Водо-водяные подогреватели
Водо-водяные подогреватели — теплообменные аппараты, греющим и нагреваемым теплоносителями к-рых является вода. Применяют в тепловых пунктах для нагрева воды, подаваемой в системы горячего водоснабжения, а также циркулирующей в системе отопления при независимом ее присоединении к тепловой сети (см. Абонентский ввод). Наибольшее распространение получили ко-жухотрубные В.п., к-рые обеспечивают многообразие условий работы и значений тепловых нагрузок. Используют также В.и. пластинчатого типа. Кожухотрубные В.п. собирают из стандартных секций длиной 2...4м, поэтому их наз. секционными. Каждая секция состоит из заканчивающегося фланцами цилиндрич. корпуса, внутри кожуха к-рого расположен пучок труб. Один теплоноситель движется внутри трубок, др. —- в межтрубном пространстве. Между собой теплоносители не смешиваются. Корпус изготовлен из стальных бесшовных труб с наружным диаметром 57— 325 мм. Трубный пучок состоит из латунных трубок диаметром 16x1 мм, концы к-рых завальцованы в двух трубных досках. При входе в В.п. и выходе из него устанавливают патрубки. Трубную доску зажимают между фланцами секции и патрубком. Между собой секции соединены с помощью калачей, при этом трубные доски устанавливают между фланцами калачей и секцией. Число трубок в пучке в зависимости от диаметра корпуса секции изменяется от 4 до 151. Теплоноситель поступает во входной патрубок, движется внутри трубок секции и по калачу поступает в пучок след. секции. Пройдя все секции, вы-ходит из В.п. через выходной патрубок, к-рый имеет штуцер для установки датчика темп-ры терморегулятора. Др. теплоноситель движется противоточио в межтрубном пространстве, в к-рое поступает по патрубку, приваренному к корпусу теплообменника в его начале. В конце корпуса имеется такой же патрубок, соединенный фланцами с патрубком след. секции, через к-рый вода поступает в ее межтрубное пространство. Во избежание провисания латунных трубок и, как следствие, снижения тепловой эффективности применяют поддерживающие перегородки из нержавеющей стали. Для повышения коэфф. теплопередачи скорости воды, движущейся внутри трубок и в межтрубном пространстве, должны быть примерно равными. Площадь живого сечения межтрубного пространства всегда больше площади сечения трубок, поэтому трубки в кожухах размещают с макс, гоютирстью. Для выравнивания скоростей больший расход воды направляют по межтрубному пространству, меньший — внутри трубок. Этим достигается и сближение числ. значений коэфф. теплоотдачи а в результате увеличения меньшего а . Увеличение коофф. теплоотдачи с большим числ. значением не приводит к увеличению коэфф. теплопередачи, т.к. он не может быть больше меньшего значения а . Скорости движения теплоносителей в В.п. обеспечивают высокие коэфф. теплопередачи, и их наз. скоростными. В.п. выпускают па рабочее давление греющей и нагреваемой воды до 1 МПа (10 кгс/см2).
Водопроводную воду, к-рую нагревают для горячего водоснабжения, обычно не умягчают, и в трубах осаждается накипь. Ее легче обнаружить и удалить, чем в межтрубном пространстве. Кроме того, сетевая вода имеет более высокую темп-ру, поэтому стальной корпус нагревается больше латунных трубок. Учитывая, что латунь имеет более высокий коэфф. линейного удлинения, чем сталь, такой порядок движения воды не приводит к темп-рным напряжениям в В.п., следовательно, можно не предусматривать темп-риую компенсацию.
Если секционный В.п. используют для нагрева воды системы отопления, то сетевую воду пускают внутри трубок, а отопительную — в межтрубном пространстве, т.к. расход ее в данном случае больше, чем расход сетевой воды, необходимой для ее нагрева. При таком порядке движения воды для компенсации темп-рных напряжений на корпусе В.н. устанавливают линзовый компенсатор. Выпускается 16 типоразмеров секций В.п. с площадью размера нагрева секции 0,37.,.28 м2. Размеры секции подбирают (по таблицам) но площади живого сечения пучка труб и по скорости движения воды в нем. Скорость воды принимают в пределах 0,5... 1 м/с. Рассчитав необходимую площадь поверхности нагрева, определяют число последовательно соединяемых секций. Если принята двухступенчатая схема присоединения В.н, горячего водоснабжения, то определяют число секций в первой ступени, задавшись темп-рой нагрева воды в ней на 5...К) С ниже темп-ры теплоносителя, выходящего из системы отопления. Осн. элементом В.н. пластинчатого типа является штампов, из листового металла пластина с гофрами "в елку". Пластина имеет размеры 1370x500x1 мм с площадью поверхности теплообмена 0,5 м2. Масса пластины 5,4 кг. 1 офры в поперечном сечении имеют профиль равнобедр. треугольника с основанием 14 мм и высотой 4 мм. Каждая пластина имеет по углам четыре окна для прохода воды. Теплообменник компонуют из параллельно располож. гофриров. пластин. Между двумя соседними пластинами устанавливают резиновую прокладку так, чтобы два отверстия — верхнее и нижнее правое или левое — были объединены с зазором между пластинами, образующими плоский канал, но к-рому движется греющая или нагреваемая вода. Она Входиi в одно отверстие (нижнее или верхнее), проходит вдоль теплообменной поверхности и через др. отверстие поступает в зазор между след. парой пластин, т.к. соседний зазор отделен от отверстия резиновой прокладкой. В этом зазоре прокладка объединяет канал, образуемый зазором с др. парой отверстий, и по нему вода перетекает в след. секцию. Т. о. резиновые прокладки, располож. в определ. порядке, компонуют пакеты пластин. Возможны и др. компоновки. Пакет состоит из группы пластин, к- рые образуют систему каналов с движением воды по ним в одном направлении (парал. движение одного теплоносителя). Пластины можно компоновать в симметричные пакеты, т.е. с одинаковым числом каналов в каждом пакете, для греющей и нагреваемой сред. При разл. расходах греющей и нагреваемой воды применяют несимметричную компоновку для получения одинаковых скоростей движения теплоносителей. Простейший В.н. должен иметь не менее трех пластин, образующих два канала (зазора). По первому из них идет греющая вода, но второму — нагреваемая. Пластины устанавливаются на раму В.п. и мо1ут крепиться к ее верхней и нижней несущим штангам. Промежуточная пластина является поверхностью теплообмена. Крайние пластины выполнены в виде плит и имеют штуцеры для подвода и отвода воды. Одна плита — неподвижная прикреплена к иолу, вторая — подвижная подвешена на скобе к верхней штанге и может перемещаться. Разборная конструкция В.п. позволяет очищать поверхности пластин от слоя накипи и др. возможных отложений. Процесс изготовления тонких штампов, пластин индустриален и менее трудоемок, чем произ-во бесшовных труб малого диаметра для тех же целей. Компоновка В.н. из тонких пластин с малым зазором между ними позволяет в ми ним. объеме разместить макс, поверхность теплообмена, чего нельзя достичь в др. конструкциях В.н. Впластинчашхтеплообменниках использованы сложные поверхности нагрева пластин, образующие каналы, н к~рых вода искусственно турбулизируется. Это существенно повышает интенсивность теплообмена, и в то же время гидравлич. потери в каналах остаются небольшими.