Теплообмен вода сталь вода

Теплообменники вода-вода – типы, характеристики, особенности применения

Теплообменник вода-вода обеспечивает теплопередачу между двумя жидкими средами. В качестве водоводяного теплообменника могут использоваться разборные пластинчатые, пластинчатые паяные или кожухотрубные теплообменники в зависимости от сферы применения. Конкретный тип выбирается на основании объемного расхода и химических свойств жидкостей, между которыми происходит теплопередача. Каждая конструкция имеет свои преимущества и недостатки для конкретного применения. Стоит отметить, что водоводяной теплообменник в настоящее время является одним из наиболее востребованных типов на рынке.

Применение теплообменников вода-вода

Теплообменники вода-вода применяются во множестве отраслей промышленности и хозяйства. Основными сферами применения являются:

– Системы отопления
– Бытовые системы горячего водоснабжения
– Подогрев воды для бассейнов

Для продления срока службы водоводяных теплообменников необходимо обеспечить правильную водоподготовку для исключения образования водного камня и засорения каналов. Большинство крупных производителей указывают требования к чистоте и химическому составу воды в технической документации.

Пластинчатые теплообменники вода-вода

В последнее время наибольшее распространение получили пластинчатые теплообменники вода-вода благодаря целому ряду преимуществ:

– Компактные размеры
– Длительный срок службы
– Простота эксплуатации и технического обслуживания
– Низкое загрязнение теплообменных поверхностей благодаря самоочищающимся каналам
– Невысокая стоимость относительно кожухотрубных теплообменников

Пластинчатый теплообменник вода-вода состоит из набора штампованных пластин, которые образуют параллельные изолированные друг от друга каналы. Потоки греющей и нагреваемой жидкостей распределяются по каналам, направление жидкостей в каналах обычно противоположное. Теплопередача между жидкостями происходит через стенки каналов, т.е. через пластины теплообменника. Поверхность пластин имеет волнистую форму для турбулизации потоков с целью увеличения эффективности теплопередачи.

Паяные пластинчатые теплообменники вода-вода наиболее компактны и эффективны в работе. Пластины выполняются из нержавеющей стали и спаяны медным припоем для герметизации внутренних контуров. Максимальное давление жидкости в таком теплообменнике может достигать 30 бар, но существуют специальные модели, давление в которых может быть выше.

Разборные пластинчатые теплообменники вода-вода подходят для больших потоков жидкостей. Пластины в таких теплообменниках собираются в единый пакет через резиновые прокладки и стягиваются длинными болтами между рамными плитами. Такой аппарат может быть разобран для очистки и замены пластин и прокладок. Более того, такая конструкция позволяет добавить дополнительные пластины для увеличения мощности теплообменника. Для применения с морской водой применяются пластины изготовленные из титана.

Расчет теплообменников вода-вода

Чтобы рассчитать теплообменник вода-вода необходимо определить следующие параметры:

– Температуру воды на входе и выходе контуров
– Максимально допустимую температуру рабочих сред
– Максимально допустимое давление рабочих сред
– Допустимые потери напора
– Тепловую нагрузку (мощность теплообменника)
– Коэффициент загрязнения, который учитывает загрязнение рабочих жидкостей

Источник

Потери в теплообменниках

Законы физики всегда позволяют тепловой энергии перемещаться в системе до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие. Вследствие разности температур тепло покидает более нагретое тело или самую горячую жидкость и передается холодной среде.На этом принципе стремления к выравниванию температур и основана работа теплообменников. В пластинчатом теплообменнике тепло очень легко проходит через поверхность раздела горячей и холодной среды. Поэтому можно нагревать или охлаждать жидкости (газы), имеющие минимальные уровни энергии. Теория теплообмена или передачи тепла от одной среды или жидкости к другой построена на нескольких основных положениях.

• Тепло всегда будет передаваться от горячей среды к холодной.

• Между одной и другой средой всегда должна иметь место разность температур.Количество тепла, отданного горячей средой, равно количеству тепла, полученного холодной средой за вычетом потерь во внешнюю среду.

Теплообменник представляет собой устройство, которое непрерывно передает тепло от одной среды к другой.

Существует два типа теплообменников.

• Теплообменник прямого действия, где обе среды, между которыми происходит теплообмен, находятся в непосредственном контакте.

Примером теплообменника такого типа является башенный охладитель или градирня, где стекающая вода охлаждается через непосредственный контакт с окружающим воздухом.

• Теплообменник непрямого действия, в котором теплообмен происходит через стенку, разделяющую две среды.

Источник

Теплообменники: устройство, виды и принцип работы

Работа теплообменников строится на взаимодействии греющей и нагреваемой среды с разными температурами. Существуют устройства, в которых одновременно с теплообменом происходит изменение состояния вещества, например, конденсация, испарение, смешение. Для разделения сложных смесей фазы меняются для обеих сред.

По принципу работы аппараты делятся на:

• смесительные;
• регенеративные;
• рекуперативные.

Контактные теплообменники (КТ) предназначены для нагрева и охлаждения различного рода жидких, газовых, твердых рабочих тел, конденсации паров, испарения (выпаривания) и кристаллизации. Их широко используют в промышленности. Например, их применяют для нагрева (охлаждения) воды газами и растворами; для нагрева (охлаждения) растворов с целью последующей кристаллизации растворенного компонента; для нагрева и охлаждения агрессивных растворов промежуточными теплоносителями, а также твердых частиц и тел газами и жидкостями. Контактные теплообменники используют в энергетических установках различных типов (для нагре-ва воды перед деаэрацией, в системах регенерации энергии в паротурбинных блоках и др.); в установках деминерализации и очистки сточных промышленных вод; в коммунальном хозяйстве для нагрева воды продуктами сгорания.

По функциональному назначению КТ можно разделить – на нагреватели, охладители, испарители (выпарные аппараты), конденсаторы, плавители, кристаллизаторы и др. В контактных теплообменниках процессы протекают как без изменения агрегатного состояния сред, так и с изменением его (испарители, конденсаторы, плавители).По принципу разделения жидкости смесительные аппараты бывают насадочные, каскадные, полые с разбрызгивателями и струйные.

Пример: Градирни (башни-”трубы” на ТЭС), охлаждающие большие объемы жидкости воздухом атмосферы

Преимущества: За счет простого устройства задействуется больше количества теплоты, чем в поверхностных теплообменниках

Недостатки: Технологический процесс должен разрешать смешения сред.

В последнее время возрос интерес к применению струйных теплообменников на объектах промышленной и гражданской энергетики. Эти аппараты привлекательны прежде всего низкими капитальными и эксплуатационными затратами по сравнению с кожухотрубнымими подогревателями. Это различного рода пароводяные струйные аппараты (ПСА) или пароводяные инжекторы и струйные подогреватели воды.Рабочим телом в ПСА является пар, а инжектируемым — вода. В таких аппаратах используется явление возникновения скачка давления при торможении сверхзвукового потока пароводяной смеси, а конденсация пара происходит в скачке давления. В отличие от теплообменников рекуперативного типа, в которых теплообмен между теплоносителем и нагреваемой водой происходит через стенку, в ПСА передача тепла от пара к воде происходит при смешении пара и воды, т.е. при конденсации пара его теплосодержание передается воде практически без потерь.

Источник

Пластинчатый теплообменник вода вода

Доставка по России и СНГ

Поддержка профессионала на каждом этапе работы

Вам нужно проконсультироваться с профессионалом, чтобы лучше понять вашу задачу? Найти оптимальное решение и формализовать все в корректное ТЗ?

Наш инженер с многолетним опытом работы поможет вам!

Менее 3 дней — производство стандартных теплообменников

Подберем лучшее решение под ваши требования

Мы предлагаем рассчитать и приобрести пластинчатый теплообменник со средами вода-вода. Аппарат чаще всего применяют в системах отопления, горячего водоснабжения, в сфере ЖКХ, при устройстве индивидуальных тепловых пунктов, теплых полов, обогреве бассейна и так далее, где в качестве теплоносителя используется обычная или специально подготовленная вода.

Рабочая температура	от –30 °С до +200 °С
Присоединение	Резьба, фланец, ДУ от 50 до 700мм
Расход, макс.	до 7000 м3/ч
Максимальное рабочее давление	до 25 бар
Используемые материал прокладок	Nitrile, EPDM, Silicone, Viton и их модификации
Материал пластин	AISI 304, AISI 316, SMO 254, Titan, а также Hastelloy C-276
Теплоноситель	по холодной и горячей стороне вода
Площадь теплообмена, макс.,	до 3322 м2
Допустимое количество пластин	7-933 шт
Срок эксплуатации	не менее 10 лет
Срок гарантии	от 1 года, в зависимости от производителя

Модификации пластинчатого типа состоят из нескольких пластин, которые помещены в прочный корпус. Конструкция может быть разборной, паяной, сварной или полусварной. В разборных моделях количество пластин можно изменять, подстраивая параметры устройства под определенные условия работы оборудования. Между пластинами разборных конфигураций установлены герметизирующие прокладки.

Данные для расчета теплообменника вода-вода

• Нужную температуру на входе и выходе контуров (к примеру, для напольного отопления эти параметры могут быть следующими: 55/45, 50/40, 45/35, 40/30°С). При этом, чем больше разница между этими температурами, тем компактней будет оборудование.
• Максимально допустимую температуру рабочей среды.
• Максимально допустимое гидравлическое давление (чем меньше требуемая температура и давление – тем ниже цена на пластинчатый теплообменник).
• Тепловую нагрузку, которая рассчитывается по формуле P = m x cp x δt,
  (где: δt – разность температур на входе и выходе одного из контуров; m – расход теплоносителя; cp – удельная теплоемкость (к примеру, для воды, температурой 20 градусов, при расчете пластинчатого теплообменника этот параметр равен 4,182 кДж/(кг х °C) или 1,0 ккал/(кг х °C)).
• Коэффициент загрязнения рабочей среды (расчетный запас поверхности теплообмена).

Предлагаем оригинальные комплектующие для теплообменников. Поможем с подбором пластин и уплотнений при сервисном обслуживании или увеличении мощности теплообменника.

Источник

Общий коэффициент теплопередачи

Содержание:

Общий коэффициент теплопередачи (величина U) показывает, насколько хорошо тепло проходит через различные устойчивые вещества. Он измеряется в Вт/(м 2 °C).

Пар или горячая вода?

В данной статье речь пойдет о том, как рассчитать и сравнить коэффициент теплопередачи пара и горячей воды посредством различных типов рабочей среды, в т.ч. с учетом пленочного коэффициента и характеристик самого стенового материала.

На общий коэффициент теплопередачи влияет толщина и теплопроводность рабочей среды, передающей тепло. Чем больше коэффициент, тем легче тепло передается от источника к нагреваемому продукту. В теплообменнике связь между общим коэффициентом теплопередачи (U) и количеством теплоты (Q) может быть определена следующим уравнением,

Q = количество теплоты, Вт = Дж
А = поверхность теплообмена, м 2
U = общий коэффициент теплопередачи, Вт/(м 2 °C)
ΔT_LM = средняя логарифмическая разница температур, ° C [°F]

Из этого уравнения следует, что значение U прямо пропорционально Q, скорости теплообмена. Допустим, что поверхность теплопередачи и разница температур остаются неизменными, тогда чем больше значение U, тем больше будет скорость теплопередачи. Другими словами, для определенного теплообменника и продукта большой коэффициент теплопередачи сократит время запуска и увеличит эффективность работы и прибыль.

Расчет величины U

Для определения значения U используется множество уравнений, вот одно из них:

h = коэффициент конвективного теплообмена, Вт/(м 2 °C)
L = толщина стенки, м [фут]
λ = теплопроводность, Вт/(м°С)

Теплопередача через металлическую стенку

При подогреве воды, например, теплопередача проходит из жидкости 1 (источник тепла) к жидкости 2 (вода, нагреваемый продукт) через проводящее твердое вещество (металлическую стенку). Но нельзя забывать и о сопротивлении пленки. Именно поэтому коэффициент конвективного теплообмена (h), иногда называемый пленочным коэффициентом, учитывается при расчете теплообмена между жидкостью и проводящей стенкой.

Кроме того, в некоторых уникальных производственных процессах, как в технологическом нагреве, применяемом в биотехнологии или в фармацевтике, передача тепла может проходить через несколько слоев стенок. Для таких случаев приведенное выше уравнение можно адаптировать, включив в него каждый слой толщины твердого тела (L), разделенный на его теплопроводность (λ).

Чтобы упростить приведенные ниже типовые вычисления, следующие значения могут использоваться в качестве примера для коэффициентов конвективного теплообмена:

Текучая среда	Коэффициент конвективного теплообмена (h)
Вода	около 1000 Вт/(м 2 °C)
Горячая вода	1000 — 6000 Вт/(м 2 °C)
Пар	6000 — 15000 Вт/(м 2 °C)

Пример для сравнения влияния на величину U различных источников тепла, пара или горячей воды

Для подогрева воды используются два паровых котла из углеродистой стали (λ = 50 Вт/(м°C)) со внутренней толщиной стенки 15 мм. Предположим, что коэффициент теплопередачи подогреваемой воды — 1000 Вт/м 2 °C, горячей воды — 3000 Вт/м 2 °C и пара — 10000Вт/м 2 °C, а теперь рассчитаем значение U для обоих процессов нагревания.

Паровой котел из углеродистой стали — Сравнение источников тепла: пара и горячей воды

Горячая вода:

Пар:

В этом случае пар обеспечивает расчетное улучшение значения U на 17%.

Теперь представьте, что теплопроводящая стенка котла также облицована слоем стеклоэмали толщиной 1 мм [0.0033 фт] (λ = 0.9 Вт/(м °C)). Включение этих значений в вышеприведенное уравнение для расчета величины U дает следующие результаты:

Стеклоэмалированный паровой котел — Сравнение источников тепла: пара и горячей воды

Горячая вода:

Пар:

В данном случае при дополнительном сопротивлении проводимости значение U также увеличится, но только на 9%. Этот пример демонстрирует, как плохой тепловой проводник, такой как стекло, может сильно мешать теплопередаче.

Так, для некоторого теплообменного оборудования, как для котла из углеродистой стали, изменение источника тепла с горячей воды на пар может потенциально улучшить значение U и существенно повысить теплопередачу, если материал стенки будет обладать высокой теплопроводимостью. Однако, такого потрясающего эффекта достичь не удастся при использовании теплообменника с несколькими слоями стенок, не обладающими высокой теплопроводимостью (напр. котла со стеклоэмалью).

Тем не менее в некоторых процессах для предотвращения взаимодействия с продуктом как раз и потребуются особые стеклоэмалированные стенки.

Другие факторы

Загрязнение

Загрязнение поверхности материала стенки может представлять собой дополнительный барьер для теплопередачи. Эта проблема возникает по многим причинам: как из-за нагревательной среды, так и из-за продукта. Другими факторами могут стать отложения частиц на источнике нагрева и чрезмерно высокая или низкая температура продукта.

Например, давление пара иногда повышают для того, чтобы при его помощи протолкнуть конденсат через выпускной регулирующий клапан на уровне бака. Однако с увеличением давления внутри теплообменника температура пара также возрастает, и это избыточное тепло может вызвать повышенное загрязнение продукта. И наоборот, если конденсат накапливается в оборудовании, загрязнение может быть вызвано частицами, попавшими на источник нагрева именно с ним. А загрязнение продукта может быть спровоцировано более низкими температурами, из-за которых он прилипает к поверхности при несоблюдении требуемого уровня вязкости.

Загрязнение можно добавить к данному уравнению, включив сюда отношение толщины его слоя (L_F) к его проводимости (λ_F) как и в нашем примере со стеклоэмалью. Как правило, фактор загрязнения учитывается для теплообменников, которые уже были в эксплуатации. Обычно, расчеты, где сравнивается снижение показателей величины U, используются для новых и уже находящихся в эксплуатации теплообменников.

Источник