Тепловой расчет теплообменника разделения

КОНТУРОВ

Пластинчатые теплообменные аппараты (рекуператоры) используются с целью передачи тепла к холодной среде от горячей через теплопередающую поверхность, имеющую сложную форму, за счет которой поток рабочей среды подвергается искусственной турбулизации, при сравнительно малых затратах энергии поверхность теплообмена образована из набора тонких штампованных пластин с гофрированной поверхностью, для изготовления которых применяют коррозийно-стойкие материалы (титан, хромоникелевые стали и сплавы). Каждая пластина в работающем аппарате омывается двумя рабочими средами: с одной стороны – охлаждаемой, а с другой – нагреваемой. В результате между средами происходит теплообмен. Среды, протекающие поперек гофров, турбулируются, что способствует интенсификации теплообмена. Для сохранения герметичности и выдержки в аппарате разности давлений по обе стороны пластины предусмотрены точки опор гофр [17].

Пакетом является группа пластин, образующих каналы, по которым среда движется только в одном направлении. Один или несколько пакетов, сжатых между неподвижной и подвижной плитами, образуют секцию.

Пластинчатые теплообменники можно применять для рекуперации тепла между потоками рабочих сред в охладителях, подогревателях, конденсаторах [18].

При отложении загрязнений на теплопередающих поверхностях можно периодически переключать каналы на такие рабочие среды, которые очищают поверхности от загрязнений, которые поддаются химической промывке.

Теплообменный аппарат — устройство, в котором осуществляется теплообмен между двумя теплоносителями, имеющими различные температуры. По принципу действия теплообменники подразделяются на рекуператоры и регенераторы. В рекуператорах движущиеся теплоносители разделены стенкой. К этому типу относится большинство теплообменников различных конструкций. В регенеративных теплообменниках горячий и холодный теплоносители контактируют с одной и той же поверхностью поочередно. Теплообменники бывают двух типов: поверхностные (где отсутствует непосредственный контакт теплоносителей) и смесительные, где теплоносители контактируют друг с другом. Поверхностные теплообменники бывают рекуперативного и регенеративного типа [17].

Рекуперативные теплообменники зависимо от направления движения бывают прямоточные, противоточные и перекрестноточные. Прямоточные – когда теплоносители движутся параллельно в одном направлении. Противоточные – когда теплоносители движутся параллельно , в противоположных направлениях. Перекрестноточные – в которых две взаимодействующие среды движутся движутся взаимно перпендикулярно.

В настоящее время наиболее распространены теплообменники двух видов: пластинчатые и трубчатые. В трубчатых теплообменниках нагреваемая среда проходит через трубки малого диаметра. В пластинчатых же теплообменниках теплообмен осуществляется путем передачи тепла через гофрированные пластины толщиной 0,4-0,7 мм, изготовляемые преимущественно из нержавеющей стали.

Необходимо произвести проектный расчет пластинчатого теплообменного аппарата, разделяющего два контура (котловой и сетевой контура), для нагрева сетевой воды второго контура (сетевого контура).

Необходимое число пластин, их профиль и размер определяется расходами сред, их физических свойств, температурной программой,

Принцип работы: жидкости, участвующие в процессе теплообмена подводятся к патрубкам теплообменника. Прокладки, установленные специальным образом, обеспечивают распределение жидкостей по соответствующим каналам, исключая возможность смешивания сред.

Исходные данные

Отпуск теплоты для максимально – зимнего режима [18]:

Q = Q_о + Q_в + Q_гв МВт; (9.1)

Q_о – отпуск теплоты на отопление;

Q_в – отпуск теплоты на вентиляцию;

Q_гв – отпуск теплоты на горячее водоснабжение.

Q = 70,38+8,448+13,82= 92,648 МВт

Массовый расход теплоносителя через теплообменник [18]:

т/ч; (9.2)

где - средняя изобарная теплоёмкость, Дж/(кг×К);

Dt - изменение температуры, (для воды ) °С, расшифровка ниже в исходных данных.

т/ч

Принимаем к установке пять теплообменников разделения контуров, расчет проведем для одного пластинчатого теплообменника.

Массовый расход теплоносителя через один теплообменник:

т/ч