Наукові основи розробки та промислового освоювання пластинчатих теплообмінників в системах теплопостачання - Автореферат

Однак відсутність надійних даних по теплових, гідравлічних і конструктивних параметрах пластинчатих теплообмінних апаратів, методик і рекомендацій по вибору типів апаратів і режимних умов стримувало широке застосування їх у системах теплопостачання міст. Проведені порівняльні розрахунки теплової ефективності одного теплообмінного апарату з несиметричним компонуванням і двох теплообмінних апаратів з симетричним компонуванням при однакових сумарних поверхнях нагріву, однакових початкових температурах теплоносіїв і таких, що розрізняються в 2 рази витратами теплоносіїв, показали, що втрати напору теплоносіїв у варіантах, які порівнюються однакові, а теплова продуктивність двох теплообмінних апаратів з симетричним компонуванням на 6 % вище, ніж одного апарата з несиметричним компонуванням. Для порівняння конструктивних параметрів теплообмінних апаратів, що пропонуються, а також зарубіжних (фірма “Альфа-Лаваль", Швеція) в умовах стендових випробувань визначалися теплотехнічні і гідродинамічні характеристики апаратів: 6 нерозбірних (паяних) типу СВ і 5 напіврозбірних типу М фірми “Альфа-Лаваль", 5 теплообмінних апаратів типу Р і Н підприємства “Павлоградхіммаш" і 4 теплообмінних апарати типу Р і Н ОАО “Харківтеплоенерго". Теплова ефективність пластинчатих теплообмінних апаратів визначалася за системою показників: питомому коефіцієнту теплоенергетичної ефективності поверхні Еа, t теплообмінника Ек, які визначаються конструктивними і режимними характеристиками теплообмінного апарата, конструктивними параметрами пластин та іншими експлуатаційними параметрами, а також ексергетичним ККД, що визначає загальні необоротні втрати в теплообмінному апараті і економічними характеристиками (вартість матеріалів і виготовлення апарата, вартість витрат на транспорт теплоносіїв та ін.). Під внутрішніми параметрами конструкції теплообмінного апарата слід розуміти все те, що залежить від розробника апарата, а саме: форма поверхні теплообміну; еквівалентні діаметри каналів, площі їх поперечного перетину; довжина каналів і площі поверхні теплообміну; теплогідродинамічна характеристика конструкції теплообмінного апарата з тепловіддачі та втратам тиску в каналах; компактність конструкції та її металлоємкість, ефективність використання високовартісних матеріалів, рівень уніфікації деталей і вузлів теплообмінного апарата при побудові розмірних рядів; витрати на експлуатацію.Внаслідок узагальнення з єдиних наукових позицій результатів промислових випробувань, досвіду проектування і довголітньої експлуатації систем теплопостачання розроблена методика оцінки теплової ефективності пластинчатих теплообмінних апаратів із застосуванням системи показників: питомого коефіцієнта теплової ефективності Еа, який враховує конструктивні і режимні параметри теплообмінного апарата, конструктивних параметрів пластин і експлуатаційних параметрів, а також ексергетичного ККД, що визначає загальні необоротні теплові витрати в теплообмінному апараті і економічних характеристик (вартість матеріалів і виготовлення апарату, вартість витрат на транспорт теплоносіїв та ін.). Метод дозволяє з достатньою точністю і достовірністю визначати міру забруднення пластин і каналів пластинчатих теплообмінних апаратів, а також відповідності величин потоків робочих середовищ технологічно заданим величинам . Показано, що зміна продуктивності пластинчатих теплообмінних апаратів при зміні схеми організації потоків теплоносіїв у існуючих схемах теплопостачання не впливає значним чином на зміни фактичного значення коефіцієнта теплопередачі при експлуатації систем у жорстких умовах терміном до півроку. Доведено значне зниження теплових втрат при експлуатації пластинчатих теплообмінних апаратів порівнянно з кожухотрубчатими, як з боку фактичних витоків теплоносія, так і втрат у навколишньому середовищі через менш розвинену зовнішню поверхню конструкції пластинчатих апаратів і більш надійну конструкцію суміжних порожнин між взаємодіючими теплоносіями і навколишнім середовищем. Дослідження, розробка і досвід експлуатації ефективних конструкцій пластинчатих теплообмінних апаратів дозволили без значних матеріально-фінансових витрат вирішити проблему збільшення надійності роботи систем теплопостачання і, насамперед, на розгалуджених теплових мережах до будівель різної поверховості і забудови, де величина витоків теплоносія досягає закритичних величин.