Теплообменник вода нагревается паром

Пароводяные теплообменники: принцип работы, область использования, преимущества

Пароводяные теплообменники – это нагревательное оборудование, относящиеся к кожухотрубным теплообменникам, материал и конструкция которых адаптированы для функционирования с высокотемпературным паром. Устройства широко используются на теплоэлектростанциях, коммунальных предприятиях, на промышленных объектах для подогрева до заданных температур теплоносителей для систем отопления и горячего водоснабжения.

Пароводяной теплообменник состоит из герметичного цилиндрического корпуса, удерживающего поступающий внутрь пар и трубной системы, которая состоит из закрепленных в специальных «решетках» пучков трубок, произведенных из латуни либо качественной нержавеющей стали. Днище кожуха может быть плоским либо эллиптическим. Устройства различают по эксплуатационным характеристикам и целевому назначению. Оборудование также делится на приборы высокого или низкого давления.

Принцип работы устройства

Перегретый пар подается в кожух по верхнему патрубку. Единовременно с ним в трубный пучок для подогрева поставляется вода. Пар поступает в кожух и перемещается по межтрубному пространству, где он направляется сегментными перегородками. Тепловая энергия пара передается жидкости. В трубном пучке жидкость для подогрева распределяется посредством специальной камеры/камер, размещенной на торце кожуха.

Подогретая вода выводится через специальный патрубок и поставляется в отопительные системы. После передачи тепловой энергии пар конденсируется и выводится в виде конденсата в нижней части корпуса. Воздух, являющийся остаточным продуктом процесса теплообмена, выводится через патрубок, расположенный вверху кожуха. Данный принцип работы гарантирует высокую эффективность теплообменника и его безопасность (в теплообменниках задействованы компенсаторы температурных колебаний).

Область применения и преимущества пароводяного теплообменника

Данный вид теплообменников обладает высоким КПД и широко используется для разрешения задач, которые требуют подогрева жидкости с использованием перегретого либо высокотемпературного пара на производствах, в паровых котельных, промышленных предприятиях, коммунальной системе общественных объектов и жилых зданий.

К преимуществам устройств относят:

• высокую износостойкость и уровень надежности;
• устойчивость прибора гидроударам и температурным скачкам;
• увеличенную герметичность;
• стойкость всех составляющих оборудования к коррозии;
• медленное формирование накипи;
• возможность проведения механической очистки образованных отложений;
• способность замены неисправной трубной системы в сохраненном кожухе;
• удобство при обслуживании теплообменника;
• ремонтопригодность всех составляющих;
• длительный период эксплуатации.

При выборе пароводяного теплообменника необходимо выяснить все параметры оборудования, их соответствие установленным стандартам и нормам. Компания ООО «Строй-Универсал» поставляет потребителям исключительно надежные высококачественные теплообменники, имеющие документацию и произведенные на сертифицированном производстве.

Источник

Нагрев воды паром

Самым распространенным считается нагрев воды острым паром. Это определенный способ для передачи тепла, «пар называется острым потому, что его вводят в саму нагреваемую жидкую среду. В процессе происходит конденсирование пара, пар отдает свое тепло жидкости и тот конденсат, который при этом образуется, перемешивается вместе с водой. Чтобы провести нагрев воды, необходимо приготовить, например трубу, если рассматривать простейший вариант. Трубу опускаем в емкость с жидкостью, которую будем нагревать паром. Если при нагревании воды ее требуется перемешивать, то пар вводится через специальное приспособление с отверстиями, оно напоминает обычную спираль с кольцами, которая укладывается на дно резервуара. В нагревателе, не издающем шума, поток пара забирает определенное количество воды в нагревательные сопла. Соединение пара происходит в сопле, там не шумно как обычно бывает в нагревателях разного типа.

Нагрев воды паром

Это простейшее устройство, чтобы произвести нагрев воды острым паром, в его составе: общий резервуар, труба для пара, вентиль для закрывания, обратный клапан, вентиль для продувки. На трубе, которая проводит пар, устанавливают клапаны с обраткой, они пропускают потоки пара в устройство, происходит нагрев. Если давление в аппарате ниже, чем в паропроводе, то поднимающаяся жидкость задерживается. Чтобы избежать попадания лишней воды в ту жидкость, которая нагревается нужно установить продувочный вентиль, с его помощью, перед тем как нагреть уберется образовавшийся конденсат. При выполнении нагрева воды острым паром все – равно попадает та вода, которая образуется в виде конденсата пара. Этот способ применяется не во всех случаях, а только когда жидкость не надо разбавлять водой и нагрев ее не реагирует на воду. Использование острого пара применимо для нагревания воды и растворов на воде. Среди составляющих элементов парового барботера два главных: резервуар, сам барботер, трубка на наполнения и сопло для смешивания. При конденсации пара, когда он выходит из трубы может получиться вакуум, однако так как пар содержит определенное количество воздуха, этого не получается. Из-за того, что в составе пара есть воздух, давление в трубе падает. Происходит определенный расход пара на тепло, которое выделяется при процессе конденсации. Температура повышается до равномерного состояния давления в самом аппарате и в насыщенном паре. Работа аппарата в атмосферном давлении не позволяет жидкости нагретой паром доходить до состояния кипения. Вес увеличивается при нагревании воды, когда нагрев доходит до состояния кипения. Если при кипении не происходит расход тепла, то получается равное количество пара, что и вода получает, при этом вес остается таким же.

Каким образом расходуется острый пар при тепловом балансе

— G2 — как количество жидкости, которую нужно нагреть;

— t2H – начальная точка температуры;

— 2К – температура в конечном результате;

— Qn – тепловые потери;

— т – время нагревания.

Тепловой баланс будет рассчитываться по следующему уравнению: DIп + Gct1 = Dcвt2 + Gct2 + Qп

Нагревание с использованием глухого пара

Существуют моменты, когда недопустимо нагревание острым паром и применяется метод нагревания глухим паром. Чаще это бывает тогда, когда обогреваемы материал или условия не соответствуют проведению такого рода нагреванию. Нагрев воды (жидкости) через стенки определенного устройства, которые разделяют пар и жидкость называется нагревание с использованием глухого пара. Происходит нагрев через змеевик, спираль с теплообменником или через днище агрегата. Пар, поступающий в теплообменник, отдает теплоту стенкам и опускается в виде конденсата. Нагрев производится насыщенным водяным паром, имеющим высокий показатель теплоотдачи и скрытую теплоту конденсации. Перегретый пар неприменим для низких показателей теплоотдачи и больших величин теплоты. Конденсация на стенках непрерывная, а вниз стекает пленка воды. Одна сторона стенки имеет температуру пара, а другая собственную температуру стенки. Где происходит процесс с паром, стенка становится равной или близкой к температуре пара. Температура конденсата практически равна температуре пара. Тепло передается, если у теплоносителя постоянная температура, а теплообмен происходит при взаимном направлении жидкости и пара. В аппарат тепло поступает сверху, чтобы конденсат смог легко стекать.

Как рассчитывается глухой пар

— Qп – тепло, которое теряется;

— Хна – теплосодержание пара, остальные значения идентичны предыдущим значениям.

Нагревание жидкости

Жидкость нагревается в колбах различного типажа, или в которых есть шлиф, если жидкость относится к высококипящей, то не каждая колба будет пригодна для использования. Перегонная колба наполняется жидкостью чуть больше половины, в грушевидной колбе меньше всего происходит перегрев пара. Конусообразные колбы помогают выпарить определенное количество вещества. Для сложнейших реакций кипения применяются сложные колбы, состоящие из двух и более колб. С помощью асбестовой сетки жидкость в колбе, стакане или фарфоре легко нагреть на открытом огне. Для нагревания щелочей требуется применение специальной процедуры для нагревания. Нагревание для выпаривания производится любым способом, но чаще с использованием водяного пара. На выпарном аппарате должна быть трубка, рубашка или змеевик, стенки которого будут соприкасаться с греющим паром, а с другой стороны на них будет попадать кипящий выпариваемый раствор. Жидкость при выпаривании нагревают водяным паром, а уже образовавшуюся жидкость называют вторичным паром. Самым простейшим аппаратом является в данном случае выпарная чаша.

Водяной пар и его участие в нагревании

Насыщенный водяной пар и его расход в процессах нагревания самый применяемый. Он имеет очень хорошие качества как теплоноситель, поэтому при конденсации паров вырабатывается огромное количество тепла, а при этом пара расход маленький. Давление определено 9.8·104 н/м2 (1 ат), теплота конденсации 2.26·106 дж/кг (540 ккал/кг). При высоком коэффициенте теплоотдачи сопротивление со стороны пара маленькое. Насыщенный пар имеет постоянную температуру конденсации, что отлично подходит для поддержания точной температуры нагрева. Используя тепло парового конденсата, получается не только высокая производительность, но и удовлетворены требования по пожарной безопасности и доступности. Главным недостатком водяного пара является возрастающее давление при повышенной температуре. Нагревание водяным паром производится не более чем до 190 градусов, что составляет давление 10-12 аm.

Нагревание и теплоноситель

Одним словом нагреванием является процесс, когда температура жидкости начинает увеличиваться, достаточно лишь подвести источник выработки тепловой энергии. Движущей силой процесса теплообмена считается температурная разница теплоносителей. Нагревание насыщенным водяным паром относится к методу, который более щадящий и применяется в промышленности. Теплоноситель должен иметь маленькую вязкость, достаточно большую плотность и теплоемкость. Обязательно к теплоносителю предъявляются требования по негорючести, не токсичности и стойкости к термической обработке.

Аппараты теплообмена, где происходит перемешивание, имеют свои достоинства и недостатки. К достоинствам можно отнести: простоту устройства системы, теплообмен, когда происходит соприкосновение теплоносителей и реакция идет быстрее, габариты хоть и маленькие теплообмен происходит ничуть не меньше. К недостаткам относятся: теплообмен происходит при перемешивании. Если жидкость нагревается паром, пар конденсируется и перемешивается с жидкостью, масса при этом становится больше.

Смотреть видео Нагрев воды паром

Как работает пароструйный инжектор

Пар, который нагревает жидкость, попадает в сопло устройства, но перед этим давление его повышается. Когда из сопла пар выходит он преобразуется в определенную энергию, именуемую кинетической, скорость увеличивается и разгоняется до скорости звука. Как только пар начнет выходить из сопла его давление резко упадет и станет меньше, чем атмосферное, в камере произойдет разряжение. В камере пар и вода перемешиваются, где пар отдает тепло воде и вступает в процесс конденсирования. При перемешивании конденсат принимает температуру воды. Смесь воды и конденсата имеет высокую скорость и переходит в диффузор, где происходит замещение кинетической энергии потенциальной. Инжектор становится своего рода наносом для воды, вода в холодном виде поступает просто, а выходит под большим давлением.

Процессы нагревания очень распространенные процессы в химической, нефтяной и в пищевой промышленности. Технические процессы проводятся в специальных агрегатах разной конструкции. Процесс в теплообменнике прост, один теплоноситель отдает тепло другому. Если агрегатное состояние жидкости меняется, то температура не меняется. Нагревание водяным паром относится к процессу умеренного нагревания. Нагревание происходит просто и легко отрегулировать температуру нагревания. Даже при большой теплоте образования конденсата, расход пара небольшой.

Кожухотрубчатый теплообменник

Это рекуперативный аппарат для подогрева жидкости за счет пара или теплоты его конденсации. Конструкция бывает разной и зависит от среды теплообмена, производительности и вида теплоносителя. По ГОСТу 15121-79 ходовая трубного пространства тоже отличается. Штуцер аппарата имеет большой диаметр, чтобы можно было с легкостью подводить пар. Чаще установка приветствуется вертикальная, но и бывает горизонтальной. Составные элементы полностью зависят от основного кожуха. Многие лаборатории используют пар централизованной линии парообразования. С точки зрения пожарников нагревание паром безопасное, так как имеет постоянную температуру и не произойдет перегрева, а главное он не загрязняет окружающую среду (воздух). Нагревание водяным паром бывает и с использованием топочных газов, с помощью промежуточного теплоносителя и с применением электрического тока.

Процесс нагревания водяным паром прост:

— вода нагревается до 100 градусов;

— переходит из жидкого состояния в пар при этой же температуре;

— пар нагревается до 150 градусов.

На крупном производстве широко применяется метод нагревания жидкости водяным паром, поэтому этому процессу сегодня уделяется большое внимание. Вода и ее агрегатные состояния – это то вещество, которое еще можно долго исследовать и будут появляться все новые и новые результаты работы по данным разработкам. Теплоносители являются экономичными агентами и пользуются спросом.

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