Тема. Методика расчета эффективности аппаратов.

1.1. Факторы, влияющие на эффективность работы аппаратов

Оптимальная конструкция теплообменного аппарата должна обеспечивать его экономичную и безотказную рабо­ту в течение всего периода эксплуатации. Несовершенство конструкции и особенно качества изготовления аппара­тов определяется оснащенностью и технологическим уровнем производства конкретных заводов - изготовителей. Как показано в [33,36], к основным не­достаткам конструкции серийных теплообменных аппаратов можно отне­сти следующие:

- нерационально организованные подвод и отвод теплоносителей в аппарате и траектория их дви­жения пара теплообменных элементах;

- повышенная скорость горячего теплоносителя на входе в ТА и низкая скорость в центральной и выходной частях ТА;

- наличие протечек теплоносителей.

Неудачная организация подвода и отвода теплоносителей в аппарате может привести к увели­чению гидравлического сопротивления и ухудшению условий ра­боты аппарата. Например, для равномерной раздачи пара по длине трубного пучка конст­рукция ПСГ предусматривает подвод пара через два и более (до четырех) пат­рубков, а наличие клинового раздающего коллектора, организованного вокруг трубного пучка, позволяет выровнять скорости пара и обеспечить лучшую вентиляцию трубного пучка.

Уменьшение диаметра подводящего патрубка приведет к увеличению скорости теплоносителя, что увели­чивает потери давления в потоке.

Соблюдение условий эксплуатации и поддержание необходимых режим­ных параметров способствуют экономичной и безотказной работе ТА.

Основными характеристиками, определяющими соответствие парамет­ров работы сетевого подогревателя проектным значениям, считаются согласно [32] следующие величины:

- расчетная тепловая производительность и со­ответствующие ей параметры греющего и нагреваемого теплоносителей;

- максимальная температура подогрева нагреваемого теплоносителя;

- расчетный расход нагреваемого теплоносителя и соответствующие ему потери напора (гидравлическое сопротивление) в ТА;

- предельное допустимое давление со стороны греющего и нагреваемого теплоносителей.

На величину недогрева сетевой воды (одна из основных характеристик) в подогревателях существенное влияние оказывают расход сетевой воды, давление греющего пара и темпера­тура сетевой воды перед подогревателем, а на вакуумных режимах - наличие воздуха в паре.

Экономичность работы ТА зависит от чистоты по­верхности теплообмена, плотности соединений, отсутствия повышенных сопротивлений в трубопроводах подвода и отвода теплоносителей и др. Загрязнение поверхности теплообмена ТА с греющей и нагреваемой стороны теплоносителей происходит вследствие низкого качества сетевой и водопроводной воды. Отложе­ния образуются как осадочными компонентами воды, так и продуктами корро­зии. Состав их сложен и неоднороден: это могут быть оксиды меди, железа, со­ли жесткости, перекаленные органические вещества (остатки масел) и т.д. [37]. Загрязнение ТА приводит к снижению эффективности теплообмена.

Важным критерием оценки состояния ТА явля­ется нагрев холодного теплоносителя в аппарате при заданных условиях его работы. При неплотности соединений (утечки теплоносителя) уменьшается расход теплоносителя через ТА, что приводит к снижению коэффициента теп­лопередачи и снижению температуры нагреваемой воды. Нагрев воды снижается также и при неполном открытии арматуры на линии подвода.

Следует отметить, что на эффективность работы ПСГ оказывает влияние система регулирования уровня и удаления дренажа. Высокий уровень в подог­ревателе может привести к затоплению нижних участков трубного пучка и вы­ключению из теплообмена части поверхности теплообмена аппарата. При этом конденсат может залить патрубок отвода паровоздушной смеси, что, в свою очередь, может привести к завоздушиванию подогревателя, повышению кон­центрации кислорода и переохлаждению конденсата.

Для подогревателей, работающих под разрежением, недос­таточная плотность вакуумного тракта приводит к поступлению в аппарат большого количества воздуха.

Наличие воздуха снижает эффективность тепло­обмена в подогревателе и а в отдельных случаях вызывает коррозию трубок.

Для выполнения требований надежности работы аппара­тов необходимо соблюдать установленные заводом-изготовителем минималь­ные и максимальные давления со стороны греющего и нагреваемого теплоносителей. Например, температура сетевой воды на входе в подогреватель ПСГ-1 должна быть не ниже 30⁰С.

На­грев сетевой воды в подогревателях во избежание нарушения плотности со­единения трубок с трубными досками не должен превышать 50⁰С.

Состояние поверхности теплообмена, а также надежность работы теплообменных элементов (ТЭ) в большой степени зависят от качества греющего и нагреваемого теплоносителей.

Неудовлетворительный водно-химический режим, в частности наличие в воде кислорода и остаточной свободной углекислоты, может привести к коррозии ТЭ.

Качество сетевой воды регламентируется Правилами технической эксплуатации [38] и должно отвечать следующим нормам:

Содержание свободной углекислоты 0

Значение рН для систем теплоснабжния:

- открытых 8,3-9,0* - закрытых 8,3-9,5*

Содержание соединений железа, мг/дм³:

- для открытых 0,3** - для закрытых 0,5

Содержание растворенного кислорода для

подпиточной воды теплосетей, мкг/дм³ 20

Содержание нефтепродуктов для, мг/дм³

- открытых 0,3 - закрытых 1,0

Количество взвешенных веществ, мг/дм³ 0,5

*Верхний предел допускается только при глубоком умягчении воды.

** По согласованию с санитарными органами допускается 0,5 мг/дм³.

В начале отопительного сезона и в послеремонтный период допускается превышение норм в течение четырех недель для закрытых систем теплоснаб­жения и двух недель для открытых систем. По содержанию соединений железа допускается до 1мг/дм³, растворенного кислорода - до 30, взвешенных веществ – до 15.

Содержание солей жесткости контролируется по карбонатному индексу Ик, который представляет собой предельное значение произведения общей ще­лочности и кальциевой жесткости воды (в мг-экв/дм³), выше которого протека­ет карбонатное накипеобразование с интенсивностью более 0,1 г/(м².ч).

В табл. 4.5 приводятся нормативные значения карбонатного индекса воды для се­тевых подогревателей и пластинчатых теплообменников.

Таблица 4.5

Нормативные значения Ик сетевой воды

Диапазон изменения температуры сетевой воды на выходе из подогревателя, 0С	Ик, (мг-экв/дм3)2
70-100 101-120 121-140 141-150 151-200	4,0 3,0 2,5 2,0 1,0

При подпитке теплосети натрий-катионированной водой значение Ик не должно превышать 0,5 (мг-экв/дм³)² для температур нагрева сетевой воды 121 ­-150 ^оС и 1,0 (мг-экв/дм³)² для температур 70-120°С.

Коррозия ТЭ может наблюдаться при неудовлетворительной консервации отключенного ТА.

Таким образом, условия эксплуатации и хранения существенно сказываются на эффективности и надежности работы ПСГ.