменник цельносварный – новые возможности в эксплуатации, надежная герметизация.

Конструкция, которой обладает цельносварный пластинчатый теплообменник нашей компании, позволяет полностью отказаться от уплотнений, что способствует повышению надежности работы теплообменников, расширению пределов температур и давлений рабочих сред. Поверхность теплообмена теплообменников PW – это сваренные вместе профилированные пластины, которые образуют пакет пластин, заключенный в точно подогнанный кожух.

Цельносварный пластинчатый теплообменник PW производится в многоходовом варианте. В отличие от существующих теплообменников данного типа, распределительные устройства для многоходовых цельносварных теплообменников изготавливаются из металла, что способствует повышению надежности работы теплообменника. Направление потоков в пластинчатых теплообменниках PW выполняется по принципу противотока, прямотока и перекрестного потока. Для сред, содержащих загрязнения, крышка кожуха теплообменника изготавливается съемной, что позволяет вынимать пакет пластин для визуального осмотра и очистки.

Если Вы используете цельносварный пластинчатый теплообменник PW для газообразных сред и аммиака, то специально для Вашего удобства в корпусе кожуха предусмотрен асимметричный ввод.

Особенности конструкции и надежность, которыми обладает цельносварный пластинчатый теплообменник PW, важны при работе с экстремальными температурами и давлениями, где невозможно применение обычных теплообменников. Высокое качество лазерной сварки обеспечивает герметичность теплообменника, полностью исключающую возможность протечек.

Вследствие отсутствия соединений труб, цельносварный пластинчатый теплообменник не подвержен внутренней вибрации и достаточно надежен как механическое устройство. Высокая надежность и пониженные затраты на монтажные и ремонтные работы свидетельствуют в пользу таких теплообменников. Их конструкция обладает высокой коррозионной стойкостью.

Технические характеристики цельносварных пластинчатых теплообменников PW

Условия применения сварных теплообменников:

рабочая температура от - 200 до + 950 0 С, сверхвысокое давление до 100,0 bar .

Обозначение: PW 17 для пластин диаметром 170 мм

Толщина пластин: 0,6 мм (0,8 и 1,0 мм )

Материал пластин: Нержавеющая сталь AISI 316 L (1.4404), титан (3.7035), прочие материалы - по заказу

Материал кожуха: Углеродистая сталь (1.0425), нержавеющая сталь AISI 316 L (1.4404),

прочие материалы – по заказу

Кожух:

- симметричный , полностью сварной

- асимметричный , полностью сварной ( Испаритель )

- сварной , с возможностью открытия пакета пластин

Сферы применения цельносварных пластинчатых теплообменников PW

Химическая промышленность

- Охлаждение в технологических процессах промышленности

- CO2 - охлаждение газа

- Оcушка газов

Судостроение

- Масляные / топливные паровые нагреватели

- Охлаждение морской воды , титан

Энергетика

- Применения с паром

- Охлаждение масел при высоких температурах

Холодильные установки

- Аммиак , герметичное исполнение

- CO2 при высоком давлении

Другие

- Применения с паром

- Вода / вода

- прочее

Каждый пластинчатый теплообменник изготавливается строго в соответствии с требованиями заказчика.

2.4. Кожухопластинчатые теплообменники со сварными кассетами Heatex

Европейский патент

• Уникальная, запатентованная, устойчивая к высоким давлениям конструкция теплообменника

• Простота установки тепло-обменного пакета в раме

• Полный доступ к поверхностям теплообмен

Конструкция и принцип работы

Теплообменник состоит из пакета прямоугольных кассет, состоящих из двух пластин, сваренных по двум противоположным сторонам. Пакет помещается в специальную раму, состоящую из четырех стоек, закрепленных между двумя днищами. При этом кассеты в пакете располагаются с одинаковыми зазорами между собой, образующими второй контур теплообменника. Такая конструкция образует перекрестное направление движения потоков. Каналы контуров открыты по всей ширине распределительной камеры и закрыты по бокам в продольном направлении. Каждый контур оснащен двумя съемными крышками-дверями, обеспечивающими доступ ко всей теплопередающей поверхности. Распределительные камеры, образованные свободным пространством между стойками, кассетами и крышками-дверями, могут иметь разделительные перегородки по каждому контуру для оптимизации циркуляции жидкостей [многоходовая схема].

ПРЕИМУЩЕСТВА:

• Высокие предельные эксплуатационные характеристики

• Широкие проточные каналы - для вязких сред и суспензий

• Идеальны для применения на предприятиях пищевой и фармацевтической промышленности

• Простота обслужива-ния и чистки

• Разделительные пластины позволяют организовать многоходовые схемы теплообмена

Полный доступ

• 4 боковые крышки - двери могут быть оснащены петлями, обеспечивающими более легкий и быстрый доступ к обоим контурам проточных каналов при обслуживании теплообменника

• Глубина обслуживания канала [чистки] достигает 500 мм

• Поскольку теплообменные кассеты полностью доступны, то могут быть проинспектированы все сварные швы кассет

Площадь поверхности теплопередачи полностью соответствует требованиям заказчика

Две вязкие или "загрязненные" жидкости

Тип HXS: Два взаимоперпендикулярных прямоугольных гладкостенных канала с приваренными разделительными распорками.

Жидкость с большим содержанием механических примесей

Тип НХЕ: Один проточный канал в кассете, образованной двумя пластинами с выштампованными регулярными лунками, сваренными в местах соприкосновения лунок точечной сваркой. Другой проточный канал образуется между двумя кассетами и не имеет перемычек. Это так называемый "свободный канал" [Free gap].

Технические характеристики:

Компактная конструкция 200 м2 /м3

Поверхность теплообмена до 200 м2

Максимальное давление 35 бар

Максимальная температура 450 °С

Ширина каналов от 3 до 40 мм

Максимальный Ду патрубков до 300 мм

Механическая чистка обоих сторон

Все сварные швы доступны для осмотра

Применение: однофазные среды, процессы конденсации или испарения

Для изделия используется нержавеющая сталь, дуплексный или никелевый сплав (Hastelloy C 2000 / C22)

Изготовление соответствует Европейским стандартам [PED Э7/23/СЕ].

3. Теплообменники производителя ООО “Теплообмен”

3.1. Скоростные теплообменные аппараты ТТАИ

Теплообменные аппараты типа ТТАИ (тонкостенные теплообменные аппараты интенсифицированные) конструктивно относятся к кожухотрубным теплообменным аппаратам, но в отличие от традиционных кожухотрубных аппаратов в них:

используются особо тонкостенные теплообменные трубки

используются теплообменные трубки малого диаметра

теплообменные трубки имеют специальный профиль

теплообменные трубки собраны в плотный пучок типа твэла, характеризующийся малым эквивалентным гидравлическим диаметром

используется нерегулярная разбивка трубных решеток

пучок труб располагается в корпусе подвижно за счет плавающих трубных решеток

реализован чистый противоток теплообменивающихся сред

реализуются повышенные скорости движения теплообменивающихся сред

понижены гидравлические сопротивления

теплообменные трубки и корпус изготавливаются из нержавеющей стали или титана

корпуса изготавливаются из специальных тонкостенных труб

присутствует эффект самоочистки

трубный пучок извлекается из корпуса

схемы движения сред могут быть одно-, много- и сложноходовыми

Реализация совокупности этих технических решений позволила нам почти в десять раз уменьшить массу и габаритный объем аппаратов по сравнению с традиционными кожухотрубными и разборными пластинчатыми или обеспечить комплекс иных преимуществ по сравнению с другими известными нам аппаратами.

При этом:

экономятся производственные площади

появляется возможность размещения аппаратов в затесненных помещениях

облегчается их транспортировка за счет исключения необходимости применения грузоподъемных средств

упрощается монтаж за счет возможности размещения аппаратов на легких, не силовых конструкциях

обеспечивается удобство технического обслуживания, благодаря возможности легкого извлечения трубного пучка из корпуса

уменьшаются эксплуатационные энергозатраты (снижение расхода электроэнергии на привод насосов) в связи с пониженными гидравлическими сопротивлениями

На конструкцию аппаратов и на технологию их изготовления в 1991-2000 годах в патентные ведомства России и Украины были поданы заявки на изобретения, по которым получены поддерживаемые в силе патенты. Ряд технических решений составляют предмет «ноу-хау». В 2006 году получено свидетельство на товарный знак "ТТАИ".

В 1993г на типоразмерный ряд аппаратов типа ТТАИ в Госстандарте Украины утверждены технические условия ТУ 551.М.Т.065113-001-93.

На серийный выпуск теплообменных аппаратов типа ТТАИ получен Сертификат соответствия Госстандарта России.

На теплообменные аппарата ТТАИ имеется Санитарно-эпидемиологическое заключение Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Аппараты работоспособны при температурах сред до 200оС, рабочих давлениях сред до 1,6 МПа. Назначенный срок службы аппаратов 15 лет, до заводского ремонта - 8 лет, гарантийный срок - 1,5 года.

Они могут быть подобраны на любые тепловые мощности. С помощью специально разработанной компьютерной программы аппараты рассчитываются индивидуально для каждого потребителя с учетом всех его требований и пожеланий. Типоразмерный ряд аппаратов типа ТТАИ превышает 4000 единиц.

Аппараты типа ТТАИ имеют широкий диапазон использования, однако наиболее полно весь комплекс преимуществ аппаратов ТТАИ проявляется при работе на невязких капельных жидкостях в диапазоне расходов последних от 0,2м3/ч до 200м3/ч.

С 1992 года аппараты типа ТТАИ успешно эксплуатируются в системах снабжения теплом и горячей водой во многих городах Украины и России. Анализ и обобщение различных вариантов использования аппаратов ТТАИ в жилищно-коммунальном хозяйстве позволил проектному институту Киев ЗНИИЭП разработать "Рекомендации по применению теплообменников ТТАИ в тепловых пунктах жилых и общественных зданий"

С 1992 года они применяются для нагрева, пастеризации и охлаждения вина на винодельческих заводах (Севастопольский головной винзавод, Инкерманский завод марочных вин, завод «Коктебель», завод «Магарач», Одессавинпром и др).

В 1994-1995 годах ряд судов СГП «Атлантика» оборудованы теплообменными аппаратами типа ТТАИ для подогрева паром морской воды, используемой в технологических процессах по производству пищевой продукции.

С 1997 года в ОАО «АвтоВАЗ» (г.Тольятти) наши аппараты работают на машинах литья под давлением на главном конвейере, на линии хромирования деталей, ТЭЦ и на других объектах.

С 1998г в НПО «Азот» (г.Северодонецк) аппараты обеспечивают конденсацию сокового пара.

3.2. Опровержение всех легенд теплотехники

В настоящей статье предпринята очередная попытка осуществить объективное, без передергивания и эмоциональной окраски, сравнение двух наиболее известных типов теплообменных аппаратов - пластинчатых и кожухотрубных. За последнее десятилетие благодаря массированной, причем зачастую необъективной, рекламе пластинчатых аппаратов, в среде сотрудников, работающих в сфере теплотехники, в т.ч. коммунальной, сформировалось ложное мнение об абсолютном превосходстве пластинчатых теплообменников над кожухотрубными. Впрочем, этому не стоит удивляться, т.к. рекламная кампания пластинчатых аппаратов осуществлялась по всем правилам воздействия на человеческую психику – она была обширнейшей, постоянной и либо бездоказательной, на уровне заклинаний (например, встречались статьи с названием «Пластинчатые теплообменники – альтернативы нет»), либо псевдодоказательной, рассчитанной в этом случае на недостаток узкоспециальных знаний у специалистов-теплотехников широкого профиля. Настоящим предпринимается попытка восполнить пробел в доказательном ряду сравнений пластинчатых и кожухотрубных теплообменников.

Перечисляя преимущества пластинчатых аппаратов, их апологеты, как правило, выделяют следующие преимущества: небольшой вес, небольшой габаритный объем, тонкостенность теплопередающих пластин и высокий коэффициент теплопередачи, повышенный срок службы, легкость технического обслуживания. О цене предпочитают умалчивать, т.к. она, как правило, в несколько раз превышает цену кожухотрубных аппаратов (здесь и далее речь идет о разборных пластинчатых теплообменниках, т.к. неразборные в условиях СНГ, как правило, предпочитают не применять и, кроме того, они, имея меньшую стоимость, одновременно теряют ряд преимуществ разборных аппаратов).

Итак, легенда №1 – небольшой вес.

Тезис о незначительном весе пластинчатых теплообменников сформировался в начале 90-х годов прошлого столетия, когда западноевропейские фирмы, придя на рынок стран СНГ, в массовом порядке столкнулись с кожухотрубными аппаратами, использовавшимися в коммунальном хозяйстве Советского Союза и разработанными более полувека тому назад. Грешно было не использовать такой козырь. Но продолжать эксплуатировать эту легенду в настоящее время представляется просто непорядочным (ведь нельзя всерьез предположить, что абсолютно все представители фирм-поставщиков пластинчатых теплообменников совершенно не следят за событиями, происходящими на соответствующем сегменте научно-технического рынка). А в настоящее время на рынке есть кожухотрубные теплообменники фирмы САТЭКС , сравнение с которыми по весу уже не дает столь ошеломляющих преимуществ пластинчатым аппаратам, есть также теплообменники, разработанные ЦКТИ , по сравнению с которыми выигрыш по массе у пластинчатых аппаратов становится еще более скромным, и, наконец, есть аппараты ТТАИ предприятия «Теплообмен» , сравнивать с которыми пластинчатые аппараты по массе никогда не возьмется ни один представитель фирм-поставщиков пластинчатых теплообменников, т.к. вес пластинчатых аппаратов будет выглядеть просто пугающе большим.

Для примера приведем конкретные данные по одному из объектов, для комплектации которого были даны предложения по западноевропейским пластинчатым теплообменникам и аппаратам ТТАИ предприятия «Теплообмен».

Для нагрева воды в бассейне требовался теплообменник. Заказчик, выбирая наиболее устаивающий его вариант, выдал исходные данные различным поставщикам (в обоих случаях предусматривалось титановое исполнение): требуется нагревать морскую воду с расходом 9,4т/ч от 4оС до 27оС пресной водой с расходом 10,8т/ч и температурой на входе в теплообменник 70оС. Предложенный для решения этой задачи пластинчатый теплообменник имел сухой вес, равный 120кг, а теплообменник ТТАИ имел вес, равный 5кг. Комментарии, наверное, излишни.

Таким образом становится очевидным, что малый вес пластинчатых аппаратов по сравнению с кожухотрубными не более, чем легенда.

Легенда №2 – небольшой габаритный объем.

Рекламируя преимущества пластинчатых теплообменников, почти всегда подчеркивают такое их достоинство, как небольшой габаритный объем, что позволяет радикальным образом экономить площади, необходимые для размещения теплообменного оборудования и высвобождать их для использования по другому назначению. Для крупных городов, где каждый квадратный метр офисной или торговой площади в центре города стоит немалых денег, это действительно важное качество. Но всегда ли слово «пластинчатый» обеспечивает преимущество по этому показателю по сравнению со словом «кожухотрубный»? Или честнее было бы писать «современный пластинчатый по сравнению с устаревшим, без малого вековой давности разработки, кожухотрубным». Представляется, что последняя формулировка была бы намного точнее. Впрочем, читатель может судить сам на основании нижеприведенных данных.

Требуется осуществить 2-х ступенчатый нагрев воды горячего водоснабжения, при этом расход нагреваемой воды- 8,4т/ч, температуры нагреваемой воды (последовательно по ступеням) – 5оС, 43оС и 55оС. По греющей среде были заданы следующие параметры: расход через 2-ю и 1-ю ступени соответственно 5,6т/ч и 15,2т/ч, температуры греющей среды на входе во 2-ю и 1-ю ступени соответственно – 70оС и 52оС.

Для решения стоящей задачи был предложен пластинчатый теплообменник одной из западноевропейских фирм, имеющий габаритный объем, равный 0,19м3. Решение этой же задачи (при тех же потерях напора) с помощью теплообменников ТТАИ потребовало применения для 1-й ступени аппарата с габаритным объемом 0,03м3, а для 2-й – 0,007м3. Как видно, суммарный габаритный объем двух аппаратов ТТАИ в 5,1 раза меньше габаритного объема одного пластинчатого аппарата. Следует обратить внимание на то обстоятельство, что в данном случае осуществлено заведомо невыигрышное сравнение для аппаратов ТТАИ, т.к. 2-х ступенчатый нагрев конструктивно может быть выполнен в одном пластинчатом аппарате, но на данный момент требует двух аппаратов ТТАИ (сейчас разрабатывается модификация, позволяющая выполнять 2-х ступенчатый нагрев в одном корпусе теплообменника ТТАИ). В тех случаях, где не требуется 2-х ступенчатого нагрева, выигрыш по габаритному объему в случае применения кожухотрубных теплообменников ТТАИ достигает 10 и более раз. И при этом надо еще учесть, что аппараты типа ТТАИ зачастую удобнее компонуются в помещении, что также создает выигрыш по производственным площадям.

Чтобы наглядно представить соотношение габаритных объемов пластинчатых аппаратов и аппаратов ТТАИ ниже приведены две фотографии, сделанные в одном из цехов объединения «АвтоВАЗ». На фото1 показан пластинчатый теплообменник, а на фото2 – теплообменник ТТАИ, установленный взамен показанного на фото1 пластинчатого аппарата (аппарат ТТАИ установлен под углом к горизонту, т.к. требовалось не менять пространственное положение 2-х патрубков, ранее подводивших и отводивших агрессивную рабочую среду к пластинчатому теплообменнику.)

И еще об экономии площадей. Совсем недавно удалось выделить дополнительно 63м2 торговых площадей в одном из крупнейших торговых центров Киева только благодаря переходу к теплообменникам ТТАИ от предварительно предполагавшихся к установке пластинчатых аппаратов.

Исключительно малый габаритный объем аппаратов ТТАИ, т.е. их псевдоодномерность, открывает неожиданные возможности по радикальной экономии производственных площадей при создании индивидуальных теплопунктов (ИТП). Использование аппаратов ТТАИ позволило применить принципиально новую идеологию создания ИТП, т.н. «планшетные» ИТП. Такие ИТП вообще не занимают места в плане, а распределены по ограждающим конструкциям. Такая идеология по определению недоступна при использовании даже самых современных пластинчатых теплообменников. Для примера на фото 3 показан ИТП Киевской областной дирекции Укрсоцбанка, а на фото 4 – ИТП одного из промышленных объектов в Воронеже (эдесь аппараты ТТАИ - две серебристые горизонтальные трубы). «Планшетные» ИТП обеспечивают возможность их расположения в весьма затесненных помещениях. ИТП с теми же характеристиками, но созданные на базе современных пластинчатых аппаратов, потребовали бы для своего размещения более просторных, а значит и более ценных помещений.

Приведенные цифровые и визуальные данные подтверждают, что небольшой габаритный объем пластинчатых аппаратов тоже относится к области пусть красивых, но все же легенд.

Легенда №3 – тонкостенность теплопередающих пластин и высокий коэффициент теплопередачи.

Описывая положительные потребительские свойства пластинчатых аппаратов, практически всегда отмечают их более высокий коэффициент теплопередачи, обосновывая это развитой турбулизацией потока и тонкостенностью теплопередающих пластин.

Здесь мы вообще сталкиваемся с подменой понятий. Действительно, какое дело потребителю до того, за счет чего необходимый ему предмет (в данном случае теплообменник) имеет те или иные выдающиеся свойства. Ведь покупая автомобиль, мы не интересуемся, например, степенью сжатия рабочей смеси в цилиндре двигателя. Нам важно, чтобы двигатель имел необходимую мощность, потреблял меньше горючего, был более экологически чистым и т.д. и т.п. А за счет чего этого удалось добиться, нас не интересует. Зачем же навязывать потребителю теплообменников информацию о том, за счет чего удалось добиться столь малых массогабаритных характеристик пластинчатых теплообменников? Не для создания ли псевдонаучного обоснования недосягаемости этих аппаратов другими типами теплообменников?

Впрочем, раз уж тема обозначена и активно обыгрывается, есть необходимость осуществить предметный ее анализ. Итак, главный технический (подчеркнем еще раз – не потребительский) показатель - коэффициент теплопередачи. Сопоставительный анализ этого показателя для современных пластинчатых аппаратов и современных же кожухотрубных аппаратов, выпускаемых различными производителями (кроме аппаратов ТТАИ), уже не дает основания излишне оптимистично оценивать соответствующие значения для пластинчатых аппаратов. Они, как правило, у пластинчатых аппаратов больше, но не настолько, чтобы придавать этому столь большое звучание. Но если же провести сравнение этого показателя пластинчатых теплообменников с теплообменниками ТТАИ, то ситуация и вовсе меняется на противоположную – коэффициенты теплопередачи пластинчатых аппаратов оказываются заметно меньше соответствующих величин аппаратов ТТАИ. Для наполнения этого утверждения конкретикой, приведем в качестве примера коэффициенты теплопередачи, характеризующие теплообменные аппараты для первого описанного в данной статье случая – с подогревом морской воды). Предложенный пластинчатый теплообменник имел значение 5854 , а аппарат ТТАИ имел значение 8397. Превышение почти в 1,5 раза у аппаратов ТТАИ не оставляет никакого морального права говорить о более высоких коэффициентах теплопередачи пластинчатых теплообменников.

Что касается рассуждений о высокой степени турбулизации и малой толщине пластин, то это совсем уж очевидно искусственный прием набора положительных качеств. Во-первых, это еще более узкоспециальные вопросы, чем даже коэффициент теплопередачи, и поэтому никак не долженствующие выходить на уровень потребителя. Во-вторых, специалистам известно, что на сегодня методы турбулизации для труб разработаны не хуже, а даже лучше чем для пластин. Поэтому, в частности, в теплообменниках ТТАИ осуществляется оптимальная турбулизация потока, не уступающая турбулизации в современных пластинчатых аппаратах.

Говорить же об исключительно малой толщине пластин (к слову сказать, почти не влияющей в абсолютном большинстве случаев на коэффициент теплопередачи), достигающей 0,5мм и даже, в пределе, 0,4мм , тут же упоминая о достаточно высоких давлениях рабочих сред (на уровне 1,6МПа), представляется даже не достаточно профессиональным. Ведь известно, что цилиндрическая оболочка лучше противостоит избыточным давлениям, чем плоская стенка. И действительно, аппараты ТТАИ уже более 10-ти лет выпускаются с трубками, имеющими толщину стенки 0,3мм. Очевидно, что это меньше, чем 0,5мм и даже чем 0,4мм.

Таким образом, становится ясно, что мнение о высоком коэффициенте теплопередачи пластинчатых теплообменников и об исключительно малых толщинах пластин вероятнее всего осознанно формировалось, как научно-техническая легенда.

Легенда №4 – повышенный срок службы.

К существенным преимуществам пластинчатых теплообменников относят их повышенный срок службы. В качестве аргументации используются в основном ссылки на то, что, во-первых, пластины изготавливают из специальной нержавеющей стали, благодаря чему они не коррозируют, во-вторых, пластины имеют соответствующий профиль, турбулизирующий поток, что предотвращает образование отложений, и, в-третьих, аппараты снабжаются резиновыми уплотнительными прокладками из резины EPDM, способной выдерживать достаточно высокие температуры. Но предприятием «Теплообмен», как было отмечено выше, уже более 10 лет выпускаются кожухотрубные теплообменники ТТАИ, в которых, во-первых, трубки изготавливаются тоже из нержавеющей стали, причем точно тех же марок, что и пластины в пластинчатых аппаратах, во-вторых, трубки имеют специальный профиль, обеспечивающий такой же эффект турбулизации и предотвращение образования отложений и, в-третьих, для уплотнения используется идентичная по составу силиконовая резина, работоспособная в том же температурном диапазоне. Информация об этом уже много лет дается на многочисленных выставках, семинарах, конференциях и т.д., где принимают участие представители ООО «Теплообмен», а также публикуется в научно-технической периодике /9,10,11/.

Следовательно, активно распространяемая информация о повышенном сроке службы пластинчатых аппаратов по сравнению с кожухотрубными тоже не более чем легенда.

Легенда №5 – легкость технического обслуживания.

В качестве одного из существенных преимуществ пластинчатых теплообменников выделяется такое его свойство, как легкость технического обслуживания. Это действительно важный показатель назначения теплообменников, т.к. не существует техники, которую не требовалось бы обслуживать, а обслуживание на месте эксплуатации, в условиях котельной или энергетического цеха, всегда создает дополнительные сложности. Поэтому возможность разобрать пластинчатый теплообменник и доставить пластины, например, в мастерскую, чтобы их там очистить или заменить, дает этим аппаратам преимущество по сравнению с кожухотрубными, но опять же необходимо подчеркнуть, более полувековой давности, аппаратами. Если не лукавить и осуществлять сравнение с современными кожухотрубными теплообменниками, в частности с аппаратами ТТАИ (кстати, тоже разборными вплоть до извлечения трубного пучка из корпуса), то это преимущество пластинчатых аппаратов также из разряда конкретных переходит в разряд легенд. Дело в том, что при разборке и сборке пластинчатых теплообменников, что приходится выполнять на месте их эксплуатации, зачастую (а применительно к варианту использования клеевых уплотнительных прокладок – всегда) страдают многочисленные резиновые уплотнительные прокладки, имеющие сложную форму, и их требуется заменять. Однако стоимость комплекта таких прокладок сопоставима с ценой нового теплообменника (состаляет порядка 30% полной стоимости нового пластинчатого теплообменника). В то же время в теплообменниках ТТАИ резиновые прокладки имеют исключительно простую кольцевую формы, их всего две штуки, да и менять их (если в том возникнет необходимость) придется не на месте эксплуатации, а в приспособленном для техобслуживания помещении. Обеспечивается это тем, что, как отмечалось выше, теплообменники ТТАИ в среднем в 10 раз легче современных пластинчатых аппаратов. Поэтому всегда, когда возникает необходимость выполнить техобслуживание аппарата, имеется легко реализуемая возможность теплообменник ТТАИ целиком, не разбирая на месте, доставить в специально приспособленное для этого помещение (мастерскую, ремонтный участок и пр.). В соответствующих условиях осуществить необходимые работы и вернуть аппарат на место. Ведь самый тяжелый теплообменник ТТАИ, используемый уже не в ИТП, а в крупных ЦТП, весит порядка 60кг. Очевидно, что такой теплообменник легко демонтирует и доставит к месту обслуживания бригада из 3-х и даже 2-х человек. Чего уж никак не скажешь про пластинчатый теплообменник весом более полу тонны. Значит, его придется все же разбирать, а главное, потом собирать на месте. Это удается успешно сделать далеко не всегда даже специалистам, а штатному персоналу котельных тем более.

Таким образом, информация о легкости выполнения технического обслуживания пластинчатых теплообменников на поверку является тоже легендой.

Вышеперечисленные и ряд не названных, менее популярных легенд, активно пропагандируемых в течение последнего десятилетия, создали миф о выдающихся свойствах зарубежных пластинчатых теплообменников, породивший, с одной стороны, мнение о необходимости применения только таких аппаратов, а с другой стороны, вызвавший к жизни бум по организации сборочных или даже почти полномасштабных производств таких аппаратов.

На самом же деле это действительно высокоэффективные и высококачественные теплообменные аппараты, но они не являются панацеей. В ряде случаев их применение оправдано и на сегодня является наиболее оптимальным. Но в большинстве случаев им есть достойная альтернатива и даже больше, зачастую современные кожухотрубные аппараты, например, выпускающиеся серийно уже более 10-ти лет теплообменники ТТАИ, превосходят современные пластинчатые теплообменники по всему комплексу потребительских свойств. Проведение беспристрастного и на должном профессиональном уровне анализа позволяет выявлять это. Десятилетний опыт эксплуатации в условиях СНГ почти 2-х тысяч теплообменников ТТАИ, выпущенных за это время , позволяет с уверенностью сказать, что утверждение о превосходстве пластинчатых аппаратов (такие пассажи доводилось встречать в научно-технической периодике) не более, чем миф.

Заключение

В данной работе поверхностно были затронуты новинки в двух основных типах теплообменных аппаратов – кожухотрубном и пластинчатом. Борьба и конкуренция между этими двумя представителями всего мира теплообменного оборудования ведется уже не одно десятилетие по всему миру, в том числе и среди российских производителей этих аппаратов. Нет в мире ничего идеального, по крайней мере, среди того, что подвластно времени и разуму человека. Поэтому, можно с полной уверенность говорить о том, что каждый теплообменник некой конструкции (будь это кожухотрубный или пластинчатый, или иной) будет работать эффективно в одной конкретной тепловой схеме. Удовлетворять все технические потребности множества схем теплоснабжения не сможет никакой теплообменный аппарат. Все, что необходимо, это провести качественный расчет и подбор теплообменного аппарата для конкретных рабочих условий. А предпочтение конкретно кожухотрубным или пластинчатым теплообменникам должен отдавать покупатель, а не их производитель.

Реферат: Теплообменные аппараты

Похожие работы: