A hőcserélők öntisztítása - aqua-thermal magazin - fűtés, vízellátás, vízkezelés

Főoldal / Cikkek / A hőcserélők öntisztítása

A hőcserélő berendezések munkafelületén lévő lerakódások valamilyen módon továbbra is problémát jelentenek bármilyen típusú hőcserélő számára. Mint tudják, az ilyen lerakódások csökkentik a hőcserélő hatékonyságát, és a megfelelő intézkedések megtétele nélkül teljesen letilthatják a berendezést. / AND. Mihajlov

A hőcserélő felületekre vonatkozó megfelelő betéteket (1., 2. ábra) a skála és az ásványi lerakódások képviselik, ami nem teljesen azonos. A skála alatt általában csövek, kazánrészek és hőcserélők falain lévő sók szilárd lerakódásaként értendők. A leggyakoribb karbonátos hab, amely főleg CaCO3 és MgCO3. Ezenkívül ismert CaSO4-t tartalmazó szulfát-söpredék is ismert. és szilikát skála, amely a szilícium-anionokból és kalcium, magnézium, vas és alumínium-anionokból áll. A folyamat a lerakódás a betétek a munkafelület a hőcserélő áll egymást követő szakaszai elvesztése szóban forgó só oldhatósága fajok, felhalmozódása az iszap szilárd felületek és annak további tömítést.

Ábra. 1. Szilárd lerakódások a hőcserélő cső lumenében

Ábra. 2. Betétek a lemezes hőcserélő hőcserélő felületén

A mérlegek hővezető képessége több tucatnyi, és egyes esetekben több százszor alacsonyabb, mint az acél hővezetőképessége, amelyből általában hőcserélők készülnek. Ezért még a legvékonyabb léptékű réteg is jelentős hőállóságot eredményez, ami a berendezés helyi túlmelegedéséhez vezethet és romlásához vezethet. A skála káros hatásainak összetétele az is, hogy a berendezés felszínén nagyon egyenetlenül helyezkedik el, elsősorban stagnáló zónákban. Ennek eredményeként a hőcserélő csatornák túlmelegedhetnek és szakadhatnak.

Általában nem keletkeznek ásványi lerakódások olyan hőmérsékleteken, ahol a hőcserélők általában működnek. Valójában az ásványi lerakódások, mint a söpredék, a keménység oldhatatlan sói. Azonban ásványi lerakódások mellett az üledék sók is tartalmaznak skálát, korróziós termékek fémek, mechanikai szennyeződések fémrészecskék és a homok. Ezenkívül az ásványi lerakódások olyan szennyeződéseket tartalmaznak, amelyek a kolloid vegyületek és a biológiai eredetű termékek szétbomlásából származnak.

Az ásványi lerakódások kialakulása a sókristályosodási folyamatokon alapul, amely a magképződés fázisából, a kristályos fázis növekedéséből és tömörítéséből áll. Mint ismeretes, kristályosodási központok fordulhatnak elő a vízoszlopban és a szilárd anyagok felületén. A munkafelületek a hőcserélők kristályosodási központok előfordulhatnak hozzákapcsolása után szennyeződés vagy intézkedéseket a thermoelectricity töltés következtében fellépő hőmérséklet-különbség mindkét oldalán egy fém hőcserélő csatorna falán. A kristályok további növekedése általában az oldott anyag új molekuláinak diffúziója miatt következik be. A diffúzió megnehezülése után az üledék tömörödik. Ennek eredményeképpen az ásványi lerakódások rétegekké alakulnak.

A betétképződés megakadályozása

Az üledékek képződésének csökkentése érdekében minőségi vízkezelést kell végezni. Gyakran előfordulhat, hogy ez előkoksáró és interkután vízkezelésnek minősül, amely magában foglalja a szennyeződések tisztítására és a reagensek bevezetésére a korrózió és a kicsapódás megelőzését. Ha ez nem elegendő, vagy egyszerűen nem történik meg, akkor a hőcserélőt egy idő után tisztítani kell. A hőcserélők tisztításához vegyi és mechanikai módszereket használnak. A mechanikai eljárások közé tartozik a hőcserélő mosása nyomás alatt lévő vízsugár hatása alatt (3. ábra).

Ábra. 3. Hőcserélő lemezek a tisztítás előtt és után

Gyakran előfordul, hogy a hőcserélők fűtőfelületén lerakódások képződésének megakadályozása érdekében a hűtőfolyadék hidrodinamikus tulajdonságait alkalmazzák. Amint azt a gyakorlati megfigyelések azt mutatják, hogy a víz áramlása a hőcserélőkön keresztül, amelyek 1,5-2,0 m / sec-nál nagyobb sebességgel haladnak keresztül, a lerakódások képződése lelassul. Mindazonáltal ilyen körülmények között egyrészt a hőátadás romlik, másrészt pedig nagyobb teljesítményű szivattyúegységeket kell használni, és több energiát kell felhasználni. Ugyanakkor a hőcserélő turbulens áramlása esetén a sugár sebességét 0,1-1,5 m / s-ra csökkenteni lehet, miközben megőrzi a patak tisztítási tulajdonságait.

Mint ismeretes, a turbulens áramlás olyan áramlás kialakulását jelenti, amelyben a tengely mentén mozgó vízzel egyidejűleg keveredik. A turbulens áramlásnál a csőben lévő víz "forrni", az összes szennyeződést kitölti a belső felületről, és nem teszi lehetővé az üledékek rendezését. Érdemes emlékeztetni arra, hogy az alacsonyabb sebességű víz áramlása, amelynél a rétegek keveredése nem következik be, laminárisnak nevezik. A turbulens áramlás lamináris átmenetének pillanatát az érték határozza meg, amelyet kritikus áramlási sebességnek neveznek. A kinematikus viszkozitás () matematikai aránya a cső (D) átmérőjével fejeződik ki:

ahol Re k a dimenzió nélküli arányossági együttható, a kritikus Reynolds-számnak nevezik.

Cirkóvezetékekhez Rekr ≈ 2300. Úgy gondolják, hogy amikor Re Újra a víz turbulens mozgása lesz.

Azonban, növelése mellett az áramlási sebesség, turbulencia továbbra is lehetséges növekedésének elérése a víz hőmérséklete vagy csökkentésével a rendszer viszkozitását. Számos esetben turbulens áramlást előidézve a vízáramot sűrített levegővel buborékoltatják ki, vagy nagy intenzitású sugárzással besugározzák. Továbbá turbulencia oka lehet könnyebben módszerekkel, mint például a létrehozása a belső felületén a cső egy bizonyos fokú egyenetlenség vagy felületén a csatorna, amelyen keresztül víz áramlik, hogy egy hullámos, hullámos vagy bordázott. Körülbelül ez történik a hőcserélőkkel is, amelyek ezután képesek az öntisztításra.

Öntisztító lemezes hőcserélőkben

Az ilyen típusú eszközök egy típusa lemezes hőcserélők. Az ilyen készülékek turbulenciájának megteremtéséhez a lemezeket a lemezekhez vagy speciális fúvókák forrasztásával vagy a lemezek felületének hullámosításával rögzítik. Az ábrából a rovátkák a felszínen a lemez (4.), Másfelől pedig a vastagsága és az anyag, amelyből készült, függő alap hőteljesítményt a hőcserélő és az a képessége, hogy öntisztító. Tehát, mivel egyes esetekben a víz elegendő vízkezelés nélkül belép a hőcserélőkbe, a korróziós terhelés fő terhelése a lemezekre esik. Ennek megakadályozására, egy lemezes hőcserélőt használnak a ötvözött acélból, így például AISI 316, AISI 304, valamint a titán-ötvözetek vagy Haselloy 276. Annak érdekében, hogy az ilyen lemezek intenzíven nem késleltetett terjedelme és ásványlelőhelyek, felületük van kitéve nagy tisztaságú kezelést. A perspektíva az elektrolizálás módja, ami megnehezíti a szennyeződések behelyezését a hőcserélő lemezére.

Ábra. 4. Lemezes hőcserélő (a) és lemez (b) hullámos felületű mintával

A lemez vastagsága jelentősen befolyásolja a hőcserélő működését. Mint ismeretes, a vastagsága a lemezes hőcserélő befolyásolja a folyamat hőátadás: minél kisebb, annál nagyobb hőátadás és anyagköltség kisebb. Azonban, csökkenő vastagsága egy ilyen lemez elveszti stabilitását való kitétel előtt a dolgozó által létrehozott nyomás a víz áramlását, különösen a turbulens áramlású. Mindazonáltal, néhány vezető gyártók képes elérni egy lemezvastagság 0,4-0,5 mm, és így, teljesen csökkenti a határértéket az üzemi nyomás, amely általában 16 atm. Ezt úgy érik el, hogy egy turbulencia áramlási lemezes hőcserélő létrehozásához hullámos felületek vannak. Az ilyen vékony falú lemezek hullámzási mintázata helyi görbéknek köszönhető, amelyek nemcsak az áramlás turbulenciáját okozzák, hanem ugyanakkor merevítőszerkezetek is, amelyek növelik az erő tulajdonságait. Azonban a hőcserélő lemezes hullámosságának legfontosabb célja, hogy ezekből a merevítőkből olyan csatornák alakuljanak ki, amelyek úgy lettek kialakítva, hogy a hűtőközeget egyenletesen elosztják az egész felületen.

Öntisztító spirálhőcserélőkben

Egy másik típusú hőcserélő, amely szintén képes öntisztítani, spirális hőcserélő. A keresztmetszet alakja egy csavart órarugóhoz hasonlít. És a "rugó" anyaga két, egymástól bizonyos távolságban lévő fémlemezből áll. Ennek eredményeképpen két elkülönített tér van kialakítva a hűtőközeg és a fűtött folyadék áramlására. Az egyik zóna két lap csavart lapja között van, és a második zárt tér a rögtönzött "rugó" spiráljának fordulatai között van kialakítva. A hőhordozó és a fűtött folyadék áramlásához így kapott csatornák megközelítőleg azonos keresztmetszetűek. Az ilyen koncentrikus alak lehetővé teszi a viszonylag kompakt hőcserélők létrehozását meglehetősen nagy hőcserélővel. Fontos megjegyezni, hogy a spirálos hőcserélők nagyon hasznosak, ha olyan hűtőfolyadékot használnak, amely jelentős szennyeződések koncentrációját tartalmazza. Az ilyen típusú hőcserélő stabilitását a kialakult üledékekhez az öntisztítás képessége okozza, amely az áramlás turbulenciájának előfordulásából ered. Annak ellenére, hogy az ilyen hőcserélők hűtőközegének keringtető csatornáiban nincsenek durvaságok és bordázott felület, turbulencia még mindig megjelenik az áramlásban.

A spirális hőcserélőkben az áramlás turbulenciája alacsonyabb áramlási sebességgel, mint egyenesen sima csővezetékeknél jelentkezik. Ez a hűtőközeg egycsatornás áramlási mintázatának és a csatorna egységes hajlításának köszönhető. Végül is, a hűtőfolyadék spirális mozgása mellett mindig, legalább egy szögben, de hidrodinamikai nyomást gyakorol a hőcserélő falára.

Öntisztító héj- és csőhőcserélőkben

A Shell és cső hőcserélők olyan eszközök kialakítva csőkötegek tartja össze útján cső lemezek és helyezzük burkolat bevezető és kivezető töltésére környezete (ábra. 5). Hagyományos csőköteges hőcserélő nem teszi lehetővé a hőcserélő közötti közeg tartály töltési burkolat és a belső térfogatát a csöveket át a cső falának a szemközti mozgását nem elegyedő folyadékok. A csövek korrózióálló fémekből, például sárgarézből vagy rozsdamentes acélból készültek. A csőköteg-hőcserélők kialakítása a kívánt profillal lehetővé teszi számukra, hogy 2-3-szor növeljék hőátadási területüket. Ennek eredményeképpen néhány jellemző esetében a héj-és csöves hőcserélők megközelítik a lemezszerű eszközöket, de jobb arányuk van a hőátadás és a hidraulikus veszteségek értéke között. Ezen túlmenően az ilyen hőcserélők lehetővé teszik bármilyen típusú tisztítás alkalmazását, beleértve a kavitáció-sokk módszereket, amelyek gyakran nem alkalmasak más típusú hőcserélők számára.

Ábra. 5 Shell és cső hőcserélő

Az ilyen típusú hőcserélőnél azonban a betétek képződése inherens. A kialakulásuk valószínűségének csökkentése érdekében különböző technikák alkalmazhatók. Számos esetben egy úgynevezett reverzibilis sémát alkalmaznak, amely valójában a hűtőfolyadék ellenáramoltatása és a melegített víz. A hűtőfolyadék ilyen típusú mozgása lehetővé teszi a stagnáló zónák térfogatának 25-30% -ról 5% -ra történő csökkentését. A stagnáló zónák térfogatának csökkentése csökkenti a lerakódások képződési területeit (6. ábra).

Ábra. 6 Holt- és csöves hőcserélőkben a stagnáló "halott" zónák kialakulása

Azonban önmagában a hűtőközeg áramlása a héj-és csöves hőcserélőben nem okoz turbulens áramlást. Ehhez különféle eszközöket kell használni, amelyeket turbulátoroknak neveznek. Jelenleg különböző típusokat fejlesztettek ki, amelyek feltételesen két csoportra oszthatók. Az első ilyen eszközök lehetnek, hogy olyan külső hatással adatfolyam: eszközt pulzálás alkalmazása során hűtőfolyadék szerelvény keverésére egy gázáramnak buborékok, a készülék hűtőközeg áramlási besugárzás elektrosztatikus mező. A második csoport lehet hozzárendelve turbulátorok, amelyek használata az energia a jet: csavaros eszköz örvénylő áramlást falelemek a csatorna bemeneténél, a fúvóka csövek és fin javítására felületi érdesség.

Azonban a hangsúly a fejlesztők az elmúlt években elsősorban a fejlesztési modell csöves hőcserélők mesterséges turbulenciát, amit arra használtak, örvény sor gyűrű alakú hornyokkal és gyűrű alakú kiemelkedések. Fontos, hogy a lerakódás réteg vastagsága függ a kiemelkedés magassága borda és a horony mélysége, valamint ezek számát és távolságot közöttük. Amint azt a gyakorlati megfigyelések, néhány minták, mint a turbulencia viszonylag alacsony áramlási sebességeket és hőmérsékleteket a hűtőközeg áramlását a tartomány 50 ° C és 90 ° C-on is csökkentse a vízkőlerakódást rétegvastagság mindkét felületén a csövek több alkalommal. És ami különösen fontos, a víz hőcserélőjének lamináris áramlásának ilyen "megsértője" turbulenciát okoz a teljes áramlási szakaszban, beleértve a falréteget is. Ez nagyon hasznos, mert megsemmisítése a határréteg és a kialakulása a helyén egy úgynevezett fali turbulencia, nem csak az alap bontás szennyeződéseket a munkafelületek, hanem növeli a hőátadás 2,0-2,5-szor.