Утилизация тепла охлаждающих жидкостей – один из принципиальных качеств сбережения энергии

к.т.н. Барон В.Г., директор ООО «Теплообмен», г. Севастополь

В текущее время вопросам сбережения энергии уделяется все более пристальное внимание, все активнее изыскиваются разные варианты понижения энергозатрат, рассматриваются и реализуются, в том числе и с привлечением значимых средств, различные схемы, призванные уменьшить потребление энергии. В то же время все еще остается быстрее исключением, чем правилом отбор тепла от различного рода охлаждающих жидкостей с целью его следующего использования. Почти всегда это тепло (к огорчению, часто низкопотенциальное) в множествах рассеивается в окружающую среду через градирни, системы разомкнутого водяного остывания и просто методом конвективного термообмена с окружающим воздухом. В конечном итоге происходит термическое загрязнение среды, непроизводительно расходуются средства на создание таких, отметим – не дешевеньких, систем, и, главное, бесцельно тратится энергия, которую параллельно, часто для покрытия нужд такого же потребителя, вырабатывают генерирующие мощности. Обстоятельств такового невнимания к источнику энергии в виде сбросного тепла различных систем остывания довольно много. При всем этом еще не так давно основными были конкретные предпосылки – очень огромные массо-габаритные свойства первичных средств съема тепла, т.е теплообменников, и их, в значимой мере обусловленная этим, высочайшая цена и сложность сборки на объекте. Не считая того, сдерживающим фактором являлась накладность термических насосов, призванных перевоплотить бросовое низкопотенциальное тепло, повысив его температурный уровень,  в продукт, подлежащий предстоящему использованию. С сожалением необходимо подчеркнуть, что на сей день, невзирая на то, что посреди этих обстоятельств уже фактически нет беспристрастных, процесс сбережения энергии методом повторного использования рассматриваемого тепла остается на точке замерзания. На данный момент большая часть обстоятельств не довольно активного использования этих вторичных ресурсов лежит уже в личной плоскости. Это как косность мышления, так и отсутствие познаний о современных технических устройствах, способных отлично решать такие задачки. В этом случае имеется ввиду, что уже существует возможность перевода низкопотенциальной термический энергии на более высочайший температурный уровень при помощи термических насосов, также, как 1-ое условие этого, имеются высокоэффективные теплообменные аппараты для съема низкопотенциального тепла. Высокоэффективные теплообменные аппараты являются первым и непререкаемым условием поэтому, что для утилизации сбросного тепла нужно сначала выполнить его эффективную передачу от охлаждающей воды какому-то теплоносителю, от которого это тепло может быть потом передано или конкретно потребителю, если есть процессы, требующие тепла на низком температурном уровне, или передано в цикл термического насоса для увеличения энергетического свойства этого тепла. Отсутствие в прежние годы действенных теплопередающих аппаратов, в особенности для вязких жидкостей, вместе с отсутствием действенных термических насосов беспристрастно препятствовало сбережению энергии методом утилизации сбросного тепла. На сей день такие устройства есть и рассмотрению 1-го из современных теплопередающих аппаратов, сделанного специально для целей отбора низкопотенциального тепла от сложных в теплотехническом отношении сред – моторных масел, посвящена реальная статья.

Эти аппараты сделаны методом модифицирования под специфичные условия термообмена с высоковязкими средами действенных теплообменных аппаратов типа ТТАИ.         Аппараты ТТАИ, сделанные сотрудниками ООО «Теплообмен» с внедрением опыта, скопленного в процессе долголетних работ по созданию теплообменников для нужд русского военно-морского флота, отличаются высочайшей эффективностью и только малыми массо-габаритными чертами. Не считая того, по сопоставлению с аналогами они удобнее в обслуживании и, обычно, лучше компонуются на объекте. Но весь комплекс вышеуказанных преимуществ полностью проявляется при работе этих аппаратов на невязких капельных жидкостях, для обеспечения термообмена меж которыми эти аппараты и создавались. Причина в том, что посреди значимого количества новых технических решений, заложенных как в конструкцию, так и в технологию производства этих аппаратов, имеется целый ряд специфичных решений, обеспечивающих узкий механизм воздействия на определенные слои передвигающийся воды на базе учета особенностей теплофизических параметров таких рабочих сред. Представляло практический энтузиазм создать на базе этих теплообменников легкие и малогабаритные аппараты для высокоэффективного отбора тепла от охлаждающего разные машины и механизмы смазочного масла.

            Для этого предприятием ООО «Теплообмен» были проведены работы по модификации серийно выпускаемых аппаратов ТТАИ с учетом особенностей намеченной цели. Таковой измененный теплообменник, созданный для отбора тепла от охлаждающей компрессор масляно-воздушной консистенции, был испытан в октябре 2006г. на испытательном щите НПАО «ВНИИкомпрессормаш» в составе компрессорной установки.

Испытанный теплообменный аппарат сохранил внутри себя все главные признаки теплообменников семейства ТТАИ, т.е. это кожухотрубный аппарат с тонкостенным корпусом, выполненным из высоколегированной нержавеющей стали аустенитного класса, в каком подвижно (с использованием  принципа плавающих трубных решеток, при этом обеих) расположен высококомпактный, плотно упакованный трубный пучок, собранный из особотонкостенных труб малого поперечника (6мм), расположенных по особым образом выполненной разбивке. Трубные решетки пучка, на которых предвидено особенное двухступенчатое уплотнение с вестовыми отверстиями, сделаны по специальной технологии из композитных материалов. Теплопередающие трубки пучка, также из высоколегированной нержавеющей стали аустенитного класса, но кислотостойкой группы (благодаря иному составу и сочетанию легирующих частей), имеют особый, т.н. «термодинамически целесообразный», профиль.

Обозначенные конструктивно-технологические особенности теплообменников ТТАИ позволяют получать целый комплекс потребительских параметров, прибыльно отличающих эти аппараты от аналогов и открывающих широкие перспективы, как с технической, так и экономической точек зрения, их внедрения для утилизации вторичных энергоресурсов.

Посреди главных технических различий можно именовать последующие.

— Установка трубного пучка в корпусе по принципу обеих плавающих трубных решеток позволяет не только лишь снять опаски по поводу вероятного появления тепловых напряжений в цепочке «корпус — трубная решетка — трубчатка», да и конструктивно повысить ремонтопригодность аппарата, т.к. обеспечивается возможность при техническом обслуживании и ремонте извлечь трубный пучок из корпуса. Это позволяет, в случае появления таковой необходимости, поменять трубный пучок на новый без демонтажа аппарата, не говоря уже о доступе для осмотра и чистки межтрубной полости.

— Применение двухступенчатого уплотнения с системой водосборных канавок и вестовых отверстий на плавающих трубных решетках обеспечивает не только лишь гарантированное исключение взаимопроникновения рабочих сред в этом месте (что в особенности принципиально в случае отбора от смазочных масел тепла водой либо незамерзающими хладоносителями), да и функциональное диагностирование состояния уплотнительных частей, что позволяет планировать их подмену, избегая аварийного останова.

— Благодаря специальному профилю теплопередающих трубок достигается не только лишь опережающий рост коэффициентов теплопотери по сопоставлению с ростом гидравлического сопротивления, да и, на узнаваемых режимах, эффект самоочистки. Необходимость опережающего роста термический эффективности явна, да и наличие сопутствующего эффекта самоочистки является очень значимым фактором, т.к. в процессе использования требования к охлаждающей воды часто не выдерживаются, в итоге чего на теплопередающих поверхностях скапливаются разные отложения, снижающие эффективность отбора тепла, что негативно сказывается как на работе механизма, охлаждаемого маслом, так и на потребителях вторичных энергоресурсов.

— Но одними из более существенных преимуществ аппаратов ТТАИ являются их малозначительные по сопоставлению с аналогами масоо-габаритные свойства, что достигается благодаря взаимовлиянию и взаимодополнению ряда перечисленных выше технических особенностей.

К огорчению, применение серийно выпускаемых теплообменников ТТАИ для решения задачки отбора низкопотенциального тепла от вязкой масляно-воздушной консистенции не могло дать нужных результатов ввиду наличия способности появления байпасных токов масла и обусловленного этим понижения термический эффективности аппарата. Это определило выполнение доработок, которые должны были решить задачку обеспечения фактически незапятнанного поперечного обтекания трубок пучка потоком охлаждаемого масла при сохранении гидравлического сопротивления масляной полости теплообменника в довольно агрессивно, для вязких сред, ограниченных границах. В качестве допустимой верхней границы сопротивления была принята величина 10 м.в.ст., что более соответствует аппаратам, работающим на невязких средах, но большее значение гидравлического сопротивления способно сделать экономически нецелесообразным утилизацию сбросного тепла, т.к. рост сопротивления теплообменника ведет к росту мощности, используемой на привод масляного насоса.

В процессе доработки были приняты два новых принципно принципиальных решения:

 — трубки трубного пучка было решено сгруппировать в центральной части корпуса, оставив свободными проходы для перетока масла из 1-го отсека в другой;

— корпус теплообменника решено было сделать составным из секций, длина которых равна расстоянию меж перегородками межтрубного места, а сами перегородки выполнить с полностью замкнутой периферийной цилиндрической поверхностью, на которую опираются обжимаемые секциями корпуса эластичные уплотнительные прокладки.

Группировка теплопередающих трубок в центральной части (см. рис.1), с одной стороны, позволяет уменьшить гидравлическое сопротивление масляной полости охладителя за счет понижения скорости движения масла в одном из самых зауженных сечений, в каком к тому же осуществляется разворот потока на 180о и, с другой стороны, исключает из процесса термообмена (и тем снимает необходимость учета при выполнении расчетов) трубки, которые обтекались бы потоком масла под  углом атаки, хорошим от прямого, да к тому же еще меняющимся от ряда к ряду.

Утилизация тепла охлаждающих жидкостей – один из принципиальных качеств сбережения энергии

Рис.1

Выполнение корпуса аппарата составным, с разъемами меж секциями в местах расположения перегородок, делящих межтрубное место на секции, позволяет достигнуть высочайшей степени уплотнения кольцевых сопряжений корпуса с перегородками, стопроцентно исключив паразитные байпасные токи меж секциями. Фото этого аппарата, на которой отлично видны упомянутые сочленения, приведена на рис.2 (стоящий рядом с теплообменником человек дает приятное представление о размерах этого аппарата, что, вместе с информацией, содержащейся в табл.1, позволит спецам без помощи других обусловиться с показателями компактности этого аппарата).

Утилизация тепла охлаждающих жидкостей – один из принципиальных качеств сбережения энергии

Рис.2

Представленный на рис.2 аппарат в процессе натурных испытаний на испытательном щите НПАО «ВНИИкомпрессормаш» в составе компрессорной установки   показал фактические результаты, приведенные в табл.1.

Таблица 1

Утилизация тепла охлаждающих жидкостей – один из принципиальных качеств сбережения энергии

Анализ этих результатов указывает, что измененный аппарат ТТАИ стопроцентно обеспечивает требования по действенному отбору тепла от высоковязкой масляно-воздушной консистенции.

Но разумеется, что технические достоинства измененного теплообменника ТТАИ при всей собственной привлекательности не могут являться основной целью сотворения такового аппарата. Основная цель – это создание малогабаритного (с целью обеспечения способности размещения на объектах, где ранее не предполагалась установка соответственного теплообменника) и относительно не дорогого аппарата (чтоб энергетический выигрыш от использования вторичных ресурсов не был нивелирован затратами на приобретение и установку теплообменника). Для анализа этих черт было проведено сопоставление описанного теплообменного аппарата с аналогами. Для воплощения такового сопоставления в табл.2 приведены весовые, также ценовые свойства 3-х вариантов:

-пластинчатого теплообменного аппарата, выпускаемого в Украине;

— кожухотрубного аппарата русского производства;

— рассматриваемого в истинной статье теплообменного аппарата из семейства ТТАИ.

Таблица 2

Утилизация тепла охлаждающих жидкостей – один из принципиальных качеств сбережения энергии

Необходимо подчеркнуть, что приведенные в табл.2 аппараты сравниваются на схожие теплотехнические условия, при всем этом нужно иметь ввиду, что если по аппарату ТТАИ теплотехнические свойства получены в процессе натурных испытаний, то по аппаратам других 2-ух позиций приходится опираться на их расчетные свойства, сообщенные производителями (как указывает опыт, фактические свойства часто уступают расчетным).

            В текущее время производятся работы по созданию типоразмерного ряда измененных теплообменных аппаратов ТТАИ, созданных для отбора сбросного тепла от высоковязких охлаждающих жидкостей. Окончание этой работы уберет последнее беспристрастное препятствие на пути широкого использования вторичных энергетических ресурсов в виде сбросного тепла высоковязких жидкостей, охлаждающих работающие машины и механизмы.

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий

recuperatio.ru