Что лучше для бани бак на трубу дымохода или теплообменник


Какой теплообменник для банной печи лучше


Кроме прогрева парной до необходимой температуры, для комфортного посещения бани или сауны нужно большое количество горячей воды. Решают проблему разными способами: установкой бойлера или проточного водонагревателя.

Судя по отзывам потребителей, наиболее экономичным и теплоэффективным решением считается теплообменник для банной печи. Устройство, в зависимости от конструкции, обеспечивает потребности в ГВС и позволяет полноценно обогреть смежные помещения: моечную и предбанник.

Как работает теплообменник, установленный в банную печь

Устройство печи с теплообменником настолько хорошо зарекомендовало себя, что появились различные варианты конструкции теплосъема, с различной степенью эффективности. Самые распространенные:

  1. Классический змеевик.
  2. Встроенный плоский теплообменник (похожий на две полые тарелки, соединенные между собой).
  3. Самоварный теплообменник, устанавливаемый на дымовую трубу.


Водяная рубашка, окружающая топочную камеру, применяется крайне редко и встречается всего в 1-2 моделях печей заводского производства.

Между тем, банные печи с теплообменником стали предметом дискуссий потребителей. Некоторые утверждают, что применение не практично, другие наоборот, указывают на удобство и комфорт во время эксплуатации.

Что дает встроенное или самоварное устройство теплосъема?

  • Теплообменник в банной печи нужен для получения горячей воды для помывки. Эта задача была основной при проектировании конструкции.
  • Возможность отопления в бане от печи с водяным контуром – фактически, металлическая печь становится неким подобием отопительного котла. Во время топки выделяется достаточно тепла для прогрева теплоносителя и нагрева необходимого объема воды ГВС.


Принцип работы зависит от используемого устройства. Эффективность определяется несколькими параметрами:

  1. Надежность.
  2. Достаточная теплоотдача.
  3. Возможность работы без использования теплообменника.


По своей конструкции, можно разделить все водогрейные устройства на встроенные и надстраиваемые (самоварного типа).

Встроенный теплообменник

Печи для бани с водяным контуром под отопление и нужды ГВС, стали появляться после того, как хорошие отзывы получили обычные водяные теплогенераторы. По своему устройству, печное оборудование с интегрированным водонагревательным контуром делится на несколько классов:

  • Змеевик – простейшее устройство, используемое в классических твердотопливных котлах. Внутри конструкции располагается согнутая металлическая трубка. Форма разная и зависит от особенностей внутренней конструкции печи. Змеевик располагают так, чтобы пламя не воздействовало на него напрямую, а нагрев осуществлялся посредством дымовых газов.
  • Плоский теплообменник – устройство более сложное по сравнению с предыдущим. Плоский теплообменник для банной печи, выглядит как две полых тарелки, соединенных между собой. По теплоэффективности, конструкция превосходит змеевик, используется в современных моделях печного оборудования.
  • Встроенный бак – в печи изготавливается отдельная емкость, устанавливаемая сверху топочной камеры. Встроенный горизонтальный теплообменник быстро нагревается и сохраняет температуру, пока печь остается горячей.
  • Водяная рубашка – представляет полость, окружающую всю топочную камеру и дымовые каналы. Конструкция часто используется при производстве твердотопливных котлов, но не получила широкого применения при изготовлении банных печек.


Принцип работы интегрированного теплообменника в банной печи заключается в следующем. Спираль или пластина разогреваются от дымовых газов, температура которых достигает 450-500°С. При нагреве возникает давление, заставляющее теплоноситель циркулировать в системе обогрева. В схемах, где используется бойлер косвенного нагрева, ГВС подогревается за счет тепла отопления.

Самоварного типа

Установка теплообменника на банную печь – бюджетное решение проблемы ГВС и отопления. Водогрейное устройство изготавливается двумя способами:

  • Змеевик – на дымоходную трубу устанавливается змеевик из алюминия или меди. Для систем с естественной циркуляцией, вплоть до накопительной емкости или водораспределительных кранов, размеры змеевика не должны превышать 3 м. Оптимальные размеры теплообменника с принудительной циркуляцией, 5 м.
  • Устройство теплообменника самоварного типа – специалисты сходятся во мнении, что именно такая конструкция оптимально подходит для бани. Горячая вода для душа готовится постепенно, предотвращается закипание жидкости.


Движение воды в теплообменнике самоварного типа происходит по естественным физическим законам. Нагретая жидкость поднимается вверх, в емкости создается давление.

Оптимальный объем теплообменника самоварного типа выбирают так, чтобы вода достигала необходимой температуры, после 2-3 часов интенсивного горения. Конструкция оптимально подходит для обеспечения водоснабжения горячей водой.

Какой теплообменник выбрать для печи в баню

При выборе конструкции теплообменника, учитывают преимущества и недостатки каждого вида. На подбор подходящего устройства влияет целевое предназначение и необходимая производительность:

  • Печь для бани со встроенным теплообменником – используется для одновременного обогрева и горячего водоснабжения. Печи длительного горения, работающие в режиме газогенерации, не могут обеспечить необходимую теплоотдачу при установке навесного бака. Причина этого в том, что дымовые газы имеют меньшую температуру нагрева.
    Если планируется установить печку длительного горения, альтернативы встроенному змеевику или пластинчатой конструкции, нет. Эффективное отопление в бане возможно только от печи с встроенным теплообменником.
  • Печь для бани с водонагревателем самоварного типа – отличает высокая производительность горячей воды, но для отопления, бак, надеваемый на дымоход, не сильно подходит по техническим характеристикам.


Выбирая, что установить, встроенный теплообменник или самоварного типа, учитывают особенности их эксплуатации. Для одновременного отопления и обеспечения горячей воды, лучше подойдет змеевик, пластинчатый теплосъемник или водяная рубашка. Исключительно для ГВС, лучше установить водонагревательную емкость самоварного типа.

Как установить теплообменник в печь

Встроенный теплообменник – монтируют на заводе, барабанного типа – устанавливается на трубу дымохода. Баки изготавливают разного внутреннего диаметра, поэтому, монтаж не требует много усилий и проводится одновременно с выводом дымоходной трубы. Заводские емкости поставляются с вместимостью от 20 до 80 л.

Сложность заключается в подключении батарей от печи. На корпусе расположены специальные отводы для подачи и обратки теплоносителя, к которым подсоединяются трубы системы отопления.

Работы выполняют с соблюдением следующих рекомендаций:

  • Трубы для подключения к теплообменнику. Температура теплоносителя часто превышает 85-100°С. Пластик, при таком нагреве, может деформироваться, поэтому его не используют. Для теплообменника надо использовать трубы из стали, подойдет медь.
  • Подключение батарей – при естественной циркуляции длина трубы от корпуса печи, не должна превышать 10 м.
  • Установка циркуляционного оборудования – системы отопления с принудительной циркуляцией устанавливаются для больших отапливаемых помещений, зачастую используются в промышленных банях.
  • Диаметр трубы теплообменника – производители четко прописывают в технической документации размер и шаг резьбы, облегчающий подбор трубы для монтажа. Диаметр трубопровода в системе отопления, при необходимости можно увеличить, но не уменьшить.

Использовать печь с встроенным теплообменником без воды, запрещается. Жидкость служит теплоотводящим элементом, охлаждающим контур. Без теплоносителя, всего после нескольких топок, наблюдается деформация и прогорание металла, после чего печь приходит в негодность.

[media=https://www.youtube.com/watch?v=KNBmIRYBoxw

[media=https://www.youtube.com/watch?v=Eh3VBkigyXw

Какие печи для бани лучше – с контуром или без

В традиционных банных печах не использовался теплообменник в обычном понимании этого слова. В каменках устанавливали встроенный бак с нижним или верхним подключением, предназначенный для нагрева воды. Позже, появился съемный теплообменник, устанавливаемый на дымоход.

За определенный период эксплуатации, потребители смогли выделить слабые и сильные стороны печки с водогрейным контуром. Узнать о них можно, внимательно изучив отзывы о теплообменниках.

В качестве недостатков выделяют:

  • Шум в теплообменнике – спустя несколько месяцев после установки наблюдается гул во время растопки печи. Происходит это по причине зарастания змеевика. Сужение диаметра трубы приводит к быстрому нагреванию и закипанию теплоносителя, что и становится причиной шума.
  • Требования, связанные с установкой – при естественной циркуляции теплоносителя, для нормальной работы печи потребуется, чтобы трубы в системе отопления были смонтированы со строгим соблюдением наклонов. Убрать воздушную пробку из труб достаточно сложно, придется при максимальном нагреве топить печку несколько часов подряд.
  • Требование в регулярном обслуживании. Нагрев воды через теплообменник связан с необходимостью чистить и промывать внутреннюю полость змеевика, по крайней мере один раз каждый отопительный сезон.


В зимний период, после каждого посещения и растопки печи, потребуется убрать воду из внутреннего теплообменника, что также доставляет неудобство.

Банные печи с водяным контуром получили широкое применение в промышленных целях. Бытовые модели не получили широкого распространения, за исключением водонагревателей самоварного типа, устанавливаемых на трубу.

Популярность моделей с встроенным контуром ограничивает то, что они не могут работать без теплоносителя. Отечественный покупатель отдает предпочтение традиционным печам и модификациям с водонагревательным баком, монтируемым на дымоход.

Теплообменник Сравнение безбаквальных водонагревателей

Для теплообменников безбаковых водонагревателей, как первичных, так и вторичных, используются различные материалы. В этом руководстве по безбаклевым теплообменникам рассматриваются:

Сравним варианты теплообменника безбакерного водонагревателя.

Что такое теплообменник?

Как следует из названия, теплообменник - это среда, часть, через которую тепло сгорания передается воде.Теплообменники постоянно нагреваются до 199 000 БТЕ тепла, что превышает мощность большинства газовых печей. Они также охлаждаются холодной водой, равной 30 ° F, текущей по окружающей их трубе. В результате эти детали должны быть чрезвычайно прочными и устойчивыми к трещинам, вызванным нагревом и охлаждением. Они также должны очень хорошо проводить тепло. Теплообменник называется первичным теплообменником, если блок также имеет вторичный теплообменник.

Что такое вторичный теплообменник?

Вторичные теплообменники используются в газовых безбаквальных водонагревателях, газовых печах, котлах и других газовых системах, работающих на природном газе и пропане, с конденсационной технологией.Их цель - повысить эффективность теплопередачи, часто с низких или средних 80 до средних и высоких 90. В газовых водонагревателях это достигается за счет использования горячих дымовых газов для нагрева поступающей воды перед выпуском газов. В этом заключается различие между конденсационными и неконденсирующими водонагревателями без резервуара.

Дополнительную информацию можно найти в нашем Руководстве по покупке безрезервуарного водонагревателя. Вы можете найти все руководство полезным, или вы можете использовать поле навигации по содержимому вверху, чтобы перейти к разделу «Газовые водонагреватели: с конденсацией или без конденсации».

  • Плюсы: Вторичные теплообменники настолько эффективны, что воздухообменники с ними могут вентилироваться через стену с использованием ПВХ, а не через крышу с использованием металла, поскольку в выхлопных газах остается мало тепла.
  • Минусы: Выхлопные газы очень кислые, поэтому они разрушают некоторые металлы.

Материалы теплообменника с плюсами и минусами

Бестакельные теплообменники изготавливаются из нескольких металлов и сплавов. В этом списке указаны металлы, долговечность, устойчивость к коррозии и другие достоинства и недостатки.

Медь:

Это самый распространенный металл, используемый в теплообменниках всех производителей. Металл доступен по цене по сравнению с другими вариантами, но его преимущества выходят за рамки стоимости. У него самая высокая (лучшая) теплопроводность из всех металлов - 401, что примерно в 20 раз выше, чем у нержавеющей стали, поэтому тепло передается быстро. Медные теплообменники также очень хорошо справляются с расширением и сжатием. Единственный недостаток меди состоит в том, что она медленно растворяется под действием кислотности дымовых газов, а также снижает ее проводимость.По этим причинам его нельзя использовать во вторичных теплообменниках.

В нашем обзоре безрезервуарных водонагревателей руководства по Takagi, EcoSmart и Rheem относятся к числу тех, которые известны использованием медных первичных теплообменников.

Медный сплав:

Нержавеющая сталь содержит немного меди, поэтому это медный сплав, но содержание меди не такое высокое, как в медном сплаве с металлической маркировкой. Преимущество медного сплава заключается в том, что он обеспечивает отличную теплопроводность благодаря меди, но он гораздо лучше сопротивляется коррозии, чем чистая медь.Конденсационные водонагреватели Takagi относятся к числу тех, у которых есть первичные теплообменники из медного сплава.

Алюминий:

Этот металл обладает множеством хороших качеств, но не является лучшим ни в одной категории. Он легче меди и нержавеющей стали. Его рейтинг теплопроводности составляет 237, то есть примерно на 40% меньше, чем у меди, но на 1000% больше, чем у нержавеющей стали. Он лучше сопротивляется коррозии, чем медь, поскольку образует собственный оксидный слой, который защищает его от кислотности. Некоторые установки Bosch имеют алюминиевые вторичные теплообменники, включая Bosch Therm C 1210ES и Greentherm C950ES Series.

Нержавеющая сталь:

Почти Все вторичные теплообменники изготовлены из нержавеющей стали , поскольку они должны обладать высокой устойчивостью к кислотности выхлопных газов сгорания. Исключением являются агрегаты серии Noritz NRC98 с коммерческими медными теплообменниками.

Существуют различные марки нержавеющей стали, но не все производители раскрывают, какой тип они используют.

Takagi использует нержавеющую сталь 316L, морскую нержавеющую сталь, подходящую для солевых сред.«16» относится к 16% хрома в смеси.

Noritz использует теплообменники из нержавеющей стали STS 304. STS304 - это европейское название нержавеющей стали A2 или 18/10, содержащей около 18% хрома и около 10% никеля.

Navien использует нержавеющую сталь для обоих теплообменников, а не только для вторичных теплообменников. Это обеспечивает лучшую коррозионную стойкость, при этом обеспечивая рейтинг эффективности до 0,97 UEF, один из самых высоких в отрасли. Это одна из причин, по которой Navien с комфортом предлагает лучшую в отрасли 15-летнюю гарантию на теплообменник, длина которой соответствует Takagi и Bosch.

Модели Noritz EZ111 и EZ98 также имеют двойные теплообменники из нержавеющей стали, хотя гарантия на них составляет всего 12 лет.

Какой материал лучше всего подходит для теплообменников?

Как мы уже отмечали, у каждого есть свои плюсы и минусы. По невысокой стоимости и теплопроводности медь - топ. Для борьбы с коррозией нержавеющую сталь нельзя бить.

У нас есть две рекомендации по этому поводу, и обе относятся к конденсационным безбактовым нагревателям:

1). Если вы покупаете проточный водонагреватель на конденсирующем газе, избегайте моделей без вторичных теплообменников из нержавеющей стали.

2). Если ваша цель - более низкая стоимость, подойдут первичные теплообменники из меди или сплавы. Если вы готовы платить больше, чтобы повысить надежность, лучше всего подойдут двойные теплообменники из нержавеющей стали.

Кредиты изображений: stanleyplumbing.net

.

Страница не найдена | MIT

Перейти к содержанию ↓
  • Образование
  • Исследовательская работа
  • Инновации
  • Прием + помощь
  • Студенческая жизнь
  • Новости
  • Выпускников
  • О MIT
  • Подробнее ↓
    • Прием + помощь
    • Студенческая жизнь
    • Новости
    • Выпускников
    • О MIT
Меню ↓ Поиск Меню Ой, похоже, мы не смогли найти то, что вы искали!
Попробуйте поискать что-нибудь еще! Что вы ищете? Увидеть больше результатов

Предложения или отзывы?

.

ТЕПЛООБМЕННИКИ

Теплообменник - это устройство, используемое для передачи тепла между двумя или более жидкостями. Жидкости могут быть одно- или двухфазными и, в зависимости от типа теплообменника, могут быть разделены или находиться в прямом контакте. Устройства, в которых используются источники энергии, такие как стержни ядерного топлива или огневые нагреватели, обычно не считаются теплообменниками, хотя многие принципы, заложенные в их конструкции, одинаковы.

Чтобы обсудить теплообменники, необходимо дать некоторую форму категоризации.Обычно используются два подхода. Первый рассматривает конфигурацию потока в теплообменнике, а второй основан на классификации типа оборудования в первую очередь по конструкции. Оба рассмотрены здесь.

Классификация теплообменников по конфигурации потока

Существует четыре основных конфигурации потока:

На рисунке 1 показан идеализированный противоточный теплообменник, в котором две жидкости текут параллельно друг другу, но в противоположных направлениях.Этот тип организации потока позволяет максимально изменить температуру обеих жидкостей и, следовательно, является наиболее эффективным (где эффективность - это количество фактически переданного тепла по сравнению с теоретическим максимальным количеством тепла, которое может быть передано).

Рисунок 1. Противоток.

В теплообменниках с прямоточным потоком потоки текут параллельно друг другу и в том же направлении, как показано на рисунке 2. Это менее эффективно, чем противоток, но обеспечивает более равномерную температуру стенок.

Рисунок 2. Попутный поток.

По эффективности теплообменники с перекрестным потоком занимают промежуточное положение между противоточными и параллельными теплообменниками. В этих установках потоки текут под прямым углом друг к другу, как показано на рисунке 3.

Рисунок 3. Поперечный поток.

В промышленных теплообменниках часто встречаются гибриды вышеуказанных проточных типов. Примерами являются комбинированные теплообменники с поперечным / противотоком и многопроходные теплообменники.(См., Например, рисунок 4.)

Рис. 4. Поперечный / противоточный поток.

Классификация теплообменников по конструкции

В этом разделе теплообменники классифицируются в основном по их конструкции, Garland (1990) (см. Рисунок 5). Первый уровень классификации - разделение типов теплообменников на рекуперативные и регенеративные. Рекуперативный теплообменник имеет отдельные пути потока для каждой жидкости, и жидкости протекают одновременно через теплообменник, обмениваясь теплом через стенку, разделяющую пути потока.Рекуперативный теплообменник имеет единственный путь потока, по которому попеременно проходят горячие и холодные жидкости.

Рисунок 5. Классификация теплообменников.

Рекуперативные теплообменники

В регенеративном теплообменнике путь потока обычно состоит из матрицы, которая нагревается, когда горячая жидкость проходит через нее (это известно как «горячий удар»). Это тепло затем передается холодной жидкости, когда она протекает через матрицу («холодный удар»).Регенеративные теплообменники иногда называют емкостными теплообменниками . Хороший обзор регенераторов дает Walker (1982).

Регенераторы в основном используются для рекуперации тепла газа / газа на электростанциях и в других энергоемких отраслях. Два основных типа регенераторов - статические и динамические. Оба типа регенераторов являются кратковременными в эксплуатации, и, если при их проектировании не уделить должного внимания, обычно происходит перекрестное загрязнение горячего и холодного потоков.Однако использование регенераторов, вероятно, расширится в будущем, поскольку предпринимаются попытки повысить энергоэффективность и утилизировать больше низкопотенциального тепла. Однако, поскольку регенеративные теплообменники, как правило, используются для специальных применений, рекуперативные теплообменники более распространены.

Рекуперативные теплообменники

Существует много типов рекуперативных теплообменников, которые можно в широком смысле сгруппировать в непрямой контакт, прямой контакт и специальные. В теплообменниках непрямого контакта теплоносители разделяются с помощью трубок, пластин и т. Д.. Теплообменники с прямым контактом не разделяют жидкости, обмениваясь теплом, и фактически полагаются на то, что жидкости находятся в тесном контакте.

В этом разделе кратко описаны некоторые из наиболее распространенных типов теплообменников, и они расположены в соответствии с классификацией, приведенной на рисунке 5.

В этом типе пары разделены стенкой, обычно металлической. Примерами являются трубчатые теплообменники, см. Рисунок 6, и пластинчатые теплообменники, см. Рисунок 7.

Трубчатые теплообменники очень популярны из-за гибкости, которую проектировщик должен учитывать в широком диапазоне давлений и температур.Трубчатые теплообменники можно разделить на несколько категорий, из которых кожухотрубный теплообменник является наиболее распространенным.

Кожухотрубный теплообменник состоит из ряда трубок, установленных внутри цилиндрической оболочки. На рисунке 8 показан типичный блок, который можно найти на нефтехимическом заводе. Две жидкости могут обмениваться теплом, одна жидкость течет по внешней стороне трубок, а вторая жидкость течет по трубкам. Жидкости могут быть одно- или двухфазными и могут течь в параллельном или перекрестном / противотоке.Кожухотрубный теплообменник состоит из четырех основных частей:

  • Передняя часть - это место, где жидкость входит в трубную часть теплообменника.

  • Задний конец - это то место, где жидкость со стороны трубы выходит из теплообменника или где она возвращается в передний коллектор в теплообменниках с несколькими проходами со стороны трубы.

  • Пучок труб - состоит из трубок, трубных решеток, перегородок, стяжек и т. Д. Для удержания пучка вместе.

  • Кожух - содержит пучок труб.

Популярность кожухотрубных теплообменников привела к разработке стандарта для их обозначения и использования. Это стандарт ассоциации производителей трубчатых теплообменников (TEMA). Обычно кожухотрубные теплообменники изготавливаются из металла, но для специальных применений (например, с использованием сильных кислот в фармацевтических препаратах) могут использоваться другие материалы, такие как графит, пластик и стекло. Также нормально, чтобы трубки были прямыми, но в некоторых криогенных приложениях используются спиральные или змеевики Хэмпсона .Простая форма кожухотрубного теплообменника - это двухтрубный теплообменник. Этот теплообменник состоит из одной или нескольких трубок, содержащихся внутри трубы большего размера. В наиболее сложной форме многотрубный двухтрубный теплообменник мало отличается от кожухотрубного теплообменника. Однако двухтрубные теплообменники, как правило, имеют модульную конструкцию, поэтому несколько блоков могут быть соединены болтами для достижения требуемой нагрузки. Книга Э.А.Д. Saunders [Saunders (1988)] дает хороший обзор трубчатых теплообменников.

К другим типам трубчатых теплообменников относятся:

  • Печи - технологическая жидкость проходит через печь в прямых или спирально намотанных трубах, а нагрев осуществляется горелками или электрическими нагревателями.

  • Пластинчатые трубы - в основном используются в системах рекуперации тепла и кондиционирования воздуха. Трубки обычно монтируются в какой-либо форме воздуховода, а пластины действуют как опоры и обеспечивают дополнительную площадь поверхности в виде ребер.

  • С электрическим нагревом - в этом случае жидкость обычно течет по внешней стороне электрически нагреваемых трубок (см. Джоулев нагрев).

  • Теплообменники с воздушным охлаждением состоят из пучка труб, вентиляторной системы и несущей конструкции. Трубки могут иметь ребра различного типа, чтобы обеспечить дополнительную площадь поверхности со стороны воздуха. Воздух либо всасывается через трубы вентилятором, установленным над пучком (принудительная тяга), либо продувается через трубы вентилятором, установленным под пучком (принудительная тяга). Как правило, они используются в местах, где есть проблемы с получением достаточного количества охлаждающей воды.

  • Тепловые трубы, сосуды с мешалкой и теплообменники из графитовых блоков можно рассматривать как трубчатые или помещать в Рекуперативные «Особые предложения». Тепловая труба состоит из трубы, материала фитиля и рабочей жидкости. Рабочая жидкость поглощает тепло, испаряется и переходит на другой конец тепловой трубки, где она конденсируется и выделяет тепло. Затем жидкость под действием капилляров возвращается к горячему концу тепловой трубы для повторного испарения. Сосуды с мешалкой в ​​основном используются для нагрева вязких жидкостей.Они состоят из емкости с трубками внутри и мешалки, такой как пропеллер или ленточный винтовой импеллер. Трубки несут горячую жидкость, а мешалка вводится для обеспечения равномерного нагрева холодной жидкости. Теплообменники с угольным блоком обычно используются, когда необходимо нагреть или охладить агрессивные жидкости. Они состоят из твердых блоков углерода, в которых просверлены отверстия для прохождения жидкости. Затем блоки скрепляются болтами вместе с коллекторами, образуя теплообменник.

Пластинчатые теплообменники отделяют жидкости, обменивающиеся теплом, с помощью пластин.Обычно они имеют улучшенные поверхности, такие как ребра или тиснение, и скрепляются вместе болтами, припаяны или свариваются. Пластинчатые теплообменники в основном используются в криогенной и пищевой промышленности. Однако из-за высокого отношения площади поверхности к объему, малого количества жидкостей и способности обрабатывать более двух паров они также начинают использоваться в химической промышленности.

Пластинчатые и рамные теплообменники состоят из двух прямоугольных концевых элементов, которые удерживают вместе несколько рельефных прямоугольных пластин с отверстиями на углу для прохождения жидкостей.Каждая из пластин разделена прокладкой, которая герметизирует пластины и обеспечивает поток жидкости между пластинами, см. Рис. 9. Этот тип теплообменника широко используется в пищевой промышленности, поскольку его можно легко разобрать для очистки. Если утечка в окружающую среду вызывает беспокойство, можно сварить две пластины вместе, чтобы гарантировать, что жидкость, протекающая между сваренными пластинами, не сможет протечь. Однако, поскольку некоторые прокладки все еще присутствуют, утечка все еще возможна. Паяные пластинчатые теплообменники предотвращают возможность утечки за счет пайки всех пластин вместе, а затем приваривания входных и выходных отверстий.

Рисунок 6. Классификация трубчатых теплообменников.

Рисунок 7. Классификация пластинчатого теплообменника.

Рисунок 8. Кожухотрубный теплообменник.

Рисунок 9. Пластинчато-рамный теплообменник.

Пластинчато-ребристые теплообменники состоят из ребер или прокладок, зажатых между параллельными пластинами. Ребра могут быть расположены так, чтобы допускать любую комбинацию поперечного или параллельного потока между соседними пластинами. Также возможно пропустить до 12 потоков жидкости через один теплообменник за счет тщательного расположения коллекторов.Обычно они изготавливаются из алюминия или нержавеющей стали и спаяны вместе. Их основное применение - сжижение газа из-за их способности работать с близкими температурами.

Пластинчатые теплообменники в некоторых отношениях аналогичны кожухотрубным. Прямоугольные трубы со скругленными углами уложены друг на друга, образуя пучок, который помещается внутри оболочки. Одна жидкость проходит через трубки, тогда как жидкость течет параллельно через промежутки между трубками.Они, как правило, используются в целлюлозно-бумажной промышленности, где требуются большие проточные каналы.

Спиральные пластинчатые теплообменники образуются путем наматывания двух плоских параллельных пластин вместе в змеевик. Затем концы уплотняются прокладками или свариваются. Они в основном используются с вязкими, сильно загрязняющими жидкостями или жидкостями, содержащими частицы или волокна.

В этой категории теплообменников не используется поверхность теплопередачи, из-за чего она часто дешевле, чем косвенные теплообменники.Однако, чтобы использовать теплообменник прямого контакта с двумя жидкостями, они должны быть несмешиваемыми, или, если будет использоваться одна жидкость, она должна претерпеть фазовый переход. (См. Прямая контактная теплопередача.)

Наиболее легко узнаваемая форма теплообменника с прямым контактом - градирня с естественной тягой, которая используется на многих электростанциях. Эти агрегаты состоят из большой примерно цилиндрической оболочки (обычно более 100 м в высоту) и насадки внизу для увеличения площади поверхности. Охлаждаемая вода распыляется на набивку сверху, в то время как воздух проходит через дно набивки и поднимается вверх через башню за счет естественной плавучести.Основная проблема с этим и другими типами градирен с прямым контактом - это постоянная необходимость восполнения подачи охлаждающей воды за счет испарения.

Конденсаторы прямого контакта иногда используются вместо трубчатых конденсаторов из-за их низких капитальных затрат и затрат на обслуживание. Существует множество вариантов конденсатора прямого контакта. В простейшей форме охлаждающая жидкость разбрызгивается сверху емкости над паром, поступающим сбоку емкости. Затем конденсат и охлаждающая жидкость собираются внизу.Большая площадь поверхности распылителя гарантирует, что они являются достаточно эффективными теплообменниками.

Закачка пара используется для нагрева жидкости в резервуарах или в трубопроводах. Пар способствует передаче тепла за счет турбулентности, создаваемой впрыском, и передает тепло путем конденсации. Обычно конденсат не собирается.

Прямой нагрев в основном используется в сушилках, где влажное твердое вещество сушится путем пропускания его через поток горячего воздуха. Другой вид прямого нагрева - это горение под водой.Он был разработан в основном для концентрирования и кристаллизации коррозионных растворов. Жидкость испаряется пламенем, и выхлопные газы направляются вниз в жидкость, которая находится в резервуаре.

Воздухоохладитель с мокрой поверхностью в некоторых отношениях похож на теплообменник с воздушным охлаждением. Однако в устройствах этого типа вода распыляется по трубкам, а вентилятор всасывает воздух и воду через пучок труб. Вся система закрыта, и теплый влажный воздух обычно выводится в атмосферу.

Скребковые теплообменники состоят из емкости с рубашкой, через которую проходит жидкость, и вращающегося скребка, который непрерывно удаляет отложения с внутренних стенок емкости. Эти агрегаты используются в пищевой и фармацевтической промышленности в тех случаях, когда отложения образуются на нагретых стенках сосуда с рубашкой.

Статические регенераторы или регенераторы с неподвижным слоем не имеют движущихся частей, кроме клапанов. В этом случае горячий газ проходит через матрицу в течение фиксированного периода времени, в конце которого происходит реверсирование, горячий газ отключается, а холодный газ проходит через матрицу.Основная проблема с этим типом агрегата состоит в том, что и горячий, и холодный поток прерывистый. Чтобы преодолеть это и обеспечить непрерывную работу, требуются по крайней мере два статических регенератора или можно использовать роторный регенератор.

В роторном регенераторе насадка цилиндрической формы вращается вокруг оси цилиндра между парой газовых уплотнений. Горячий и холодный газ протекает одновременно по каналам с обеих сторон газовых уплотнений и через вращающуюся насадку. (См. Рекуперативные теплообменники.)

Термический анализ любого теплообменника включает решение основного уравнения теплопередачи.

(1)

Это уравнение вычисляет количество тепла, передаваемого через область dA, где T h и T c - локальные температуры горячей и холодной жидкости, α - местный коэффициент теплопередачи, а dA - локальная дополнительная площадь, на которой α основано. Для плоской стены

(2)

где δ w - толщина стенки, а λ w - ее теплопроводность.

Для однофазного обтекания стенки α для каждого из потоков является функцией Re и Pr. Когда происходит конденсация или кипение, α также может зависеть от разницы температур. Как только коэффициент теплопередачи для каждого потока и стены известен, общий коэффициент теплопередачи U определяется как

(3)

где сопротивление стенки r w равно 1 / α w . Общая скорость теплопередачи между горячей и холодной текучими средами тогда определяется выражением

(4)

Это уравнение предназначено для постоянных температур и коэффициентов теплопередачи.В большинстве теплообменников это не так, поэтому используется другая форма уравнения

(5)

где - общая тепловая нагрузка, U - средний общий коэффициент теплопередачи, а ΔT M - средняя разница температур. Расчет ΔT M и отказ от предположения о постоянном коэффициенте теплопередачи описаны в разделе «Средняя разница температур».

Расчет U и ΔT M требует информации о типе теплообменника, геометрии (например,g., размер проходов в пластине или диаметр трубы), ориентация потока, чистый противоток или поперечный поток и т. д. Затем можно рассчитать общую нагрузку с использованием предполагаемого значения AT и сравнить с требуемой нагрузкой. Затем можно внести изменения в предполагаемую геометрию и U, ΔT M и пересчитать, чтобы в конечном итоге перейти к решению, которое равно требуемой нагрузке. Однако при выполнении термического анализа на каждой итерации также следует проверять, не превышен ли допустимый перепад давления.Компьютерные программы, такие как TASC от HTFS (Heat Transfer and Fluid Flow Service), автоматически выполняют эти вычисления и оптимизируют конструкцию.

Механические аспекты

Все типы теплообменников должны подвергаться механической конструкции в той или иной форме. Любой теплообменник, работающий при давлении выше атмосферного, должен быть спроектирован в соответствии с местным кодом конструкции сосуда под давлением , например ASME VIII (Американское общество инженеров-механиков) или BS 5500 (Британский стандарт).Эти нормы определяют требования к сосудам высокого давления, но не касаются каких-либо специфических особенностей конкретного типа теплообменника. В некоторых случаях для определенных типов теплообменников существуют специальные стандарты. Два из них перечислены ниже, но в целом отдельные производители определяют свои собственные стандарты.

ССЫЛКИ

Гарланд, У. Дж. (1990) Частное сообщение.

Уокер, Г. (1982) Industrial Heat Exchangers-A Basic Guide , Hemisphere Publishing Corporation.

Rohsenow, W. M. и Hartnett, J. P. (1973) Handbook of Heat Transfer , New York: McGraw-Hill Book Company. DOI: 10.1016 / 0017-9310 (75)

-9

Сондерс, Э. А. Д. (1988) Теплообменники - выбор, проектирование и изготовление, Longman Scientific and Technical. DOI: 10.1016 / 0378-3820 (89)

-5

Ассоциация производителей трубчатых теплообменников, (1988 г.) (ТЕМА), седьмое издание. Кожухотрубные теплообменники .

Американский институт нефти (API) 661: Теплообменники с воздушным охлаждением для нефтяной промышленности .

.Промышленный теплообменник

: эксплуатация и техническое обслуживание для минимизации загрязнения и коррозии

1. Введение

Теплообменник играет важную роль в промышленном применении. Он применяется для нагрева и охлаждения крупных промышленных технологических жидкостей [1]. Теплообменник представляет собой динамическую конструкцию, которая может быть адаптирована к любому промышленному процессу в зависимости от температуры, давления, типа жидкости, фазового потока, плотности, химического состава, вязкости и многих других термодинамических свойств [2, 3].В связи с глобальным энергетическим кризисом эффективная рекуперация или рассеивание тепла стала жизненно важной задачей для ученых и инженеров [4].

Теплообменники предназначены для оптимизации площади поверхности стенки между двумя жидкостями для максимального повышения эффективности при минимальном сопротивлении потоку жидкости через теплообменники при ограничении стоимости материалов. Рабочие характеристики теплообменных поверхностей могут быть улучшены за счет добавления гофр или ребер в теплообменник, которые увеличивают площадь поверхности и могут направлять поток жидкости или вызывать турбулентность [5].Эффективность промышленных теплообменников можно контролировать в режиме онлайн, отслеживая общий коэффициент теплопередачи на основе его температуры, которая имеет тенденцию к снижению со временем из-за загрязнения [6].

Возможное повреждение оборудования, вызванное образованием накипи, может быть очень дорогостоящим, если обработанная вода не обрабатывается правильно. В промышленности для очистки воды обычно используются химические вещества. В США химикаты на сумму 7,3 миллиарда долларов в год выбрасываются в воздух, сбрасываются в реки и захоронены на свалках каждый год.Сорок процентов этих химикатов закупается промышленностью для борьбы с накипью в градирнях, котлах и другом теплопередающем оборудовании. Этот процент также представляет собой токсичные отходы на сумму более 2 миллиардов долларов, которые составляют триллион галлонов загрязненной воды, ежегодно сбрасываемой в землю, которая принадлежит всем нам.

Техническое обслуживание загрязненных трубчатых теплообменников может выполняться несколькими методами, такими как кислотная очистка, пескоструйная очистка, струя воды под высоким давлением, очистка пули или буровых штанг.В крупномасштабных системах водяного охлаждения для теплообменников обработка воды, такая как очистка, добавление химикатов, каталитический подход и т. Д., Используются для минимизации загрязнения теплообменного оборудования [7]. Другие процессы очистки воды также используются в паровых системах для электростанций для минимизации загрязнения и коррозии теплообменника и другого оборудования. Большинство химикатов и добавок, используемых для уменьшения обрастания и коррозии, опасны для окружающей среды [8]. Итак, настало время применять химические вещества, безопасные для окружающей среды [9, 10, 11].

2. О промышленном теплообменнике

Промышленный теплообменник - это теплообменное оборудование, в котором используется процесс обмена тепловой энергией между двумя или более средами, имеющими разную температуру. Промышленные теплообменники применяются в различных промышленных приложениях, таких как производство электростанций, нефтегазовая промышленность, химические перерабатывающие предприятия, транспорт, альтернативные виды топлива, криогенная промышленность, кондиционирование воздуха и охлаждение, рекуперация тепла и другие отрасли.Кроме того, теплообменники - это оборудование, всегда тесно связанное с нашей повседневной жизнью, например, испарители, воздухоподогреватели, автомобильные радиаторы, конденсаторы и маслоохладители. В большинстве теплообменников поверхность теплообмена разделяет жидкость, которая включает в себя широкий диапазон различных конфигураций потока для достижения желаемых характеристик в различных применениях. Теплообменники можно классифицировать по-разному. Как правило, промышленные теплообменники классифицируются в соответствии с конструкцией, процессами переноса, степенью компактности поверхности, схемами потока, схемами прохода, фазой технологических жидкостей и механизмами теплопередачи, как показано на рисунке 1.

Рисунок 1.

Классификация промышленных теплообменников [12].

3. Основные концепции конструкции теплообменника

Концепции конструкции теплообменника должны соответствовать нормальным технологическим требованиям, указанным в условиях эксплуатации для сочетания некорродированных и корродированных условий, а также чистых и загрязненных условий. Одним из важнейших критериев конструкции теплообменника является то, что теплообменник должен быть спроектирован таким образом, чтобы его было легко обслуживать, что обычно подразумевает очистку или замену деталей, трубок, фитингов и т. Д.повреждены старением, вибрацией, коррозией или эрозией в течение всего периода эксплуатации.

Следовательно, конструкция теплообменника должна быть как можно более простой, особенно если ожидается сильное загрязнение. За счет минимизации температуры в сочетании с выбором скорости жидкости и снижением концентрации предшественников загрязняющих веществ снижается вероятность потенциального загрязнения. Кроме того, должна быть разрешена самая высокая скорость потока в условиях падения давления и эрозии потока. Кроме того, выбор материала при ограниченных затратах замедляет накопление отложений и позволяет сократить время пребывания.Он также должен быть совместимым с точки зрения pH, коррозии и не только с теплообменником, но также с точки зрения теплового оборудования и линий передачи теплообменника.

4. Обрастание

Обрастание всегда определяется как образование и накопление отложений нежелательных материалов на поверхностях технологического оборудования. Эти обычно материалы с очень низкой теплопроводностью образуют изоляцию на поверхности, которая может чрезвычайно ухудшить характеристики поверхности по передаче тепла при разнице температур, для которой она была разработана [13].Вдобавок к этому засорение увеличивает сопротивление потоку жидкости, что приводит к более высокому перепаду давления в теплообменнике. На поверхностях теплопередачи могут возникать многие типы загрязнения, например, кристаллизационное загрязнение, загрязнение твердыми частицами, коррозионное загрязнение, загрязнение химическими реакциями, биологическое загрязнение и загрязнение отверждением [14]. Загрязнение может иметь очень дорогостоящий эффект в промышленности, что в конечном итоге увеличивает расход топлива, прерывает работу, производственные потери и увеличивает затраты на техническое обслуживание [15].

Обрастание состоит из пяти стадий, которые можно кратко охарактеризовать как начало обрастания, перенос на поверхность, прикрепление к поверхности, удаление с поверхности и старение на поверхности [16]. Есть несколько параметров, влияющих на факторы загрязнения, такие как pH [9], скорость [17], объемная температура жидкости [18], температура поверхности теплопередачи, структура поверхности [19] и шероховатость [20, 21].

Общий процесс загрязнения обычно считается чистым результатом двух одновременных подпроцессов: процесса осаждения и процесса удаления, как показано на рисунке 2.Как показано на Рисунке 3, рост этих отложений приводит к снижению теплопередачи теплообменника со временем. Эта проблема влияет на энергопотребление промышленных процессов и в конечном итоге вызывает промышленный сбой из-за отказа теплообменника, как показано на рисунке 4.

Рисунок 2.

Общий процесс загрязнения [22].

Рисунок 3.

Устойчивость к обрастанию в зависимости от времени [22].

Рисунок 4.

Сильное скопление отложений на трубопроводах теплообменника [24, 23].

5. Коррозия

Особенности окружающей среды, такие как почва, атмосфера, вода или водные растворы, обычно разрушают обычные металлы и сплавы. Разрушение этих металлов известно как коррозия. Приятно то, что коррозия происходит из-за электрохимического механизма. Преждевременные отказы различного оборудования вызваны коррозией в большинстве промышленных процессов и инженерных операций, что приводит к нежелательным проблемам. Сюда входят дорогостоящие поломки, внеплановый останов и увеличение затрат на техническое обслуживание.

Этот простой ухудшается в таких областях, как химическая промышленность, нефтепереработка, морские и наземные электростанции, производство бумаги, кондиционирование воздуха, холодильники, производство продуктов питания и спиртных напитков. Таким образом, общая информация и механизм коррозии вызовут большой интерес у общественности и промышленности [24]. На процесс коррозии влияют различные параметры, как показано на рисунке 5. Следовательно, эти критерии следует учитывать при проектировании теплообменников.

Рисунок 5.

Фактор, влияющий на коррозию [25].

6. Затраты, связанные с обрастанием

Помимо высокой стоимости загрязнения теплообменника, было сообщено об очень небольшом количестве работ по точному определению причин экономических штрафов из-за загрязнения. Таким образом, они объясняют стоимость разницей в конструкции и эксплуатации теплообменника. Тем не менее, надежное знание экономики обрастания желательно для оценки экономической эффективности различных стратегий смягчения [26, 27]. Общие затраты, связанные с обрастанием, включают следующее:

  1. Капитальные затраты

    Избыточная площадь поверхности, необходимая для преодоления тяжелых условий обрастания, затраты на более прочный фундамент, обеспечение дополнительных площадей и увеличение затрат на транспортировку и установку.

  2. Затраты на энергию

    Затраты на дополнительное топливо, необходимое, если загрязнение приводит к дополнительному сжиганию топлива в теплообменном оборудовании, чтобы преодолеть эффект загрязнения.

  3. Затраты на техническое обслуживание

    Затраты на удаление отложений обрастания, затраты на химикаты или другие эксплуатационные расходы на противообрастающие устройства.

  4. Себестоимость производственных потерь

    Плановые или внеплановые остановки производства из-за загрязнения теплообменников могут привести к большим производственным потерям.Эти потери часто считаются основной причиной засорения, и их очень сложно оценить.

  5. Дополнительные затраты на управление окружающей средой

    Затраты на утилизацию большого количества химикатов / добавок, используемых для уменьшения загрязнения.

В разных странах сообщается об огромных затратах на загрязнение. Steinhagen et al. сообщил о затратах на обрастание с точки зрения ВНП для некоторых стран, как представлено в таблице 1.

Страна Стоимость обрастания
млн долларов США
ВНП (1984)
млрд долларов США
Затраты на обрастание
% ВНП
США 3860–7000
8000–10 000
3634 0.12–0,22
0,28–0,35
Япония 3062 1225 0,25
Западная Германия 1533 613 0,25 –930 285 0,20–0,33
Австралия 260 173 0,15
Новая Зеландия 35 0.15
Всего индустриального мира 26,850 13 429 0,20

Таблица 1.

Расчетные затраты на загрязнение, понесенные в некоторых странах (оценка 1992 г.) [28].

7. Текущие усилия по решению проблем отложений отложений и коррозии

Было проделано много работ по уменьшению образования отложений и контролю коррозии. В последние годы было разработано множество методов борьбы с загрязнением и коррозией [29].Эти методы можно классифицировать как химические средства (ингибиторы), механические средства, изменение фаз раствора, электромагнитные поля, электростатические поля, акустические поля, ультрафиолетовое излучение, радиационная или каталитическая обработка, обработка поверхности, зеленые добавки, волокно в виде суспензии, В прошлом хромат был успешным химическим средством для защиты от коррозии и контроля роста кристаллов, пока он не был запрещен. Введен полифосфатный ингибитор коррозии вместо добавок на основе хроматов.Этот ингибитор имеет тенденцию разлагать загрязнитель в воде с высокой кальциевой жесткостью. Knudsen et al. исследовали загрязнение воды с высоким содержанием кальция, содержащей ингибитор фосфатной коррозии. Для подавления осаждения фосфата кальция использовались четыре различных сополимера, которые включают акриловую кислоту / малеиновый ангидрид (AA / MA), акриловую кислоту / гидроксипропилакрилат (AA / HPA), акриловую кислоту / сульфоновую кислоту (AA / SA) и сульфированный стирол / малеиновый ангидрид (SS / MA). Исследования проводились путем варьирования pH, температуры поверхности и скорости.В сообщенном исследовании говорится, что как AA / HPA, так и (AA / SA) были очень эффективны в ингибировании осаждения фосфата кальция и коррозии.

С другой стороны, каталитический материал, состоящий из цинка и турмалина, был исследован на предмет уменьшения загрязнения и коррозии. Tijing et al. сообщили, что материал катализатора потенциально снижает образование отложений карбоната кальция [30]. Teng et al. сообщили об аналогичном открытии каталитического материала по уменьшению воздействия сульфата кальция [31]. Более того, Tijing et al.дальнейшее расширение исследований за счет использования того же материала катализатора для уменьшения коррозии труб из углеродистой стали [31].

В прошлом большинство используемых методов, химикатов / добавок для загрязнения и уменьшения коррозии были опасны для окружающей среды. Итак, настало время применять методы экологически чистых технологий и химические подходы, безвредные для окружающей среды [9, 10, 11].

8. Снижение загрязнения с помощью зеленой технологии (каталитическое смягчение и зеленая добавка)

Физическая очистка воды (PWT) - хорошая альтернатива безопасному и эффективному методу смягчения нехимического загрязнения.Примеры PWT включают постоянные магниты [32], устройства с соленоидными катушками [33], зеленую добавку [34], а также каталитические материалы и сплавы [35].

Чтобы уменьшить образование накипи на поверхностях теплопередачи, часто используются химические добавки, но химические вещества дороги и представляют опасность для окружающей среды и здоровья. Снижение образования накипи от дегидратов сульфата кальция на поверхностях теплообменников с помощью волокон из натуральной древесной массы было проведено Кази [36] и другими в Университете Малайи. Экспериментальная работа была спроектирована и проведена для изучения использования волокна из натуральной древесной массы в качестве средства уменьшения загрязнения, как показано в Таблице 2 и на Рисунке 6.

Таблица 2.

Экспериментальная установка для уменьшения загрязнения путем включения зеленых добавок [36, 37].

Рисунок 6.

Принципиальная схема экспериментального контура потока [37, 36].

На рисунке 7 показана зависимость сопротивления обрастанию от времени для раствора сульфата кальция с различной концентрацией волокон 0,25% (1), 0,15% (2), 0,05% (3) и 0,02% кривой (4) в минеральном растворе. . Результаты показывают, что волокна в растворе замедляют засорение нагретых поверхностей, и это замедление пропорционально концентрации волокна в растворе.Индукционный период также увеличился.

Рис. 7.

Устойчивость к обрастанию как функция времени для волокна эвкалипта в перенасыщенном растворе сульфата кальция [38, 37].

9. Очистка теплообменника

Для поддержания или восстановления эффективности теплообменника часто бывает необходимо очистить теплообменники. Методы очистки можно разделить на две группы: онлайн-очистка и автономная очистка [38]. В некоторых приложениях очистка может выполняться в интерактивном режиме, чтобы поддерживать приемлемую производительность без прерывания работы.В остальных случаях необходимо использовать автономную очистку.

9.1. Оперативная очистка

Оперативная очистка обычно использует механический метод, предназначенный только для стороны трубы и не требующий разборки. Преимущества онлайн-очистки - это непрерывная работа теплообменника с надеждой на то, что не произойдет простоев, вызванных очисткой. Однако это приводит к дополнительным затратам на установку нового теплообменника или к большим затратам на модернизацию, и нет гарантии, что все трубы будут достаточно очищены.

  1. Циркуляция шариков из губчатой ​​резины [39]

    Этот метод позволяет предотвратить накопление твердых частиц, образование биопленки и осаждение продуктов коррозии и накипи. Это применимо только для потока внутри трубок.

  2. Две фазы обработки сульфатом железа

    Первая фаза включает первоначальное нанесение защитной пленки. Вторая фаза включает в себя поддержание пленки, которая в противном случае была бы разрушена сдвигающим эффектом потока.

  3. Хлорирование, используемое для борьбы с биообрастанием [40]

  4. Ингибиторы образования солей [10, 41, 42]

  5. Магнитные устройства [10, 43, 44]

  6. Звуковая технология [45]

    Излучатели звука высокой и низкой частоты (рожки) используются для уменьшения загрязнения теплообменников. Использование звука гораздо менее эффективно в липких и вязких отложениях, которые обычно связаны с зашлаковыванием.

  7. Химическая очистка в режиме онлайн [46]

    Впрыск химических растворов в технологические потоки для целей очистки.

  8. Использование излучения [47]

    Радиационная стерилизация воды с микробами, использование ультрафиолетового света и гамма-лучей рассматривались давно.

9.2. Автономная очистка

Альтернативой онлайн-очистке является остановка работы и очистка теплообменника. Автономную очистку можно разделить на автономную химическую очистку или механическую очистку. Метод очистки предпочтителен без необходимости демонтажа теплообменников, но обычно необходим доступ к внутренним поверхностям.Было бы разумно рассмотреть возможность установки «резервного» теплообменника, тем самым предоставляя возможность очистить загрязненный теплообменник, одновременно поддерживая производство.

9.2.1. Механическая очистка в автономном режиме
  1. Сверление труб и установка штанг [28]

    К вращающемуся валу могут применяться устройства, включая сверла, режущие и полировальные инструменты и щетки, которые могут быть изготовлены из различных материалов, например, стали или нейлона, латуни в зависимости от от материала трубки и характера отложений.

  2. Очистка взрывчатыми веществами

    Используется для контролируемых взрывов, при которых энергия для удаления отложений передается ударной волной в воздухе, прилегающей к очищаемой поверхности, или общей вибрацией труб, вызывающей взрыв. Это относительно новое нововведение в очистке котельных. Можно начинать процесс очистки, пока конструкция еще горячая.

  3. Термический удар [48]

    Особенно быстрые изменения температуры вызывают растрескивание слоя загрязнения с возможностью отслаивания.Эта техника похожа на пропитку паром. Промывка водой уносит вытесненный материал, и ее повторяют до получения чистых поверхностей.

9.2.2. Автономная химическая очистка
  1. Ингибитор фтористоводородной, соляной, лимонной, серной кислоты или EDTA (химическое чистящее средство) для очистки от оксидов железа, отложений кальция / магния (загрязнение) и т.д. [49].

    Ингибитор фтористоводородная кислота на сегодняшний день является наиболее эффективным средством, но ее нельзя использовать, если отложения содержат более 1% (мас. / Об.) Кальция.

  2. Хлорированные или ароматические растворители с последующей промывкой подходят для тяжелых органических отложений, например смол и полимеров (загрязняющих веществ) [50].

  3. Щелочные растворы перманганата калия [51] или паровоздушное коксоудаление [52] подходят для очистки отложений углерода (загрязняющих веществ).

10. Заключение

Загрязнение и коррозия являются основными нерешенными проблемами в эксплуатации теплообменников. Хотя проблемы отложений обрастания и их влияние на экономику вызывают серьезную озабоченность, соответствующие органы по-прежнему не осведомлены об этом.Кроме того, последствия коррозии многочисленны и разнообразны, и их влияние на эффективную, надежную и безопасную работу оборудования или конструкций часто бывает более серьезным, чем простая потеря массы металла. Таким образом, настоящий документ будет способствовать продвижению заинтересованных организаций в разных странах, серьезности этой проблемы и применению возможных подходов к смягчению последствий.

Для промышленности правильный метод очистки и контроль играют важную роль в снижении производственных затрат.Себестоимость продукции значительно возрастает из-за использования химикатов, работ по техобслуживанию, простоев и потерь воды. Следовательно, соответствующие органы должны понимать важность борьбы с коррозией, очистки загрязнений и обеспечивать соблюдение определенного стандарта процедуры очистки в промышленности.

Выражение признательности

Авторы выражают признательность за грант High Impact Research Grant UM.C / 625/1 / HIR / MOHE / ENG / 45, UMRG RP012A-13AET, University Postgraduate Research Fund (PPP) (e.грамм. PG109-2015A), Ливерпульский университет Джона Мура, Соединенное Королевство и Университет Малайзии, Малайзия за поддержку в проведении этой исследовательской работы.

.

Смотрите также