Важные вопросы и ответы по техническим характеристикам теплообменных аппаратов ТТАИ
Рассмотрим несколько вопросов, заданных представителями одной из теплоснабжающих организаций в ходе совещания по применению теплообменных аппаратов ТТАИ на объектах генерации.
Отвечают:
- Барон Виталий Георгиевич, кандидат технических наук, директор ООО «Теплообмен», являющегося производителем теплообменных аппаратов интенсифицированных ТТАИ;
- Неплохов Алексей Валентинович, генеральный директор Группы компаний «ЭЛЕКОМ», являющейся официальным представителем компании ООО «Теплообмен» в Уральском Федеральном округе.
1) Эффект самоочистки есть и внутри трубок и снаружи трубок внутри корпуса теплообменника?
Эффект самоочистки в наиболее полной мере проявляется внутри трубок теплообменных аппаратов ТТАИ. Снаружи этот эффект тоже имеет место, но выражен слабее. Но надо помнить, что это не универсальный механизм, работающий на всех режимах. Обмануть природу не удается, т.е. при малых числах Re этот эффект ослабевает и в конце концов пропадает. Мы обладаем информацией о границах диапазонов, что было получено в ходе весьма длительных исследований в рамках НИОКР в советское время.
2) Как влияют присутствующие в воде хлориды на загрязнение теплообменника?
На загрязнение теплообменника ТТАИ хлориды никак не влияют. Но хлориды радикально влияют на надежность работы. В зависимости от содержания хлоридов в воде мы используем разные марки металла. Если хлоридов не более 250мг/л, то можно использовать нержавеющую сталь AISI 304, если их больше этого значения, но не больше 350мг/л, то тогда мы используем более дорогую нержавеющую сталь AISI 316, а если хлоридов больше 350мг/л, то мы применяем титановые сплавы.
Базовым вариантом у нас является AISI 316, в расчете на использование которой мы формируем цену теплообменника. Если заказчик хочет снизить стоимость (порой это обосновано, например, теплообменник предназначен для работы на химочищенной воде), то тогда мы используем сталь AISI 304. Титановые сплавы для задач ЖКХ и вообще энергетики мы ни разу не применяли, т.к. существенно растет цена и, кроме того, возникают сложности с сопряженными трубопроводами.
3) Если вода движется циклически (в течении суток меняется скорость), достаточно ли этого для самоочистки?
Нет, если в течение суток имеются более-менее продолжительные периоды, когда вода не движется или движется с существенно пониженными скоростями, а греющая среда прокачивается через теплообменник, то накипь будет образовываться. Природу не обманешь. Если греть сырую воду, то при определенных температурах начинается выпадение солей жесткости и если при этом нет необходимого движения, то накипь будет оседать на стенках.
Для борьбы с этим, мы лет 20 назад предложили решение – насос внутренней рециркуляции. Соответствующая схема приведена в нашем «Техническом описании и инструкции по эксплуатации». Решение, как показал опыт, оказалось удачным.
Но если не применять насос внутренней рециркуляции и к тому же еще автоматика не обеспечивает управление потоком греющей воды (т.е. расход нагреваемой уменьшается или вовсе прекращается, а греющая все по-прежнему идет через теплообменник), то и в этом тоже нет ничего страшного – надо своевременно подвергнуть аппарат химочистке. И все.
4) Как влияет перепад температур в случае, если остановилось движение нагреваемой среды (вода, пар)? Волнует вопрос перегрева и деформаций.
В отличие от пластинчатых аппаратов, для наших аппаратов это вообще не вопрос.
Во-первых, цилиндрическая оболочка радикально лучше противостоит разности давлений, чем плоская стенка (это классика сопромата).
Во-вторых, конкретно в наших аппаратах применены плавающие трубные решетки, причем обе. Это полностью снимает термические напряжения в цепочке «корпус-трубный пучок».
В-третьих, трубки имеют специальную форму, что дополнительно благоприятно влияет на решение вопроса деформаций (как от разности температур, так и от разности давлений).
5) Какое максимально допустимое давление воды, пара?
По умолчанию (заказчик просто забыл указать необходимое давление) мы все теплообменники ТТАИ перед отгрузкой испытываем давлением 16 ати. Но если заказчику требуется большее давление и он это не забыл указать, то тогда мы изготавливаем аппарат под испытательное давление 25 ати (цена при этом увеличивается, но не столь уж существенно).
6) Трубки всегда одного диаметра при любой мощности теплообменника?
В теплообменных аппаратах ТТАИ используются трубки 2-х диаметров – 6 мм и 8 мм. При этом основным размером является размер 8 мм. Выбираемый нами диаметр трубок мало зависит от мощности. Учитываются многие факторы – мощность, требуемые габариты, стоимость, вероятность механических загрязнений, а также отложений и возможный характер отложений, допустимые потери напора, расходы сред.
7) Какие технологии заделки трубок в трубные решётки применяются?
Мы применяем при изготовлении теплообменных аппаратов ТТАИ две технологии заделки трубок в трубные решетки:
- заделка трубок в трубной решетке из композитного материала (если совсем упрощенно, то можно сказать, что заливаются концы трубок композитным материалом, который полимеризуется и образуется трубная решетка);
- обварка нержавеющих трубок в нержавеющей трубной решетке.
Первую технологию (композитный материал) мы применяем для температур до 150 0С. Эта технология позволяет создавать более эффективные, более легкие и более дешевые теплообменники.
Вторую температуру мы применяем для температур до 300 0С.
8) Как ведёт себя со временем композитная заделка трубных решёток?
Наши аппараты ТТАИ имеют наработку в 26 лет! Первые нами изготовленные в мирных целях аппараты до сих эксплуатируются в севастопольской теплосети (с 1993 г.). Думаю, что этим все сказано. Ведь мы эту технологию (заделка в композитные трубные решетки) начали применять одними из первых в мире и за минувшие почти 40 лет учли многие особенности. 40 лет назад мы начинали с ресурса в 100 часов, а затем в 1991-1993 гг. довели до окончательно решения, обеспечивающего наработку в 26 лет.
9) Насколько возрастает коэффициент гидравлического сопротивления в случае Ваших специального профиля трубок по сравнению с гладкими трубками?
Гидравлическое сопротивление в наших аппаратах растет практически так же, как растет коэффициент теплопередачи. Чтобы добиться этого, в рамках советских НИОКР велись многолетние исследования. К сожалению, нет простого ответа на поставленный вопрос, т.е. нет числа, которое показывает увеличение коэффициента гидравлического сопротивления по отношению к гладкой трубке. Как рост коэффициента гидравлического сопротивления, так и рост коэффициента теплопередачи зависят от многих факторов (комплекса геометрических характеристик профиля, теплофизических свойств рабочей среды, критериев Re). Эти коэффициенты описываются самостоятельными формулами, а не путем введения некоего множителя в классические зависимости.
Поэтому можно только еще раз сказать – рост гидравлического сопротивления в наших аппаратах по сравнению с гладкими трубками не опережает (или почти не опережает) рост тепловой эффективности аппарата.
10) Из каких материалов возможно изготовление теплообменников?
Базовым вариантом у нас являются теплообменники ТТАИ из нержавеющей стали AISI 316. Если заказчик хочет снизить стоимость, то тогда мы используем сталь AISI 304. В случае необходимости работы теплообменника на агрессивных средах, используем титановые сплавы.