Методы достижения интенсификации теплообмена в теплообменном оборудовании

Для промышленных и коммунальных предприятий одной из основных задач является повышение эффективности работы теплообменников. Решить данную проблему на основе уже установленных агрегатов возможно либо с применением уже испытанных методов, либо за счет поиска новых возможностей, способствующих интенсификации теплообмена в теплообменном оборудовании. На настоящий момент существует ряд разработанных и опробованных способов, которые позволят достигнуть стабильности работы теплообменников и увеличить их производительность.

Для увеличения теплообмена могут быть использованы следующие методы:

• Применение в теплообменных аппаратах ультразвука. Этот метод позволяет значительно повысить тепловой поток, но в то же время приводит к разгерметизации теплообменника.
• Увеличение разности температур между теплоносителем и поверхностью материала за счет увеличения температуры теплоносителя. Данный метод вполне эффективен и широко распространен, несмотря на то, что возрастающий перепад температур между поверхностью и центром объекта препятствует движению влаги к поверхности.
• Использование вибрации для теплообменных поверхностей. Вибрация позволяет увеличить теплосъем до 20% с единицы поверхности в том случае, если существуют небольшие тепловые потоки.
• Наложение пульсации давления может увеличить теплосъем с единицы поверхности до 80%. Но дело в том, что этот метод предполагает настройку теплообменника на резонансную частоту, и даже незначительное отклонение от нее полностью обесценит все усилия по интенсификации.
• Ореберение наружной области трубок. Замена труб круглого сечения в теплообменнике на витые трубы позволяет не только повысить эффективность теплообмена, но и уменьшить массу аппарата. Оребрение пучков труб увеличивает теплообменную поверхность до 20 раз, что позволяет им при сохранении размеров работать намного продуктивнее.
• Установка механических турбулизирущих вставок. Этот метод считается наиболее простым и эффективным, поскольку вставки никак не влияют на герметичность и надежность работы аппарата.

Стоит учитывать, что интенсификация теплоотдачи вызывает рост затрат энергии, необходимой для преодоления возрастающего гидравлического сопротивления. Поэтому перед тем как обращаться к методам повышения теплообмена, стоит задуматься о целесообразности данного проекта, обратившись к показателям энергетической эффективности. Не стоит забывать, что рост интенсивности теплоотдачи должен быть согласован с повышением гидравлических сопротивлений.

Дополнительные возможности

Зачастую высокая эффективность достигается за счет комбинирования различных методов. Поэтому стоит обратить особое внимание на сочетание приведенных выше приемов со стандартными и необходимыми для увеличения теплообмена правилами эксплуатации оборудования:

• Предотвращение загрязнений и профилактика аппаратов от образования солей, шлама и коррозии. Для этого применяется химическая или физическая очистка: в первом случае с использованием специальных средств очистки, во втором – путём очищения непосредственно теплоносителя от посторонних веществ или примесей, способных привести к накоплению отложений.
• Продувка труб устранит накопившиеся газы, значительно снижающие процесс теплообмена при конденсации пара.

При выборе наиболее подходящего метода стоит учитывать не только ожидаемую эффективность, но и обратиться к дополнительным факторам, таким как:

• прочность используемого оборудования,
• универсальность для различных теплоносителей,
• степень загрязняемости поверхностей,
• специфические параметры эксплуатации.

Интенсификация теплообмена также позволит сократить размеры кожухотрубных теплообменников. Разумное увеличение скорости теплообмена может быть использовано на пути к снижению размеров и массы оборудования – интенсификация позволит сократить габариты в полтора-два раза, в той же степени уменьшив и металлоемкость, сохранив при этом эффективность работы теплообменника.

Как показывает опыт различных предприятий, внедрение методов интенсификации позволят достигнуть значительного увеличения эффективности работы теплообменного оборудования. Такое улучшение ведет, в свою очередь, к заметному сокращению  эксплуатационных затрат и экономии средств предприятия.

Возможно, Вас заинтересуют:

• Пластинчатые теплообменники
• Кожухотрубные теплообменники
• Грязевики горизонтальные
• Грязевики вертикальные

теория тепла, обслуживание

09.04.2014, 10499 просмотров.