Тепловые потери, излучение, изоляция пластинчатых теплообменников

[nagornov-artem.livejournal.com]

В теплообменнике идет процесс передачи тепла от одной среды к другой.



Данный процесс сопровождается тепловыми потерями в атмосферу. При проектировании тепловых пунктов и котельных проектировщик всегда делает расчет теплового излучения внутри объекта от всех компонентов, в том числе и от теплообменников. Это необходимо для расчета мощности вытяжной вентиляции.
Я расскажу, как и что делается по этой части с пластинчатыми теплообменниками.
Расчет тепловых потерь ведется только для определения тепловых потерь излучением, т.к. потери конвекцией и теплопроводностью малы.

Мощность, отводимая излучением, рассчитывается по следующей формуле:



Для наружной поверхности теплообменника степень черноты принимается равной 0,85, как для окрашенной стали.
Основными излучающими поверхностями являются наружные стороны неподвижной и прижимной плит, а не пакет пластин с прокладками (как думают многие), поэтому площадь излучения S рассчитывается как сумма площадей наружных поверхностей неподвижной и прижимной плит. Конкретные величины берутся из чертежа пластинчатого теплообменника, в котором указаны габаритные размеры.



Температура наружной поверхности теплообменника принимается как средняя между температурой греющей и нагреваемой жидкости для расчетного режима каждого ПТО.
Температура окружающей среды принята равной 20 °С = 293К.

Исходя из этой информации каждый может посчитать мощность теплового излучения для абсолютно любого теплообменника - надо иметь на руках теплотехнический расчет и чертеж габаритными размерами.

Какая теплоизоляция возможна для пластинчатого теплообменника? Варианты есть разные, вот различные фото:

1) Простое обматывание


2) Пенополиуретановый кожух из двух половинок


3) Отдельными изоляционными плитами


В компании Этра остановились на следующем виде изоляции



Такая оболочка изготавливается из специального материала, представляющего собой стеклоткань с полиуретановым покрытием. Подобный материал выдерживает температуры до +150 °С.

Система креплений изготовлена таким образом, что позволяет оперативно демонтировать изоляцию для проведения осмотра, технического обслуживания или ремонта теплообменного аппарата.





Помимо уменьшения теплового излучения от теплообменника, тепловая изоляция дает:
- Обеспечение параметров технологического режима оборудования;
- Предотвращение выпадения конденсата;
- Защита оборудования от коррозии
- Защита оборудования от механических повреждений;
- Соблюдение санитарных и температурных норм в помещении, где установлены теплообменники;
- Защита персонала при соприкосновении с горячей поверхностью теплообменника.

Удорожание теплообменника при использовании изоляции составляет от 10 до 20% в зависимости от типоразмера теплообменника. Чем больше пластин в теплообменнике определенного типоразмера - тем меньше доля стоимости изоляции для него :-)

Искренне Ваш,
товарищ Артем

Comments

[albert barkan (from livejournal.com)]

Артем, начиная с каких температур, применяют теплозащиту?

[melbu.livejournal.com]

Артём, никто никакое теплоизлучение в ИТП не считает. Точнее даже не излучение, а любое теплопоуступление в помещение от оборудования. Делают пятикратку и всё.

Теплоизоляцию на теплообменник делают, чтобы помещение грелось поменьше и никто не обжегся. Но не для сокращения потерь тепла. Потому как потерь тепла там реально с гулькин нос и ради этого никто и пальцем не пошевелит.
И уж точно бессмысленно делать изоляцию для предотвращения конденсации. Потому как эта изоляция скоро станет мешком с конденсатом, если не будет абсолютна герметична. Это печальное зрелище Проще сделать поддон под теплообменник и организованно конденсат отводить.

[albert barkan (from livejournal.com)]

полностью согласен,ну если только теплообменник до красна не раскален, вот тогда он начнет излучать

[rcoma.livejournal.com]

кстати, да я видел много подобных теплообменников, но ни разу не видел их в изоляции.

[melbu.livejournal.com]

Если говорить строго, тело излучает всегда, когда его температура выше нуля по Кельвину.

[albert barkan (from livejournal.com)]

я имел ввиду случай когда излучение будет весомой долей

[finnskij.livejournal.com]

Мы в свое время написали в екселе расчет теплопоступлений от оборудования (включая теплообменники) и труб в ЦТП. Теплосети заставили. Для точного расчета вентиляции (хм!). Некий перебор, но, если старшим товарищам понадобились эти цифры - мы ответили "Есть!". Один раз попросили, потом забыли навсегда. Лет 10 этот раздел в проектах присутствует, вызывая удивление всех :)

[melbu.livejournal.com]

Я согласен.

Если у теплооменника средняя температура градусов 80, а сам он в помещении, где градусов 25, то доля тепла отдаваемого излучением уже будет превышать конвекцию. Ну это так, на глаз. Но нам в принципе на сей процесс можно положить болт, ибо нам важно, чтобы в ИТП не было сильно жарко, если вдруг нам необходимо там поработать. А конвекцией там тепло передаётся, или излучением, нам монопенисоидально.

[melbu.livejournal.com]

О, да это в пять минут.

Дано: ИТП площадью 150 м2 и высотой потолка 4 м.
Задача: Сделать расчет теплопоступлений от оборудования

Решение
1. Спросить у проектировщика ОВ, сколько он собирается заложить вентиляции. ответ - пятикратная вытяжка.
2. Считаем расход. 150*4*5 = 3000
3. Подача воздуха +16, максимальная температура в помещении +26. Сколько тепла снимет:
1.2*0.28*(26-16)*3000=10 кВт

Промежуточный результат - теплопоступление от оборудования в помещение ИТП должно получиться порядка 10 кВт

4. Берем Ексель и хаотично перебирая цифрами получаем расчет на овердохрена страниц с результатом похожим на 10 кВт.

Профит.

Особый профит, если растянуть процесс с пяти минут недели этак на две.

[bart-87.livejournal.com]

+100500

[bart-87.livejournal.com]

C точки зрения ЭЭ смысл есть, с точки зрения практики - 0.

[ed-jan-lt.livejournal.com]

Я почему-то всегда думал, что фразы: "чтобы помещение грелось поменьше" и "сокращение потерь тепла" - это синонимы. :)
И ещё я думал, что говоря об инженерии, употребляют более точное единицы измерения, чем "с гулькин нос".

[finnskij.livejournal.com]

Верная техника!

Но мы внезапно пошли другим путем - Староверов, удельные теплопотери с погонного метра трубы при проектном слое изоляции, теплопотери по ТУ (главное их иметь!) с основного оборудования - и вуаля! Более сложного расчета человечество не видело.

Хотя - Ваш вариант корректнее :)

[roquefort-tln.livejournal.com]

нет, инженеры как раз таки с удовольствием оперируют единицами типа "с гулькин нос" и медодами типа светового или "на выпуклый морской глаз"

В том смысле, что многие вещи нет смысла просчитывать, ибо экономия копеечная по сравнению с затраченным временем.

[melbu.livejournal.com]

Это знаете иногда бывает, что в результате ахренительного научного подхода и сложнейших расчетов человек получает результат, который не лезет не в какие ворота. В итоге ,чтобы показать человеку, что он ошибся, нужно разбираться в его расчетах. Ну или просто грубо послать его на хрен. А иначе получается, что на его стороне талмуд с циферками, а на моей не убедительное "ну и так понятно...".

Поэтому сначала надо простым и наглядным путём получить приблизительное значение искомого результата, а потом обосновывать долго и мучительно. Если это кому ни будь нужно.

[finnskij.livejournal.com]

В данном случае не совсем одно и тоже. Помещение надо греть. Не нагреем с оборудования - будем брать тепло от радиаторов. Что так, что эдак. Что лишнее - выбросим в вентиляцию. Это "бой" в наших преобразованиях тепла. Поэтому тут надо понимать в этом смысле.
Сами величины подобных теплопоступлений - на уровне 1% (хотя, надо будет по расчетам проверить, давно не смотрел), это действительно "гулькин нос" или "мелкая хрень". Что, безусловно, звучит неправильно с формальной токи зрения :)

[nagornov-artem.livejournal.com]

ну это четко к температуре не привязано - в тепловых пунктах и котельных по желанию заказчика происходит. Теплоизоляция больше востребована в холодоснабжении - где конденсат может образовываться.

[nagornov-artem.livejournal.com]

Ну у меня были запросы от проектировщиков на методику и расчет теплового излучения. Именно для блочно-модульных котельных. Для расчета вентиляции. Но это редкость. Тут все больше от заказчика зависит. Кому это интересно, а кому неинтересно....

[melbu.livejournal.com]

А почему именно на излучение, а не на конвекцию?

[nagornov-artem.livejournal.com]

Именно так! Понятно, что излучение там копеечное. Но бывает, что требуют! тогда гораздо проще сделать расчет!

[finnskij.livejournal.com]

Скромно умолчу о первоначальных догадках про величины дебалансного тепла. На основании, скажем, некоторых познаний о способах его отвода.

[nagornov-artem.livejournal.com]

Согласен. почему-то думается, что если инженер, то обязан выражаться следующим образом - "с точки зрения банальной эрудиции, данная интерпретация не отражает сути теории...." :-) Как раз в ходу нормальный язык :-)
Да, многие вещи нет смысла просчитывать. Но зачастую проще сделать расчет, чем что-то доказывать. Двухступенчатую смешанную схему гвс многие теплосети требуют, даже если не выполняется соответствующие соотношение нагрузок. А тут...

[nagornov-artem.livejournal.com]

А я возьму пожалуй Ваш опыт для "особых" заказчиков. Чтобы окончательно в тупик загнать их :-)

[nagornov-artem.livejournal.com]

Редкий зверь - эта теплоизоляция. Это и сподвигло написать заметку :-)

[nagornov-artem.livejournal.com]

А я не задумывался над этим. Времени особо не было. Всегда нехватка людей, много разных запросов - некогда даже полюбопытствовать было. Требуют - делаем! Как-то так...