Что такое теплоэнергетическое оборудование
Теплоэнергетическим оборудованием называются любые устройства (как машины, так и аппараты), а также их совокупность в качестве отдельных агрегатов, используемые для получения, использования и передачи энергии в виде тепла.
Такое оборудование может являться как основным (где основной задачей является генерирование энергии), так и вспомогательным (для нагрева или охлаждения рабочих сред, промышленных продуктов, отопления производственных и бытовых помещений).
Такое оборудование может являться как основным (где основной задачей является генерирование энергии), так и вспомогательным (для нагрева или охлаждения рабочих сред, промышленных продуктов, отопления производственных и бытовых помещений).
Теплоэнергетическим оборудованием могут выступать котельные установки (устройства для производства пара, нагрева теплоносителей), печи (устройства для нагрева, обжига, кристаллизации и плавления различных материалов), всевозможные холодильные установки, подогреватели, парогенераторы и теплогенераторы, теплообменные аппараты, а также устройства обогрева (сеть теплообменных труб, конвекторы).
Таким образом теплоэнергетическое оборудование нашло свое применение практически во всех отраслях промышленности, области бытовых нужд и сферах народного хозяйства.
Особо широко распространены рекуперативные теплообменные аппараты, которые позволяют передавать тепло от одной рабочей среды к другой. Тем самым можно либо охлаждать получаемый промышленный продукт до нормальной температуры (для хранения и дальнейшей транспортировки), либо нагревать до заданной в технологической линии температуры (обеспечивать аппарат или машину уже подогретым промежуточным продуктом).
В качестве примеров можно отметить теплообменные аппараты, устанавливаемые на различных предприятиях для охлаждения промышленных стоков (охлаждение сточных вод до температуры в водоеме или водохранилище), а также подогреватели воды и парогенераторы, широко используемые в текстильной промышленности.
Таким образом теплоэнергетическое оборудование нашло свое применение практически во всех отраслях промышленности, области бытовых нужд и сферах народного хозяйства.
Особо широко распространены рекуперативные теплообменные аппараты, которые позволяют передавать тепло от одной рабочей среды к другой. Тем самым можно либо охлаждать получаемый промышленный продукт до нормальной температуры (для хранения и дальнейшей транспортировки), либо нагревать до заданной в технологической линии температуры (обеспечивать аппарат или машину уже подогретым промежуточным продуктом).
В качестве примеров можно отметить теплообменные аппараты, устанавливаемые на различных предприятиях для охлаждения промышленных стоков (охлаждение сточных вод до температуры в водоеме или водохранилище), а также подогреватели воды и парогенераторы, широко используемые в текстильной промышленности.
Как характеризуется эффективность теплоэнергетического оборудования
Основная характеристика теплоэнергетического оборудования – количество генерируемого или передаваемого тепла. Этот показатель зависит от характеристик материала оборудования (тех элементов, что обеспечивают теплопередачу). Таким образом правильно подобранный сплав обеспечит прочность конструкции, но и позволит достичь наибольшей эффективности оборудования.
При задаче обеспечения наибольшего количества передаваемого тепла в рекуперативном теплообменном аппарате важнейшей характеристикой сплава будет являться его коэффициент теплопроводности Вт/(м‧оС). Этот коэффициент показывает, насколько интенсивно может передаваться тепло через элементы, выполненные из данного сплава от одного теплоносителя к другому.
В качестве показателей эффективности теплообменного оборудования могут использоваться различные удельные и абсолютные величины. Например, абсолютной величиной можно считать коэффициент теплопередачи, входящий в основное уравнение теплопередачи:
При задаче обеспечения наибольшего количества передаваемого тепла в рекуперативном теплообменном аппарате важнейшей характеристикой сплава будет являться его коэффициент теплопроводности Вт/(м‧оС). Этот коэффициент показывает, насколько интенсивно может передаваться тепло через элементы, выполненные из данного сплава от одного теплоносителя к другому.
В качестве показателей эффективности теплообменного оборудования могут использоваться различные удельные и абсолютные величины. Например, абсолютной величиной можно считать коэффициент теплопередачи, входящий в основное уравнение теплопередачи:
где Q – количество передаваемого тепла в аппарате, Вт; K – коэффициент теплопередачи, Вт/(м2‧оС); F – площадь поверхности теплопередачи, м2; Δt – средняя разность температур между горячим и холодным теплоносителями, оС.
Величина коэффициента теплопередачи K, входящего в уравнение (1), определяется как:
где α1 – коэффициент теплоотдачи первого теплоносителя, Вт/(м2‧оС); α2 – коэффициент теплоотдачи второго теплоносителя, Вт/(м2‧оС); δст – толщина теплопередающей стенки, м; λст – коэффициент теплопроводности материала теплопередающей стенки, Вт/(м‧оС); Rзаг – термическое сопротивление загрязнений на теплопередающей стенке, (м2‧оС)/Вт.
Удельным показателем эффективности теплообменного оборудования может являться отношение количества передаваемого тепла к потерям энергии на перекачивание теплоносителей:
где W – потери энергии на перекачивание теплоносителей при эксплуатации теплообменного аппарата, Вт; ΔW – удельные энергетические затраты при эксплуатации теплообменного аппарата, Вт/Вт.
Таким образом ΔW будет показывать коэффициент полезного действия аппарата – сколько требуется Вт энергии для передачи 1 Вт энергии в виде тепла между теплоносителями.
Таким образом ΔW будет показывать коэффициент полезного действия аппарата – сколько требуется Вт энергии для передачи 1 Вт энергии в виде тепла между теплоносителями.
Исходные данные для оценки влияния выбора сплава на эффективность теплоэнергетического оборудования
В качестве примера возьмем сплавы с заданным температурным коэффициентом линейного расширения, поставляемых компанией «Техсплав» в соответствии с «ГОСТ 10994-74 Сплавы прецизионные. Марки»: сплав 29НК λст = 16,7 Вт/(м‧оС) и сплав 48НХ λст = 20,0 Вт/(м‧оС) ( https://www.tehsplav.ru/catalog/linear_expansivity ).
Рассмотрим, как выбранные сплавы будут влиять на эффективность работы типового теплообменного аппарата типа «труба в трубе», изготовленного согласно «ТУ 3612-014-00220302-99 Теплообменники труба в трубе. Технические условия».
Рассмотрим, как выбранные сплавы будут влиять на эффективность работы типового теплообменного аппарата типа «труба в трубе», изготовленного согласно «ТУ 3612-014-00220302-99 Теплообменники труба в трубе. Технические условия».
Принцип работы теплообменного аппарата следующий: первый теплоноситель движется в пространстве теплообменной трубы 2. Второй теплоноситель поступает в теплообменный аппарат через патрубок ввода второго теплоносителя 3, движется в пространстве, образованном кольцевым зазором между кожуховой трубой 1 и теплообменной трубой 2, и выводится через патрубок вывода второго теплоносителя 4. Теплообмен между первым и вторым теплоносителями происходит через стенку теплообменной трубы 2.
Данная конструкция является неразборной, кожуховая (длина 1400 мм и диаметр 57×4 мм) и теплообменная (длина 1500 мм и диаметр 25×3 мм) трубы выполнены гладкими. Патрубки кожуховой трубы выполнены из трубы диаметром 32×4 мм длиной 155 мм.
Влияние сплава на эффективность теплообменного аппарата оценим с использованием компьютерного моделирования. Зададимся следующими исходными данными: теплоносители трубного и межтрубного пространств – вода; температура воды на входе в теплообменную трубу – плюс 60 оС; температура воды на входе в кожуховую трубу – плюс 20 оС; скорость воды на входах в аппарат – 1,0 м/с.
Данная конструкция является неразборной, кожуховая (длина 1400 мм и диаметр 57×4 мм) и теплообменная (длина 1500 мм и диаметр 25×3 мм) трубы выполнены гладкими. Патрубки кожуховой трубы выполнены из трубы диаметром 32×4 мм длиной 155 мм.
Влияние сплава на эффективность теплообменного аппарата оценим с использованием компьютерного моделирования. Зададимся следующими исходными данными: теплоносители трубного и межтрубного пространств – вода; температура воды на входе в теплообменную трубу – плюс 60 оС; температура воды на входе в кожуховую трубу – плюс 20 оС; скорость воды на входах в аппарат – 1,0 м/с.
Прецизионный сплав и его влияние на эффективность теплоэнергетического оборудования
По результатам компьютерного моделирования получаем следующие данные:
1. Сплав 29НК: количество передаваемого тепла Q= 3221 Вт; коэффициент теплопередачи K= 775 Вт/(м2‧оС); ΔW = 1329 Вт/Вт.
2. Сплав 48НХ: количество передаваемого тепла Q= 3404 Вт; коэффициент теплопередачи K= 822 Вт/(м2‧оС); ΔW = 1404 Вт/Вт.
Таким образом использование сплава 48НХ повышает эффективность работы теплообменного аппарата по показателю К на 6%, а по показателю ΔW на 5%.
Учитывая, что оборудование эксплуатируется несколько лет (например, по «ТУ 3612-014-00220302-99 Теплообменники труба в трубе. Технические условия», срок службы аппаратов 5-10 лет с возможностью продления эксплуатации по истечению данного срока), правильно подобранный сплав может обеспечить значительную экономию энергии на предприятии, сделать его более энергоэффективным.
Узнать больше о сплавах и проконсультироваться по подбору прецизионного сплава под конкретные промышленные и бытовые нужды Вы можете в отделе продаж:
1. Сплав 29НК: количество передаваемого тепла Q= 3221 Вт; коэффициент теплопередачи K= 775 Вт/(м2‧оС); ΔW = 1329 Вт/Вт.
2. Сплав 48НХ: количество передаваемого тепла Q= 3404 Вт; коэффициент теплопередачи K= 822 Вт/(м2‧оС); ΔW = 1404 Вт/Вт.
Таким образом использование сплава 48НХ повышает эффективность работы теплообменного аппарата по показателю К на 6%, а по показателю ΔW на 5%.
Учитывая, что оборудование эксплуатируется несколько лет (например, по «ТУ 3612-014-00220302-99 Теплообменники труба в трубе. Технические условия», срок службы аппаратов 5-10 лет с возможностью продления эксплуатации по истечению данного срока), правильно подобранный сплав может обеспечить значительную экономию энергии на предприятии, сделать его более энергоэффективным.
Узнать больше о сплавах и проконсультироваться по подбору прецизионного сплава под конкретные промышленные и бытовые нужды Вы можете в отделе продаж:
