Принцип работы и условия эксплуатации пароводяных теплообменников

Механизм действия пароводяных теплообменников

Большое количество теплообменных аппаратов (водонагревателей) функционируют на водяном паре и ничем не имеют отличия от основного механизма работы всех других трубчатых теплообменников с двумя теплоносителями. 

Фактически, в упрощенном виде устройство теплопередачи с паровым питанием представляет собой горизонтальный или вертикальный сосуд цилиндрической формы с верхними и нижними трубами, внутри которых расположены трубы меньшего размера.

Перегретый пар высокой температуры поступает в корпус с помощью входной трубы, и при соприкосновении со стенками труб малого диаметра превращается в конденсат, который удаляется из корпуса через нижнюю трубу. В то же время вода подается в змеевик, нагретый паром. Трубы внутри него, как правило, изготовлены волнисто-зубчатыми (турбулентными) для того, чтобы увеличить поверхность теплообмена. 

Рассеивание воды в змеевике происходит из распределительной камеры на концах корпуса. Когда  змеевик имеет плоскую форму – камер две, в одной из которых находятся два патрубка  для проникновения и слива воды. В ситуации подковообразных труб вторая  распределительная камера не нужна.

Поскольку тепловая нагрузка на элементы паропроводящего водонагревателя остаётся высокой, в его составе есть компенсаторы температурных изменений, например плавающая головка распределительной камеры (для устройств с плоской трубой). У подковообразных труб схожие функции.

В плоскотрубных  аппаратах вода в змеевике течет по одному, двум, четырехходовым (или более) принципам; количество ходов должно быть указано на разметке. Подробнее о том, как производится химическая чистка теплообменного оборудования читайте в статье на нашем сайте.

Различия и применение паровых водонагревателей

Пароводяные теплообменные аппараты отличаются друг от друга устройством, параметрами эксплуатации и назначением. Нагреватели классифицируются по характеристикам:

• изготовленные в соответствии с ГОСТ;
• изделия с расширенными параметрами.

Они также разделяются на

• нагреватели низкого давления;
• нагреватели высокого давления.

По устройству водонагреватели классифицируются:

• проточные подогреватели;
• емкостные подогреватели.

а ещё на:

• горизонтальные и вертикальные модели;
• с одно-, двух-, четырёхходовым и т.д. протоком воды по трубному пучку;
• наличие прямых или U-образных труб, разновидностью компенсаторов и т.д. – практически любых типов из всего многообразия кожухотрубчатых теплообменных аппаратов.

Классифицируют по применению (для горячего водоснабжения или отопления, бытовые, коммунальные, промышленные) в основном условно, и зависит от технических параметров водонагревателя каждой модели – его предельной производительности, температурного режима, его размеров и т.д.

Стандарты и обозначения

Нагреватели по ГОСТ 28679-90

Этот документ определяет пароводяные подогреватели (ПП) как горизонтальные кожухотрубчатые теплообменные аппараты с подвижной головкой, используемые  в умеренном и тропическом климате в условиях теплых или закрытых помещений с кондиционерами. Существуют два типа подогревателей, отличающихся формой крышки распределительной камеры – эллиптической или плоской (обозначаются, ПП1 и ПП2).

В этом ГОСТе описываются некоторые граничные значения пароводяных подогревателей ПП. В случае, когда предельное давление сетевой воды в трубном пучке ограничивается 1,6 МПа (16,0 кгс/см²), давление греющего пара в корпусе – 0,7 МПа, температура пара – не выше 250 градусов по Цельсию. 

В тот же момент, сегодняшние улучшенные пароводяные нагреватели выдерживают давление воды в 7,35 МПа, давление пара в 1,57 МПа и его температуру в 425 °C . Условия использования такого оборудования также немного шире, чем у стандартного; по сборке, они бывают не только горизонтальными с плавающей головкой, но и вертикальными, с U-образными трубами и т.д. Подробнее о разнице между пластинчатыми и кожухотрубчатыми теплообменниками читайте в нашей статье.

С первого взгляда, современные водонагреватели имеют больше параметров, и их использование может стать экономически целесообразным и технологически оправданно. Огромный выбор моделей и их параметров позволяет сделать заказ оборудования, оптимально подходящего под те или иные тех.условия.

Хотя, с противоположной стороны, водонагреватели, изготовленные по ГОСТ 28679-90, разумеется, испытанные временем теплообменники с прочным конструкционным запасом, который растёт за счёт применения новейших материалов и способов изготовления – соответственно, срок необслуживаемой эксплуатации пароводяных аппаратов ПП может превысить подобный срок для современных марок. К тому же, определённые стандартом габаритные размеры и другие характеристики разрешают менять выработавшие ресурс подобные аппараты без особого изменения оставшейся системы, а обычная горизонтальная система с фланцевым соединением крышек распределительных камер является удобной для демонтажа и проведения предполагаемого ТО.

1. Аппараты низкого давления (обозначение ПН), эксплуатируются при предельных показателях давления воды в змеевике до 1,6 МПа. Эти паровые теплообменные аппараты чаще всего встречаются и везде применимы.
2. Подогреватели с высоким давлением (ПВ) это кожухотрубчатые теплообменники  вертикального типа с U-образными трубами змеевика. Они применяются для подачи подогретой воды в особых системах, где такое давление нужно согласно исключительным ТУ – например, используются для подогрева питающей воды в котлах ТЭС (тепловых электростанций).

   Высокое давление в аппарате и нестандартные условия использования способствуют применять вспомогательное оборудование – дифманометры, клапаны для удаления воздуха, аварийного сброса воды и др.

   
3. К проточным подогревателям относят кожухотрубчатые подогреватели ПП, ПН и ПВ. У них подогрев воды осуществляется при постоянном её протекании: она проходит сквозь трубы трубного пучка, в то время как перегретый пар проходит внутри кожуха. Диаметр кожуха у проточных водонагревателей немного превосходит диаметр труб змеевика.
4. У емкостных водоподогревателей (обозначение ВПЕ), иногда называемых также емкостные пароводяные бойлеры, есть своя особенность, которая отличает их от проточных подогревателей.
   • Во-первых, противоположное направление движения воды и пара: пар проходит через U-образные трубы или «змеевик», а вода – через кожух.
   • Во-вторых, у кожуха увеличен объём, его диаметр гораздо больше диаметра трубного пучка, и это способствует накоплению  определённого «запаса» подогретой воды в кожухе.
   • В-третьих, благодаря таким разновидностям конструкции, емкостные подогреватели смогут использоваться в системах с не постоянной подачей, а периодическим забором подогретой воды для осуществления бытового, коммунального, производственного горячего водоснабжения.
   • Рабочее давление воды, которая подаётся в емкостной подогреватель должно быть в пределах  0,5 МПа, что в 2,5 – 3 раза ниже, чем у паровых подогревателей низкого давления и до 14,5 раз меньше, чем у водонагревателей ПВ.
   

Наша компания считает, подбирает, поставляет и обслуживает теплообменные аппараты стандартных и улучшенных характеристик, различной конструкции и назначения, с различной областью применения. Возможно использование аппаратов, как в составе новых систем, так и в качестве замещения отработавших теплообменников. 

В любом конкретном случае расчёт теплообменного оборудования делается индивидуально, под существующие задачи и технологические параметры, предоставленные заказчиком.

По всем вопросам технического характера, а так же по подбору оптимального теплообменного оборудование под Ваши индивидуальные параметры, обращайтесь к представителям компании, зайдя на наш сайт в раздел «Контакты», а также заполнить форму заявки в электронном виде.