Теплообменники. Инжиниринговая компания ЛОТОС
Снижение энергозатрат производств и значительное уменьшение выбросов
тепла в атмосферу на фоне качественного улучшения жизни людей на Земле…
Статья
с внешнего источника

Химическая промывка от загрязнения теплообменных аппаратов

В системах теплоснабжения городов и промышленных предприятий развивается тенденция применения теплообменных аппаратов интенсивного действия, среди которых ведущее положение заняли пластичные теплообменники.

Коэффициент теплопередачи у водяных пластинчатых водоподогревателей систем горячего водоснабжения, при чистой поверхности теплообмена, достигает 5—8 кВт/м2к [3]. Однако в процессе эксплуатации на поверхности теплообмена происходит отложение солей жесткости из водопроводной воды, что увеличивает в несколько раз термическое сопротивление теплопередающей стенки, и коэффициент теплопередачи со временем снижается до 2—3 кВт/м2.К, при этом возрастает гидравлическое сопротивление теплообменника.

Загрязнённый теплообменник, у которого в процессе эксплуатации снизился коэффициент теплопередачи, возросло гидравлическое сопротивление и изменились конечные температуры рабочих сред, подлежит выключению из работы для очистки (промывки) поверхности теплообмена от загрязнения.

Разборные и полуразборные пластинчатые теплообменники сравнительно легко очищаются от отложений после их разборки механическим способом. Компактные неразборные (сварные или паяные) пластинчатые теплообменники механической очистке не поддаются, и их очищают химической промывкой [2].

В условиях эксплуатации практически избежать загрязнения поверхностей теплообмена не представляется возможным. Если для предотвращения загрязнения теплообменников твердыми частицами песка,  сварочным гратом и т. п. в магистралях устанавливаются фильтры-ловушки, то отложения солей жесткости необходимо удалять только химической промывкой.

Методика контроля качества химической промывки теплоэнергетического оборудования, изложенная в технической литературе [4] для пластинчатых неразборных теплообменников практически непригодна.

В связи с этим нами разработан довольно простой, но надёжный способ контроля качества промывки неразборных теплообменников. Способ заключается в определении времени получения температуры «схождения» теплоносителя и нагреваемой среды для теплообменника, снятого с эксплуатации, до и после промывки в сравнении со временем, полученным для эталонного (нового) теплообменника до выхода их на стационарный режим работы.

Рассмотрим рекуперативный теплообменник, в котором рабочие среды движутся прямотоком, как это схематически показано на рис. 1а. Определим температуру «схождения» tсх  при прямоточном движении рабочих сред и их ровных расходах G1=G2=G.

Исходя из уравнения теплопередачи [4] Q=kFDtср = kF (t1-t2) и считая, что теплота, отданная теплоносителем Q1, равна теплоте, полученной нагреваемой средой Q2 (без учёта малых потерь в окружающую среду), и температуры рабочих сред изменяются по линейному закону, находим температуру «схождения».

Приняв, что Q1=Q2 и подставив текущие значения температур, получим

kF (t1-tсх) = kF (tсх -t2), откуда, (картинка), где:

  • t1 — средняя температура теплоносителя;
  • t— средняя температура нагреваемой среды;
  • F — площадь поверхности теплообмена;
  • K — коэффициент теплопередачи.

Температурой схождения будем считать среднюю величину из температур рабочих сред, рис.1б.

Исследования проводились на экспериментальном стенде, принципиальная схема которого представлена на рис. 2.

С помощью данного стенда решались две задачи: первая — промывка теплообменников с использованием моющих растворов по двум контурам и вторая — проверка качества промывки. Особенности промывки в данной работе не рассматриваются, а остановимся на основных этапах контроля качества промывки.

Для получения эталона времени, усредненных температур и температуры «схождения» первоначально был испытан новый теплообменник Н0,1—5—КУ. Ставилась задача — определить промежуток времени от начала циркуляции теплоносителя и нагреваемой среды до получения одинаковых температур в 2-х контурах, т. е. температуры «схождения».

Емкости 1 и 3 заполнялись водопроводной водой, вода в емкости 1 подогревалась электронагревателем до

Количество тепла, передаваемого от теплоносителя к нагреваемой среде до достижения tсх = 45оС, равно:

Q = V r c (t1`- tcх),         принимая

  • r = 1000 кг/м3 — плотность воды;
  • c = 1 ккал\ч — теплоемкость воды (1 ккал/час = 1,163 Вт);
  • V1 = V2 = 0,12 м (объем воды 1 и 2 баков), тогда

t сх = (картинка)

Как видим, расчетное время «схождения» температур рабочих сред для нового теплообменника соответствует времени, полученному при стендовых испытаниях.

Следует заметить, что t сх для теплообменников с пластинами Н 0,1 будет кратно их площади теплообмена, так, если для теплообменника Н 0,1—5—КУ оно равно 2,2 мин., то для Н 0,1—10—КУ t сх = 1,1 мин. И т. д. при одних и тех же начальных температурах рабочих сред.

В заключение следует отметить, что применение выше изложенной методики контроля качества химической промывки теплообменников позволяет с достаточной достоверностью говорить об эффективности промывки. В то же время вид температурных кривых теплоносителя и нагреваемой среды позволяет судить о степени загрязнённости теплообменника, что предопределяет и время промывки.

Теоретически можно с достаточной степенью достоверности определить толщину накипи, зная природу солевых отложений, и допуская, что они равномерно распределены по всей площади пластин неразборного теплообменника.

Литература:

  1. Тарадай А. М., Гуров О. И., Коваленко Л. М. Под ред. Зингера Н. М. Пластинчатые теплообменные аппараты. — Харьков.: Прапор, 1995 — 60 с.;
  2. СНиП. Своды правил по проектированию и строительству. Проектирование типовых пунктов СП41—101—95, Москва, 1997 г.;
  3. Коваленко Л. М., Глушков А. Ф. Теплообменники с интенсификацией теплоотдачи . М. Энергоатомиздат, 1986, — 240 с.;
  4. Моргулова А. Н., Константинов С. М., Недужий И. А. Под ред. Константинова С. М. Теплотехника. — Киев.: Выща школа, 1986 — 255 с.

Д. т. н. А. М. Тарадай, профессор, к. т. н. Л. М. Коваленко, к. т. н. Е. П. Гурин.


Агрегатные состояния вещества

Вещество может пребывать в твердом, жидком или газообразном состояниях, а при особых условиях также в плазменном состоянии.

Любое вещество состоит из молекул, а его физические свойства зависят от того, каким образом упорядочены молекулы и как они взаимодействуют между собой. В обычной жизни мы наблюдаем три агрегатных состояния вещества — твердое, жидкое и газообразное.

Газ расширяется, пока не заполнит весь отведенный ему объем. Если рассмотреть газ на молекулярном уровне, мы увидим беспорядочно мечущиеся и сталкивающиеся между собой и со стенками сосуда молекулы, которые, однако, практически не вступают во взаимодействие друг с другом. Если увеличить или уменьшить объем сосуда, молекулы равномерно перераспределятся в новом объеме. Молекулярно-кинетическая теория связывает молекулярные свойства газа с его макроскопическими свойствами, такими как температура и давление.

Читать целиком