Тепловой, гидравлический, компоновочный и поверочный расчет теплообменных аппаратов.

 

Теплообменным аппаратом называется устройство, передающее теплоту от одного теплоносителя к другому. Теплообменные аппараты широко применяются в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и химической промышленности. Эффективная работа теплообменных аппаратов приводит к сокращению расхода топлива и улучшает технико-экономические показатели установок. Поэтому так важно уметь правильно рассчитывать теплообменные аппараты Теплообменные аппараты классифицируются по различным признакам. По способу передачи теплоты все теплообменные аппараты разделяются на поверхностные и аппараты смешения. B поверхностных теплообменных аппаратах передача теплоты от одного теплоносителя к другому осуществляется c участием твердой стенки. B смесительных теплообменных аппаратах передача теплоты осуществляется при смешении теплоносителей. Поверхностные теплообменные аппараты подразделяются на рекуперативные и регенеративные. B рекуперативных теплообменных аппаратах теплота от одного теплоносителя к другому передается через разделяющую их стенку (поверхность теплопередачи), при этом горячая и холодная сpеды одновременно c разных сторон омывают поверхность теплопередачи. B регенеративных теплообменных аппаратах теплоносители попеременно соприкасаются c одной и_. той же поверхностью нагрева, которая в первый период нагревается, а во второй период охлаждается, отдавая теплоту холодному теплоносителю. B поверхностных теплообменных аппаратах горячий и холод­ный теплоносители могут двигаться различно. От схемы движения сред в прямой зависимости находится и теплообмен между ними, поэтому схемы движения жидкости еще называются схемами теплообмена. Наиболее просты­ми и распространенными схемами движения являются прямоток, противоток и перекрестный ток. Наибольшее распространение получили в настоящее время кожухотрубные теплообменники. В большей степени используются теплообменные аппара­ты жесткой конструкции, теплообменники c компенсаторами температурных напряжений (c линзовыми компенсаторами на корпусе, c плавающей головкой), c U-образными трубками.

Кожухотрубный теплообменный аппарат представляет собой пучок теплообменных труб, находящихся в цилиндрическом корпусе (кожухе). Один из теплоносителей движется внутри теплообменных труб, а другой омывает наружную поверхность труб. Концы труб закрепляются в трубных решетках. В кожух теплообменного аппарата с помощью дистанционных трубок устанавливаются перегородки. Перегородки поддерживают тpyбы от провисания и организуют поток теплоносителя в межтрубном пространстве, интенсифицируя теплообмен. На кожухе имеются штуцеры для входа и выхода теплоносителя из межтрубного пространства. K кожуху теплообменного аппарата c помощью фланцевого соединения крепятся распределительная камера и задняя крышка со штуцерами для входа и выхода продукта из трубного пространства. В зависимости от числа перегородок в распределительной камере и задней крышке кожухотрубчатые тeплoобмeнныe аппараты делятся на одноходовые, двухходовые и многоходовые в трубном пространстве. В зависимости от числа продольных перегородок, ycтaнoвленных в межтрубном пространстве, кожухотрубные теплообменники делятся на одно – и многоходовые в межтрубном пространстве. Кожухотрубчатые теплообменники c U-образными трубками имеют одну трубную решетку, в которую завальцованы оба конца U-обрaзных теплообменных труб. Отсутствие других жестких связей теплообменных U-образных труб с кожухом обеспечивает свободное удлинение труб при изменении их температуры. Кроме того, преимущество теплообменников с U-образными трубками заключается в отсутствии разъемного соединения внутри кожуха, что позволяет успешно применять их при повышенных давлениях теплоносителей, движущихся в трубном пространстве. Недостатком таких аппаратов является трудность чистки внутренней и наружной поверхности труб, вследствие чего они используются преимущественно для чистых продуктов. В инженерной практике при выборе теплообменного аппарата необходимо провести конструктивный и проверочный тепловые расчеты, а также гидравлический расчет теплообменных аппаратов. Конструктивный тепловой расчет проводится для того, чтобы выбрать теплообменный аппарат при их серийном производстве на заводах или спроектировать новый аппарат. В результате конструктивного расчета выбирается тип аппарата, его конструкция, схема течения теплоносителей, материал для изготовления отдельных элементов и определяется размер и масса теплообменного аппарата. Проверочный тепловой расчет проводится с целью определить мощность теплообменного аппарата и конечные температуры теплоносителей, омывающих поверхность нагрева теплообменного аппарата, конструкция и площадь поверхности нагрева которого известны. Проверочный расчет обычно выполняется тогда, когда необходимо выяснить возможность использования уже установленного или проектируемого теплообменного аппарата в условиях, отличных от расчетных. Гидравлический расчет теплообменного аппарата необходим для определения перепадов давлений теплоносителей и мощностей насосов и компрессоров, перекачивающих теплоносители. Скорости течения теплоносителей при этом выбираются такими, чтобы перепады давлений не превышали допустимых значений, указанных в проектном задании.

 

Системы теплоснабжения.

Основное назначение любой системы теплоснабжения состоит в обеспечении потребителей необходимым количеством теплоты, требуемого качества.

В зависимости от размещения источника теплоты по отношению к потребителям системы теплоснабжения делятся на: децентрализованные(индивидуальные, местные), централизованные.

В децентрализованных сист. Источник теплоты и теплоприемник либо совмещены в одном агрегате, либо расположены столь близко, что передача теплоты может осуществляться практически без промежуточного звена, т.е. тепловой сети.

 

18.Системы централизованного теплоснабжения (водяные системы). Схемы присоединения абонентских установок.

В системах централизованного теплоснабжения источник теплоты и теплоприемник размещены раздельно, часто на значительном расстоянии, поэтому теплота от источника до потребителя передается по тепловым сетям.

Процесс централизованного теплоснабжения состоит из 3х последовательных операций: подготовка теплоносителя, транспортировка теплоносителя, использование теплоносителя.

Подготовка теплоносителя производится в специальных теплоподготовительных установках на ТЭЦ, а также в городских, районных или в промышленных котельных. В качестве теплоносителя используется вода или вод. пар.

Применяются 2 схемы присоединения абонентов: зависимая(вода из тепловой сети поступает прямо в прибор абонентской установки, и давление в абонентской установке зависит от давления в тепловой сети), независимая(сетевая вода проходит через теплообменник, в котором нагревает вторичный теплоноситель, используемый в абонентской установке. При этой схеме давление в местной сети не зависит от давления в тепловой сети).

а) зависимая схема

б) зависимая с элеваторным смешением

в) зависимая с насосным смешением

г)независимая

д)отопление + одноступенчатая система ГВС

е)отопление + двухступенчатая смешанная система ГВС

ж) отопление + двухступенчатая последовательная система ГВС

1)Воздушный кран

2)Нагревательный прибор

3)Элеватор

4)Насос

5)Расширительный сосуд

6)Отопительный нагреватель

7)Насос циркуляционный

8)Водоразборный кран

9)Подогреватель ГВС одноступенчатый

10, 11)Подогреватель ГВС верхней и нижней ступени

12)Сетевой насос

13)Подпиточный насос

14) подогреватели сетевой воды

15)пиковый водогрейный котел