Конструкция теплообменников

1.

Конструкция теплообменников.
Февралев Алексей
www.теплообменник.рф

2.

Принцип работы РПТО
- греющая сторона
- нагреваемая сторона
www.теплообменник.рф

3.

Конструкция ПТО
1. Неподвижная плита с присоединительными
патрубками.
2. Верхняя направляющая.
3. Нижняя направляющая.
4. Задняя прижимная плита.
5. Теплообменные пластины с уплотнительными
прокладками.
6. Комплект резьбовых шпилек.
TK
мягкий
7. Задняя стойка.
www.теплообменник.рф
TМ
средний
TL
жесткий

4.

Типоразмерный ряд ПТО
3м
220
251
152
188
110
2м
210
130
86
100
47
62
65
113
81
20
08
14
04
07
21/22
41/42
200
121
43
www.теплообменник.рф
145
1м

5.

Маркировка ПТО
Пластинчатые теплообменники
«Ридан» в системах КЭ
www.теплообменник.рф

6.

Расчетные (максимальные) параметры
• P – расчетное давление:
– 10 атм – толщина пластины min
– 16 атм – толщина пластины средняя
– 25 атм – толщина пластины max
• T – расчетная температура:
– 140 оС – материал прокладки Nitril
– 160 оС – материал прокладки EPDM
– 200 оС – материал прокладки Viton
www.теплообменник.рф

7.

Применение пластинчатых
теплообменников.
Февралев Алексей
www.теплообменник.рф

8.

Тепловые пункты
отопление
Тепло
Тепло
Источник тепла
ГВС
-ЦТП
-ИТП
вентиляция
www.теплообменник.рф

9.

Пластинчатые теплообменники в котельных
Преимущества закрытого котлового контура:
1. Защита котла от грязного теплоносителя ТС
2. Защита котла от гидроударов в ТС
3. Увеличение ресурса работы котла
4. Снижение эксплуатационных расходов
5. Экономия топлива до 5%
Т3
~
Т3
~
КОТЕЛ
КОТЕЛ
Т
Т
В1
В1
www.теплообменник.рф

10.

ПТО в тепловых пунктах
Т
ц
~
ц
Из ХВС
Т
Т
III
I
I’
IV
V
VI
~
Т
II
S
VII
I, I’ – узел ввода тепловой сети
II – узел учета теплопотребления
III – узел согласования давлений
IV – узел присоединения систем вентиляции
VI – узел присоединения системы отопления
VII – узел подпитки независимо
присоединенной системы отопления
V – узел присоединения системы ГВС
www.теплообменник.рф

11.

ПТО в системе отопления
Зависимое присоединение со
смешением в гидроэлеваторе
Т
Из тепловой
сети
В систему
отопления
В тепловую
сеть
Из системы
отопления
ц
~
ц
Независимое присоединение
через теплообменник
Из ХВС
Т
Т
III
I
I’
IV
V
Т
Зависимое присоединение
с насосным
II смешением
В тепловую
сеть
Из тепловой
сети
Р
В систему
отопления
I, I’ – узел ввода тепловой сети
~
В тепловую
Из системы
II – узел
учета теплопотребления
сеть
отопления
III – узел согласования давлений
IV – узел присоединения систем вентиляции
V – узел присоединения системы ГВС
~
Из тепловой
сети
~
Р
VI
В систему
отопления
S
VII
Из системы
отопления
VI – узел присоединения системы отопления
VII – узел подпитки независимо
присоединенных систем (отопления,
ГВС, вентиляции)
www.теплообменник.рф

12.

ПТО в системе вентиляции
Система теплоснабжения калориферов
Т
ц
Узел обвязки к алориф
~ера
вентиляционной с истемы
ц
Т
Из теплового
пункта
Т
Т
Т
III
I
Из ХВС
В систему
вентиляции
В тепловой
I’
IVпункт
~
Из системы
вентиляции
V
Т
Т
Из теплового
пункта
II
S
~
В тепловой
пункт
К узлам
подключения
систем
I, I’ – узел ввода тепловой
Из тепсети
ловой
сети
II – узел учета теплопотребления
От узлов
В тепловую
подключения
III – узел согласования
давлений
сеть
систем
В тепловую
У
з
е
л
п
о
д
к
л
ю
ч
е
н
и
я
с
е
т
ь
IV – узел присоединения систем вентиляции
сис тем вентиляции
V – узел присоединения системы ГВС
Т
В систему
ГВС
В систему
вентиляции
~
Из тепловой
сети
VI
~
Т
Циркуляция
ГВС
Из системы
вентиляции
Узел обвязки калорифера
вентиляционной системы
VII
Из
водопровода
ХВС
В систему
отопления
VI – узел присоединения системы отопления
VII – узел подпитки независимо Из системы
отопления
присоединенных систем (отопления,
ГВС, вентиляции)
www.теплообменник.рф

13.

ПТО в системе ГВС
Узел присоединения системы ГВС
Т
Открытая схема
Одноступенчатая
параллельная схема
ц
~
ц
Из ХВС
~
Т
В систему
ГВС
Т
III
I
Из тепловой
сети
В тепловую
сеть
Т
II
I’
Т
В систему
ГВС
Т
~
IV
V
~
Циркуляция
ГВС
В систему
отопления
Из тепловой
сети
Из системы
отопления
В тепловую
сеть
I, I’ – узел ввода тепловой сети
II – узел учета
теплопотребления
Теплоноситель
на нужды ГВС
из тепловой
сети.
III – узелберется
согласования
давлений
IV – узел присоединения систем вентиляции
V – узел присоединения системы ГВС
VI
Циркуляция
ГВС
Из
водопровода
ХВС
В систему
отопления
S
VII
Из системы
отопления
Применяется при:
(Q
/Qотопприсоединения
)<0,2 и (QГВС/Qотоп
)>1
VIГВС
– узел
системы
отопления
Самая дешевая и самая неэкономичная
VII – узел подпитки независимо
(в плане расхода сетевой воды) схема.
присоединенных систем (отопления,
ГВС, вентиляции)
www.теплообменник.рф

14.

ПТО в системе ГВС
Т
Двухступенчатая смешанная схема
~
~
Т
~
Т
I’
IV
В систему
ГВС
Из ХВС
Циркуляция
ГВС
III
Т
ц
В систему
ГВС
Т
I
Двухступенчатая смешанная
схема
ц (моноблок)
Т
V
VI
~
Из
водопровода
ХВС
Циркуляция
ГВС
Из
водопровода
ХВС
II
Из тепловой
сети
В систему
отопления
В тепловую
сеть
Из системы
отопления
I, I’ –
узел ввода при:
тепловой
Применяется
0,2<(Qсети
ГВС/Qотоп)<1
Дорогая
схема,
с применением 2х
II – узел
учета
теплопотребления
теплообменников на ГВС. Экономия
III – узел согласования давлений
расхода сетевой воды до 40% по сравнению
IV – сузел
присоединения
систем вентиляции
одноступенчатой
параллельной
схемой.
V – узел присоединения системы ГВС
Из тепловой
сети
В тепловую
сеть
В систему
отопления
S
VII
Из системы
отопления
Применяется при: 0,2<(QГВС/Qотоп)<1
Оба теплообменника располагаются в одном
VI – узел присоединения системы отопления
корпусе. Экономия расхода сетевой воды до
VII
– узел
подпиткиснезависимо
40%
по сравнению
одноступенчатой
присоединенных
параллельной
схемой.систем (отопления,
ГВС, вентиляции)
www.теплообменник.рф

15.

ПТО в системе ГВС
V - Узел присоединения системы ГВС
Т
ДвухступенчатаяДвухступенчатая
смешанная схема
Двухступенчатая
последовательная
схема смешанная
схема
ц (моноблок)
~
Циркуляция
ГВС
Т
ц
~
~
III
I
Т
II
Из тепловой
сети
В тепловую
сеть
I’
Из тепловой
сети
В тепловую
сеть
Из
водопровода
ХВС
IV
Из системы
отопления
В систему
ГВС
В систему
ГВС Т
В систему
отопления
Т
Циркуляция
ГВС
~
V
Из тепловой
сети
В систему
отопления
Т
Циркуляция
ГВС
VI Из
~
водопровода
ХВС
Из системы
отопления
S
В тепловую
сеть
Из системы
отопления
В систему
ГВС
Циркуляция
ГВС
В систему
отопления
Из
водопровода
ХВС
Т
Из ХВС
В систему
отопления
VII
Из системы
отопления
Из
водопровода
ХВС
В тепловую
сеть
V – узел присоединения системы ГВС
Из тепловой
сети
В систему
ГВС
Т
~
I, I’Применяется
– узел вводапри:
тепловой
сети
Применяется
при: 0,2<(QГВС/Qотоп)<1
0,2<(QПрименяется
ГВС
/Qотоп)<1 при: 0,2<(Q
ГВС/Qотоп)<0,6
Обастеплообменника
схема,
с применением
2хи сложная схема,
Дорогая
применением располагаются в одном
II – Дорогая
узел учета
теплопотребления
VI – узел присоединения системы отопления
Экономия расхода сетевой воды до
на ГВС.
2хЭкономия
теплообменников на корпусе.
ГВС. Экономия
III –теплообменников
узел согласования
давлений
VII
– узел
подпиткис независимо
40%
попо
сравнению
одноступенчатой
расхода сетевой воды дорасхода
40% по сетевой
сравнению
воды до
60%
сравнению
IV –сузел
присоединения
систем
вентиляции
присоединенных
параллельной
схемой.систем (отопления,
одноступенчатой параллельной
схемой. параллельной
с одноступенчатой
схемой.
ГВС, вентиляции)
www.теплообменник.рф

16.

Температурный график ТС, точка срезки
www.теплообменник.рф

17.

2-ст смешанная ГВС – особенности расчета
QСО = 195 кВт
QГВС = 140 кВт
Температура ТС
Зима – 130/70 0С
Лето – 70/40 0С
ГВС – 5/60 0С
G = 3 т/ч
GΣ = 5 т/ч
в ТС
из ТС
из ХВС
G = 2 т/ч
в ГВС
www.теплообменник.рф
GГВС = 2 т/ч

18.

2-ст смешанная ГВС – особенности расчета
www.теплообменник.рф

19.

ПТО в системе вентиляции
Система холодоснабжения секций охлаждения
Т
ц
~
ц
Чиллер
Из ХВС
Приточная установка
Т
Т
~
Т
12 ◦С
10 ◦СТ
S
вода
этиленгликоль
~
7 ◦С
5 ◦С
VI – узел
Из теплово
й
Подробнее
сети
В тепловую
сеть
В систему
ГВС
16-20 слайд!
Циркуляция
ГВС
Из
восистемы
допроводотопления
а
присоединения
ХВС
VII – узел подпитки независимо
В систему
присоединенных систем
отопл(отопления,
ения
ГВС, вентиляции)
www.теплообменник.рф
Из системы
отопления

20. Чиллер с воздушным охлаждением конденсатора наружной установки

Фанкойл
вода
или
гликоль
“Плюсы”: Простота схемы и цена.
“Особенности”:
1) Возможность разморозки чиллера при заполнении системы водой;
2) Возможность засорения испарителя, выход из строя чиллера.
Холодильный коэффициент (COP) = 2,8
www.теплообменник.рф
Приточная
установка
Технологическая
линия

21. Чиллер с воздушным охлаждением конденсатора наружной установки с реализацией режима Free Cooling

Фанкойл
AISI 304
“Плюсы”: 1) Защита от загрязнения и разморозки чиллера;
2) Защита от протечек гликоля в помещениях.
“Особенности”: 1) Возможна разморозка приточной установки.
Холодильный коэффициент (COP) = 2,3
www.теплообменник.рф
Приточная
установка
Технологическая
линия

22. Чиллер с жидкостным охлаждением конденсатора + сухая градирня с реализацией режима Free Cooling

Фанкойл
AISI 304
Приточная
установка
“Плюсы”: 1) Самый высокий коэффициент эффективности.
“Особенности”: 1) Высокая стоимость;
2) Только для больших мощностей.
Холодильный коэффициент (COP) = 3,0
www.теплообменник.рф
Технологическая
линия

23.

Особенности расчета
Февралев Алексей
www.теплообменник.рф

24.

Методика расчета теплообменника
1. Исходные данные для расчета.
2. Определение расходов.
3. Площадь проходного сечения. Скорость
течения теплоносителей.
4. Определение коэффициента
теплопроводности.
5. Средний логарифмический температурный
напор.
6. Определение требуемой площади
теплообмена.
www.теплообменник.рф

25.

Уравнение теплового баланса.
Определение расходов.
• Qгор = Qхол
гор
• Горячая сторона
Qгор = Gгор (tгор’ – tгор’’) Cp
• Холодная сторона
Qхол = Gхол (tхол’’ – tхол’) Cp
www.теплообменник.рф
хол

26.

Уравнение теплового баланса. Опросный лист.
• Qгор = Gгор (tгор’ – tгор’’) Cp
• Qхол = Gхол (tхол’ – tхол’’) Cp
www.теплообменник.рф

27.

Уравнение теплопередачи
Q = k×F×∆tср
Q- тепловая мощность ПТО
k- коэффициент теплопередачи
F- площадь поверхности теплообмена
∆tср- среднелогарифмический
температурный напор
www.теплообменник.рф

28.

Коэффициент теплопередачи
Q=k*F*∆tср
Ктреб
γ
γ – запас поверхности на загрязнение;
α1 и 2 – коэффициент теплоотдачи;
δ – толщина, λ – коэффициент теплопроводности;
www.теплообменник.рф

29.

Факторы влияющие на коэффициент
теплопередачи
Типы профилей канала:
ТК (мягкий)
ТМ (средний)
ТL (жесткий)
Как влияет профиль канала на турбулентность и
эксплуатационные характеристики ПТО?
ТК : к↓ → ∆Р↓ → F↑
ТL : к↑ → ∆Р↑ → F↓
www.теплообменник.рф

30.

Факторы влияющие на коэффициент
теплопередачи (k)
Скорость потока, м/с
min
оптимальная
max
От чего зависит скорость потока:
диаметра порта
количества каналов
Увеличение количества пластин.
Влияние типоразмера теплообменника.
www.теплообменник.рф

31.

Запас поверхности. Завышение К.
12000
10000
8000
К чистый
К требуемый
6000
К загрязненный
4000
2000
0
1
2
3
4
Запас
К требуемый
К чистый
δзагр/λзагр
К загрязненный
15%
2500
2875
0,00002
2718,68
15%
5000
5750
0,00002
5156,95
15%
7500
8625
0,00002
7356,08
15%
10000
11500
0,00002
9349,59
www.теплообменник.рф

32.

Запас поверхности. Завышение К.
Запас
К требуемый
К чистый
δзагр/λзагр
К загрязненный
0%
5000
5000
0,00002
4545,45
10%
5000
5500
0,00002
4954,95
15%
5000
5750
0,00002
5156,95
20%
5000
6000
0,00002
5357,14
30%
5000
6500
0,00002
5752,21
www.теплообменник.рф

33.

Температурный напор (LMTD)
Q=k*F*∆tср
Пластина
Тг’=70°С
Тх’’=60°С
Тг’’=40°С
Тх’=5°С
∆tср
∆tср= 19,956 оC
∆tср - это усредненная разница температур между
горячим и холодным теплоносителем
www.теплообменник.рф

34.

Среднелогарифмический температурный напор
Q=k*F*∆tср
∆tср= 9,102 оC
∆tср= 20,852 оC
www.теплообменник.рф

35.

www.теплообменник.рф