Таблица 2 Техническая характеристика и основные параметры пластинчатых теплообменных аппаратов

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 W_ОПТ = 0,4 м/с.

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

(2)

f_K — живое сечение одного межпластин­чатого канала.

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

(3)

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

В случае если соотношение ходов, опреде­ленное по формуле (1), оказалось >2 (при под­становке P_H = 100 кПа, а P_ГР = 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;

6. 
   Коэффициент тепловосприятия а₂, Вт/(м²  °С), от стенки пластины к нагреваемой воде принимается по формуле (7)
   

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 Q^SP и по полученным значениям коэффициента теплопередачи k и температур­ному напору t_СР определяется необходимая по­верхность нагрева F_ТР 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 f_ПЛ — 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

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;

W_H.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 Р_Н = 100 кПа и Р_ГР = 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) (m_H 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