Реконструкция бойлерных установок с применением пластинчатых теплообменников (стр. 3 из 22)

2.2 Конструкция пластинчатого теплообменного аппарата

Пластинчатые теплообменные аппараты представляют собой аппараты

поверхностного типа, теплопередающая поверхность которых образована тонкими штампованными гофрированными пластинами.

Рабочие среды в теплообменнике движутся в щелевых каналах сложной формы между соседними пластинами. Каналы для греющей и нагреваемой среды чередуются между собой.

Рисунок 1 – Движение теплоносителей в каналах

Высокая эффективность теплопередачи достигается за счёт применения тонких гофрированных пластин, которые являются естественными турбулизаторами потока и вследствие своей малой толщины обладают малым термическим сопротивлением.

Герметичность каналов и распределение теплоносителей по каналам обеспечивается с помощью резиновых уплотнений, расположенных по периметру пластины. Уплотнение крепится к пластине с помощью клипс.

Уплотнение, расположенное по периметру пластины, охватывает два угловых отверстия, через которые входит поток рабочей среды в межпластинный канал и выходит из него. Через два других отверстия, изолированных дополнительно кольцевыми уплотнениями, встречный поток проходит транзитом. Вокруг этих отверстий имеется двойное уплотнение, которое гарантирует герметичность каналов. Уплотнительные прокладки крепятся к пластине таким образом, что после сборки и сжатия пластины в аппарате образуют две системы герметичных каналов для греющей и нагреваемой сред. Каждая пластина повёрнута на 180˚ в плоскости её поверхности относительно смежных с ней, что создаёт равномерную сетку пересечения взаимных точек опор вершин гофр и обеспечивает жёсткость пакета пластин.

Обе системы межпластинных каналов соединены со своими коллекторами и далее со входом и выходом на неподвижной плите теплообменника.

Пакет пластин размещается на раме теплообменника.Рама теплообменного аппарата состоит из неподвижной плиты (1), опорного штатива (2), верхней (3) и нижней (4) направляющих, подвижной плиты (5) и комплекта стяжных болтов (6), установочных пяток (7). На неподвижной плите расположены фланцевые соединения (8) и шпильки для присоединения ответных фланцев (9).

Верхняя и нижняя направляющие крепятся к неподвижной плите и к стойке. На направляющие навешивается подвижная плита (5) и пакет пластин (10). Неподвижная и подвижная плиты стягиваются болтами.

Для крепления теплообменника к строительным конструкциям на неподвижной плите и стойке предусмотрены монтажные пятки.

Рисунок 2 – Пластинчатый теплообменный аппарат

Расчёт существующей и проектирование предлагаемой бойлерных установок

3.1 Тепловой расчёт бойлеров

3.1.1 Исходные данные для теплового расчёта бойлеров

Таблица 6 – Параметры воды и пара основных бойлеров

Расход воды, т/ч	2300
Температура воды при входе в подогреватель, ˚С	70
Температура воды при выходе из подогревателя, ˚С	105
Давление греющего пара, кгс/см²	1,6
Температура насыщения греющего пара, ˚С	113,3

Таблица 7 – Параметры воды и пара пиковых бойлеров

Расход воды, т/ч	1800
Температура воды при входе в подогреватель, ˚С	105
Температура воды при выходе из подогревателя, ˚С	150
Давление греющего пара, кгс/см²	8
Температура насыщения греющего пара, ˚С	170,41

Таблица 8 – Параметры воды и пара бойлеров в неотопительный период

Расход воды, т/ч	2300
Температура воды при входе в подогреватель, ˚С	40
Температура воды при выходе из подогревателя, ˚С	70
Давление греющего пара, кгс/см²	1,6
Температура насыщения греющего пара, ˚С	113,3

3.1.2 Тепловой расчёт кожухотрубчатых основных бойлеров в отопительный период

Тепловая мощность бойлера

кДж/ч:

, (1)

где

– расход подогреваемой воды, кг/ч;

– теплоёмкость воды /1,254/;

- температура воды при входе в бойлер, ˚С /таблица 1/;

- температура воды при выходе из бойлера, ˚С /таблица 1/.

Часовой расход обогревающего пара

, кг/ч, находится из уравнения теплового баланса:

(2)

где

кДж/кг - теплосодержание (энтальпия) обогревающего пара при входе в бойлер /3, 434/;

кДж/кг - теплосодержание (энтальпия) обогревающего пара при выходе из бойлера /3, 434/;

- КПД бойлера, учитывающий потери в окружающую среду /1,254/.

кг/ч

Средняя разность температур

˚С:

, (3)

где

- температура нагреваемой воды,

;

- температура нагретой воды,

˚С

Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенкам нагревательных трубок

, (4)

где

– внешний диаметр трубы, м;

– теплота парообразования насыщенного пара, кДж/кг;

γ – удельный вес конденсата, м³/кг;

- коэффициент вязкости конденсата, м²/с;

- температура стенки со стороны пара, ˚С.

Обозначая выражение

через

, а

через Δt, получим:

, (5)

где

зависит от температуры конденсата.

Температура конденсата

, ˚С:

, (6)

где

- температура стенки со стороны пара,

;

. (7)

˚С

При

;

ккал/кг.

Коэффициент теплоотдачи от стенок труб к нагреваемой воде

, (8)

где

- средняя температура воды, ˚С;

; (9)

– внутренний диаметр трубки /3, 38/;