Некоммерческое
партнерство
инженеров
Инженеры по отоплению, вентиляции, кондиционированию воздуха, теплоснабжению и строительной теплофизике
(495) 984-99-72 НП "АВОК"

(495) 621-80-48 Секретарь (тел./факс) ООО ИИП "АВОК-ПРЕСС"
(495) 107-91-50

АВОК ассоциированный
член

К диагностике технического состояния теплообменных аппаратов по параметрам эксплуатации

В [1] рассматривалось решение задачи определения тепловых характеристик теплообменных водо-водяных подогревателей, в настоящей работе представлена методика определения расходов теплоносителей, коэффициента теплопередачи, мощности теплового потока по данным измерений температур горячего и холодного теплоносителей, теплофизических характеристик воды, геометрических параметров применительно к пластинчатым теплообменным аппаратам.

Теплообмен пластинчатых теплообменных аппаратов описывается уравнениями:

(1)

 где Nuг – число Нуссельта горячего теплоносителя, которое находится по формуле:

(1.1)

где аГ – коэффициент теплоотдачи горячего теп-лоносителя к стенке, Вт/м2•°C;

lГ – характерный размер, (эквивалентный) диаметр по горячему теплоносителю, м;

lГ – коэффициент теплопроводности горячего теплоносителя, Вт/м•°C;

ReГ – число Рейнольдса горячего теплоносителя, которое находится по формуле:

 

где сГ – скорость течения горячего теплоносителя, м/с;

gГ – кинематический коэффициент вязкости горячего теплоносителя, м2/с;

PrГ – число Прандтля горячего теплоносителя;

NuX – число Нуссельта холодного теплоносителя, которое находится по формуле:

(1.2)

где аХ – коэффициент теплопередачи от стенки холодному теплоносителю, Вт/м2•°C;

lХ – характерный размер по холодному теплоносителю, м;

lХ – коэффициент теплопроводности холодного теплоносителя, Вт/м•°C;

ReХ – число Рейнольдса холодного теплоносителя, которое находится по формуле:

 

где сХ  – скорость течения холодного теплоносителя, м/с;

gХ – кинематический коэффициент вязкости холодного теплоносителя, м2/с.

Пренебрегая значением d/lст, запишем уравнение для коэффициента теплопередачи пластинчатого теплообменного аппарата:

(2)

где d  – толщина пластин пластинчатого теплообменного аппарата, м;

lст – коэффициент теплопроводности материала пластин, Вт/м•°C;

m, n и A – числовые значения в критериальных уравнениях (1), свойственные сугубо конкретным пластинчатым теплообменным аппаратам и извлекаемые из сопроводительной технической документации заводов-изготовителей.

Определение и выбор параметров m, n и A вызывает главное затруднение, поскольку формы пластин пластинчатого теплообменного аппарата весьма разнообразны и каждой свойственны свои показатели в критериальном уравнении. Мы рекомендуем два способа их оценки:

1. Получение этих данных вместе с расчетными листами от поставщиков пластинчатого теплообменного аппарата.

2. Определение коэффициента А по расчетно-паспортным данным завода-изготовителя:

 

где Кпасп – паспортный коэффициент теплопередачи, Вт/м2•°C;

n = 0,43;

m= 0,45 (L/l)0,1 по данным [2],

где L – длина канала, м;

l – характерный размер (м), которых находим по формуле:

l = 2S, где S – ширина канала, м.

С учетом формул 1, 1.1 и 1.2 можно после преобразований записать:

(3)

Подставляя аг и аx из (3) в (2), получим после преобразований:

(4)

Теперь запишем уравнение теплового баланса пластинчатого теплообменного аппарата:

(5)

или

(6)

Известно, что:

(7)

Решая уравнение (7) относительно сx с учетом формул 4 и 6, получим:

(8)

где fx и fг – площадь сечения пластинчатого теплообменного аппарата по холодному и горячему теплоносителям, м2;

rx и rг – плотность холодного и горячего теплоносителей, кг/м3;

Срx и Срг – теплоемкости холодного и горячего теплоносителей, Дж/кг•°C;

Dtx = t- t , °C

Dtг = tгн- tгк , °C

где t и t – конечная и начальная температуры холодного теплоносителя пластинчатого теплообменного аппарата по данным измерений;

tгн и tгк – начальная и конечная температуры горячего теплоносителя пластинчатого теплообменного аппарата по данным измерений;

dt – средний логарифмический напор по данным измерений, °C.

После вычислений cх по формуле (8) определяются все необходимые параметры, характеризующие техническое состояние пластинчатого теплообменного аппарата:

- мощность теплового потока N (кВт);

- коэффициент теплопередачи K (Вт/м2•°C);

- объемные расходы холодного и горячего теплоносителей Qх и Qг3/ч).

Представленная выше методика, основанная на измерении только четырех температур теплоносителей (tхк, tхн, tгн, tгк), позволяет без использования расходомеров определять расходы теплоносителей со средней погрешностью ±15 %.

Такая методика является практическим и единственным способом оценки расходов теплоносителей через теплообменные аппараты при наладке гидравлических и тепловых режимов, поскольку не представляется возможным установить к каждому пластинчатому теплообменному аппарату расходомер в условиях действующих котельных и ЦТП, обладающий, кстати, достаточно высоким гидравлическим сопротивлением.

Сравнение опытных характеристик пластинчатого теплообменного аппарата с паспортными данными, мониторинг за изменением характеристик в функции времени и расходов дает возможность суждения о текущем техническом состоянии аппаратов.

На рисунке представлены данные расчетных и опытных значений мощности теплового потока аппарата (Nх = QхrхCDtх), полученные по результатам обследования теплообменного оборудования в котельной ЗАО «Карат».

Представленная методика активно используется специалистами ЗАО «Промэнерго наладка» при проведении сервисного обслуживания теплотехнического оборудования построенных нами котельных и ЦТП в Москве и Московской области. Данный инженерный способ позволил установить наличие отложений в аппаратах, отклонение тепловых режимов от расчетных, разработать технические решения по оптимизации режимов и модернизации теплотехнических схем.

Литература

1. Орбис-Дияс В. С., Адамова М. А. Эксплуатационная диагностика водо-водяных подогревателей котельных и ЦТП // Энергосбережение.1999. № 6. С. 44–45.

2. Тарасов Ф. М. Тонкослойные теплообменные аппараты. М.–Л.: Машиностроение, 1964.

Поделиться статьей в социальных сетях:

Статья опубликована в журнале “Энергосбережение” за №2'2005

распечатать статью распечатать статью


Реклама
Реклама на нашем сайте
Rambler's Top100 Rambler's Top100 Яндекс цитирования



Кондиционирование, отопление, вентиляция

Подписка на журналы

АВОК
АВОК
Энергосбережение
Энергосбережение
Сантехника
Сантехника
Онлайн-словарь АВОК!


Реклама на нашем сайте