Теплообменники: характеристики и факторы выбора
Современное теплообменное оборудование обладает целым рядом характеристик, на основании которых делается их выбор для выполнения конкретных задач. В целом теплообменники отличаются массой и габаритами, тепловой производительностью и создаваемыми условиями теплообмена, свойствами теплоносителей и гидродинамическими показателями. Это наиболее важные характеристики, но есть и дополнительные. Теплообменные агрегаты могут отличаться эстетикой внешнего вида, удобством эксплуатации и обслуживания, сроком службы. Обобщив все эти факторы, можно выбрать оптимальную для данных условий эксплуатации конструкцию теплообменника.
Выбор теплообменников проводится на основании сравнения технических и экономических показателей различных агрегатов с учетом условий их эксплуатации. При выборе основываются на критериях максимальной оптимизации теплообменных процессов, возможных для данных условий.
Какие факторы оказывают решающее влияние на протекание теплообменных процессов?
Эффективность работы теплообменников: определяющие факторы
Один из наиболее важных факторов, влияющих на протекание теплообменных процессов в теплообменнике – рекуперация теплоты, то есть возвращение тепловой энергии рабочим средам. При небольшой разнице между температурами греющего и нагреваемого теплоносителей недорекуперация теплоты также невелика. При такой небольшой разнице поверхность теплообмена будет больше, а следовательно выше будет и стоимость самого аппарата. Но при этом будут меньше эксплуатационные расходы.
При выборе теплообменников следует находить оптимальное значение между капитальными вложениями и затратами в ходе эксплуатации. Влиять на стоимость конкретного агрегата можно за счет подбора оптимальных параметров конструкции.
Например, снизить затраты на производство теплообменников кожухотрубчатых можно за счет увеличения числа труб и их длины. За счет этого снижается стоимость каждого квадратного метра, так как на каждую единицу теплообменной поверхности приходится меньше затрат металла.
В целом выбор наиболее эффективного теплообменного оборудования для данных эксплуатационных условий складывается из множества взаимодополняющих факторов.
Но окончательный выбор можно основывать и на каком-либо одном из наиболее определяющих факторов. Таким фактором могут быть свойства теплоносителей и характер протекания теплообменных процессов между ними.
На основании анализа характера протекания теплообменных процессов между теплоносителем делаются выводы о выборе типа теплообменника. Например, если теплообменные процессы протекают между двумя одинаковыми по типу теплоносителя (между жидкостями или между газами), есть смысл выбрать секционные теплообменники. Чтобы сделать конструкцию менее громоздкой можно использовать теплообменники кожухотрубные многоходового типа.
Если теплообменные процессы происходят между жидкостью и паром, можно использовать многоходовые кожухотрубные теплообменники, в которых пар подается в межтрубное пространство, а жидкость движется в многоходовом трубном пространстве.
Если в теплообменных процессах по разные стороны поверхности теплообмена слишком различные условия (с одной стороны газ, с другой – жидкость), используются трубчатые ребристые теплообменники и плавниковые.
Для достижения высокой интенсивности теплообмена при небольших габаритах используются пластинчатые ребристые теплообменники.
В любом случае при выборе наиболее оптимальной конструкции теплообменника нужно ориентироваться на выбор материала, стоимость которого будет предельно низкой. Конструкцию также нужно стремиться сделать максимально простой.
Сейчас в сфере производства теплообменников можно находить очень сложные и дорогостоящие решения: изготовление латунных и медных трубок, установка сильфонных компенсаторов или плавающей камеры. Но пользоваться этими дорогостоящими способами повышения эффективности теплообменных процессов можно только в случае, если других вариантов не найдено.