Страница 13: СП 41-101-95. Проектирование тепловых пунктов (33066)

Таблица 2

Техническая характеристика и основные параметры пластинчатых теплообменных аппаратов

Таблица 3

Характеристики прокладок для пластин

Пример условного обозначения пластинчатого разборного теплообменного аппарата: теплообменник Р 0,6р-0,8-16-1К-01 — теплообменник разборный (Р) с пластинками типа 0,6р, толщиной 0,8 мм, площадью поверхности теплообмена 16 м2, на консольной раме, в коррозионно-стойком исполнении, материал пластин и патрубков — сталь 12Х18Н10Т; материал прокладки — теплостойкая резина 359; схема компоновки:

что означает над чертой — число каналов в каждом ходе для греющей воды, под чертой — то же, для нагреваемой воды.

Дополнительный канал со стороны хода нагреваемой воды предназначен для охлаждения плиты и уменьшения теплопотерь.

Из рассматриваемых трех теплообменников наиболее целесообразно применение теплообменников РС 0,5Пр, поскольку эти теплообменники надежно работают при рабочем давлении до 1,6 МПа (16 кгс/см2).

Пластины попарно сварены по контуру образуя блок. Между двумя сваренными пластинами имеется закрытый (сварной) канал для теплофикационной греющей воды. Разборные каналы допускают давление в них до 1 МПа (10 кгс/см2).

Теплообменники типа Р 0,3р могут применяться в системах теплоснабжения при отсутствии теплообменников типа РС 0,5Пр и параметрах теплоносителей до 1,0 МПа (до 10 кгс/см2), до 150 °С и перепаде давлений между теплоносителями не более 0,5 МПа (5 кгс/см2).

Применение теплообменников типа Р 0,6р (титан) в системах теплоснабжения ограничено и допустимо только при отсутствии теплообменников РС 0,5Пр и Р 0,3р при параметрах теплоносителей не более 0,6 МПа (6 кгс/см2), до 150 °С и перепаде давлений теплоносителей не более 0,3 МПа (3 кгс/см2).

1. Методика расчета пластинчатых водоподогревателей основана на использовании в них всего располагаемого напора теплоносителей с целью получения максимальной скорости каждого теплоносителя и соответственно максимального значения коэффициента теплопередачи или при неизвестных располагаемых напорах по оптимальной скорости нагреваемой воды, как и при подборе кожухотрубных водоподогревате-пей.

В первом случае оптимальное соотношение числа ходов для греющей Х1 и нагреваемой Х2 воды находится по формуле

(1)

Если соотношение ходов получается >2, то для повышения скорости воды целесообразна несимметричная компоновка, т.е. число ходов теплообменивающихся сред будет неодинаковым (рис. 1—3 настоящего приложения). При несимметричной компоновке получается смешанное движение потоков в части каналов — противоток, в части — прямоток, что снижает температурный напор установки по сравнению с

Рис. 1. Симметричная компоновка пластинчатого

водоподогревателя, обозначение Сх 4/5

Рис. 2. Несимметричная компоновка пластинчатого

водоподогревателя, обозначение Сх (2 + 2)/5

Рис. 3. Схема компоновки водоподогревателей І и ІІ подогрева в

одну установку с противоточным движением воды

противоточным характером движения теплообменивающихся сред, который имеет место при симметричной компоновке, и в определенной степени уменьшает выгоду от повышения скорости воды при несимметричной компоновке. Поэтому для исключения смешанного тока теппоносителей более эффективно водоподогревательную установку собирать из двух или нескольких раздельных теплообменников с симметричной компоновкой, включенных последовательно по теплоносителю, у которого получается большее число ходов, и параллельно — по другому теплоносителю. При этом обвязка соединительными трубопроводами должна обеспечить противоток в каждом теплообменнике.

2. При расчете пластинчатого водоподогревателя оптимальная скорость принимается исходя из получения таких же потерь давления в установке по нагреваемой воде, как при применении кожухотрубного водоподогревателя - 100 -150 кПа, что соответствует скорости воды в каналах WОПТ = 0,4 м/с.

Поэтому, выбрав тип пластины рассчитываемого водоподогревателя горячего водоснабжения, по оптимальной скорости находим требуемое количество каналов по нагреваемой воде mH:

(2)

fK — живое сечение одного межпластинчатого канала.

3. Компоновка водоподогревателя симметричная Т. е. mГР=mH. Общее живое сечение каналов в пакете по ходу греющей и нагреваемой воды

(3)

4. Находим фактические скорости греющей и нагреваемой воды, м/с

(4)

(5)

В случае если соотношение ходов, определенное по формуле (1), оказалось >2 (при подстановке PH = 100 кПа, а PГР = 40 кПа - для І ступени), водоподогреватель собираем из двух раздельных теплообменников и более и в формулах (4) или (5) расход того теплоносителя, у которого получилось меньше ходов, уменьшаем соответственно в 2 раза и более.

5. Коэффициент теплоотдачи а1 ,Вт/(м2  °С) от греющей воды к стенке пластины определяется по формуле

(6)

где А — коэффициент, зависящий от типа пластин принимается по табл. 1 настоящего приложения;

1. Коэффициент тепловосприятия а2, Вт/(м2  °С), от стенки пластины к нагреваемой воде принимается по формуле (7)

где

7. Коэффициент теплопередачи к, Вт/(м2  °С), определяется по формуле

(8)

где  — коэффициент, учитывающий уменьшение коэффициента теплопередачи из-за термического сопротивления накипи и загрязнений на пластине, в зависимости от качества воды принимается равным 0,7 — 0,85.

8. При заданной величине расчетной производительности QSP и по полученным значениям коэффициента теплопередачи k и температурному напору tСР определяется необходимая поверхность нагрева FТР по формуле (1) прил. 5.

При сборке водоподогревателя из двух раздельных теплообменников и более теплопроизводительность уменьшается соответственно в 2 раза и более.

9. Количество ходов в теплообменнике Х:

(9)

где fПЛ — поверхность нагрева одной пластины, м2.

Число ходов округляется до целой величины. В одноходовых теплообменниках четыре штуцера для подвода и отвода греющей и нагреваемой воды располагаются на одной неподвижной плите. В многоходовых теплообменниках часть штуцеров должна располагаться на подвижной плите, что вызывает некоторые сложности при эксплуатации. Поэтому целесообразней вместо устройства многоходового теплообменника разбить его по числу ходов на раздельные теплообменники, соединенные по одному теплоносителю последовательно, а по другому — параллельно, с соблюдением противоточного движения.

10. Действительная поверхность нагрева всего водоподогревателя определяется по формуле

(10)

11. Потери давления  кПа в водоподогревателях следует определять по формулам:

для нагреваемой воды

(11)

для греющей воды

( 12)

где  — коэффициент, учитывающий накипеобразование, который для греющей сетевой воды равен единице, а для нагреваемой воды должен приниматься по опытным данным, при отсутствии таких данных можно принимать  = 1,5— 2,0;

Б — коэффициент, зависящий от типа пластины, принимается по табл. 1 настоящего приложения;

WH.C — скорость при прохождении максимального секундного расхода нагреваемой воды.

ПРИМЕР РАСЧЕТА

Выбрать и рассчитать водоподогревательную установку пластинчатого теплообменника собранного из пластин 0,6р для системы горячего водоснабжения того же ЦТП, что и в примере с кожухотрубными секционными водоподогревателями. Следовательно, исходные данные, величины расходов и температуры теппоносителей на входе и выходе каждой ступени водоподогревателя принимаются такими же, как и в предыдущем примере.

1. Проверяем соотношение ходов в теплообменнике І ступени по формуле (1), принимая РН = 100 кПа и РГР = 40 кПа;

Соотношение ходов не превышает 2, следовательно, принимается симметричная компоновка теплообменника.

2. По оптимальной скорости нагреваемой воды определяем требуемое число каналов по формуле (2)

3. Общее живое сечение каналов в пакете определяем по формуле (3) (mH принимаем равным 20).

4. фактические скорости греющей и нагреваемой воды по формулам (4) и (5):

5. Расчет водоподогревателя І ступени

а) коэффициент теплоотдачи от греющей воды к стенке пластины, формула (6), принимая из табл. 1 А = 0,492:

б) коэффициент тепловосприятия от стенки пластины к нагреваемой воде, формула (7)

в) коэффициент теплопередачи, принимая  = 0,8, формула (8)

г) требуемая поверхность нагрева водоподогревателя І ступени, формула (1) прил. 5

д) количество ходов (или пакетов при разделении на одноходовые теплообменники), формула (9)

Принимаем три хода,

е) действительная поверхность нагрева водоподогревателя І ступени, формула (10)

ж) потери давления І ступени водоподогревателя по греющей воде, формула (12), принимая  = 1 и из табл. 1 Б = 3:

6. Расчет водоподогреватепя II ступени

а) коэффициент теплоотдачи от греющей воды к стенке пластины, формула (6):

б) коэффициент тепловосприятия от пластины к нагреваемой воде, формула (7)

в) коэффициент теплопередачи, принимая  = 0.8 формула (8):

г) требуемая поверхность нагрева водоподогревателя II ступени, формула (1) прил. 5:

д) количество ходов (или пакетов при разделении на одноходовые теплообменники), формула (9):

Принимаем 2 хода;

е) действительная поверхность нагрева водоподогревателя II ступени, формула (10):

ж) потери давления II ступени водоподогревателя по греющей воде, формула (12):

з) потери давления обеих ступеней водоподогревателя по нагреваемой воде, принимая  = 1,5, при прохождении максимального секундного расхода воды на горячее водоснабжение, формула (11):

В результате расчета а качестве водоподогревателя горячего водоснабжения принимаем два теплообменника (І и II ступени) разборной конструкции (Р) с пластинами типа 0,6р, толщиной 0,8 мм, из стали 12Х18Н1ОТ (исполнение 01), на двухопорной раме (исполнение 2К), с уплотнительными прокладками из резины марки 359 (условное обозначение — 10). Поверхность нагрева І ступени —71,4 м2, {1 ступени — 47,4 м2. Схема компоновки І ступени:

схема компоновки II ступени.

Условное обозначение теплообменников указываемое в бланке заказов будет

І ступени: РО,6р-0,8-71,4-2К-01-10

II ступени РО,6р-0,8-47,4-2К-01-10

Расчет водоподогревателя, собранного из пластинчатых теплообменников фирмы «Альфа-Лаваль» (технические характеристики см. в табл. 4), показывает что в І ступень требуется установить

Таблица4

Технические характеристики пластинчатых теплообменников фирмы «Альфа-Лавапь» для теплоснабжения