Удвоенная безопасность — путь к улучшению эксплуатационных характеристик

Page 1
background image

Page 2
background image

140

К

омпактные

 

пластинчатые

 

теплообменники

  (

ПТО

с

 

двойными

 

стенками

 

имеют

 

исключительно

 

высокий

 

ко

-

эффициент

 

теплопередачи

 

и

 

обеспе

-

чивают

 

повышенный

 

уровень

 

безо

-

пасности

 

по

 

сравнению

 

с

 

традицион

-

ными

 

кожухотрубными

 

теплообмен

-

никами

  (

КТТО

с

  «

двойной

» 

стенкой

Пластинчатые

 

теплообменники

 

для

 

систем

 

охлаждения

 

трансформато

-

ров

 

отличаются

 

возможностью

 

изме

-

нения

 

размеров

 

путём

 

установки

 

до

-

полнительных

 

пластин

универсаль

-

ностью

 

и

 

требуют

 

меньшей

 

площади

 

размещения

.

В

 

настоящее

 

время

 

в

 

бизнесе

 

по

 

производству

 

трансформаторов

 

де

-

лается

 

упор

 

на

 

увеличение

 

произво

-

дительности

 

при

 

одновременном

 

со

-

кращении

 

энергетических

 

потерь

минимизации

 

занимаемой

 

площади

 

и

 

обеспечении

 

экологической

 

безо

-

пасности

 

производства

При

 

этом

 

не

-

допустимо

 

пренебрежение

 

безопас

-

ностью

 

во

 

имя

 

достижения

 

эконо

-

мической

 

и

 

энергетической

 

эффек

-

тивности

Система

 

охлаждения

 

мас

-

ла

 

является

 

одной

 

из

 

важнейших

 

ча

-

стей

 

трансформатора

 

и

 

должна

 

рабо

-

тать

 

бесперебойно

Компания

 

Альфа

 

Лаваль

 

учитывает

 

все

 

эти

 

обстоятель

-

ства

 

и

 

предлагает

 

компактные

 

тепло

-

обменники

 

из

 

пластин

 

с

 

двойными

 

стенками

которые

 

позволяют

 

увели

-

чить

 

производительность

 

с

 

меньшей

 

себестоимостью

 

при

 

сохранении

 

уровня

 

безопасности

характерного

 

для

 

традиционных

 

кожухотрубных

 

те

-

плообменников

 

с

 

двойной

 

трубой

.

Пластинчатые

 

теплообменники

 

значительно

 

меньше

 

кожухотрубных

что

 

позволяет

 

легко

 

разместить

 

их

 

на

 

существующих

 

площадях

По

 

положи

-

тельным

 

отзывам

 

заказчиков

пла

-

стинчатые

 

теплообменники

 

быстрее

 

реагируют

 

на

 

изменения

 

температу

-

ры

 

и

 

реже

 

требуют

 

технического

 

об

-

служивания

Их

 

конструкция

 

обеспе

-

чивает

 

удобный

 

доступ

 

ко

 

всей

 

по

-

Удвоенная безопасность – путь к 

улучшению эксплуатационных 

характеристик

Эдвард ФРЕНАНДЕР,

 инженер по сбыту отделения Альфа Лаваль Fluids&Utility, Лунд, Швеция

верхности

 

теплообмена

 

для

 

проведе

-

ния

 

технического

 

обслуживания

что

 

облегчает

 

полное

 

восстановление

 

эффективности

 

теплопередачи

ТЕПЛООБМЕН

Пластинчатый

 

теплообменник

 

(

рис

. 1) 

состоит

 

из

 

пакета

 

гофриро

-

ванных

 

пластин

 

с

 

отверстиями

за

 

счёт

 

которых

 

между

 

пластинами

 

об

-

разуются

 

каналы

 

для

 

холодной

 

и

 

го

-

рячей

 

сред

между

 

которыми

 

осу

-

ществляется

 

теплообмен

Пакет

 

пла

-

стин

 

размещён

 

между

 

опорной

 

и

 

подвижной

 

прижимной

 

плитами

 

и

 

за

-

креплён

 

стяжными

 

болтами

Пласти

-

ны

 

снабжены

 

прокладками

уплотня

-

ющими

 

места

 

соединения

 

и

 

обеспе

-

чивающими

 

направление

 

потоков

 

жидкостей

 

в

 

соответствующие

 

кана

-

лы

Необходимое

 

число

 

устанавли

-

ваемых

 

пластин

 

определяется

 

в

 

со

-

ответствии

 

с

 

расходом

физически

-

ми

 

свойствами

 

жидкостей

допусти

-

мой

 

потерей

 

напора

 

и

 

разницей

 

тем

-

ператур

Отличие

 

пластинчатого

 

теплооб

-

менника

 

от

 

традиционного

 

кожухо

-

трубного

 

состоит

 

в

 

наличии

 

гофри

-

рованных

 

пластин

которые

 

форми

-

руют

 

теплообменные

 

каналы

Когда

 

эти

 

пластины

 

собраны

 

в

 

единый

 

па

-

кет

многочисленные

 

точки

 

контак

-

та

 

между

 

ними

 

обуславливают

 

дви

-

жение

 

жидкости

 

по

 

каналам

 

в

 

виде

 

завихренного

 

потока

 (

рис

. 2) 

с

 

высо

-

кой

 

степенью

 

турбулентности

что

 

по

-

вышает

 

коэффициент

 

теплопередачи

 

этой

 

конструкции

 

по

 

сравнению

 

с

 

ко

-

жухотрубным

 

вариантом

.

Более

 

высокая

 

степень

 

турбу

-

лентности

 

также

 

создаёт

 

большее

 

касательное

 

напряжение

 

на

 

стен

-

ках

Тогда

 

как

 

в

 

кожухотрубных

 

те

-

плообменниках

 

присутствуют

 

так

 

называемые

 «

мёртвые

 

зоны

», 

в

 

пла

-

Рис

. 1. 

Схематическое

 

изображение

 

пластинчатого

 

теплообменника


Page 3
background image

141

№ 6 (9), ноябрь-декабрь, 2011

стинчатых

 

теплообменниках

 

созда

-

ётся

 

высокое

 

касательное

 

напряже

-

ние

 

по

 

всей

 

теплопередающей

 

по

-

верхности

что

 

вызывает

 

эффект

 

са

-

моочистки

  (

рис

. 3). 

Это

 

сокращает

 

риск

 

образования

 

отложений

 

и

 

по

-

зволяет

 

реже

 

проводить

 

техниче

-

ское

 

обслуживание

Чтобы

 

компен

-

сировать

 

влияние

 

отложений

про

-

изводители

 

кожухотрубных

 

теплооб

-

менников

 

зачастую

 

заранее

 

учиты

-

вают

 

возможность

 

их

 

образования

 

в

 

конструкции

 

теплообменника

Таким

 

образом

вследствие

 

вы

-

сокого

 

риска

 

образования

 

отложе

-

ний

 

кожухотрубные

 

теплообменники

 

получают

 

огромную

 

дополнительную

 

площадь

 

поверхности

 

теплообмена

что

 

может

 

стать

 

причиной

 

функцио

-

нальных

 

проблем

таких

 

как

 

сниже

-

ние

 

скорости

 

потока

 

и

 

ускоренное

 

образование

 

отложений

 

из

-

за

 

боль

-

шего

 

диаметра

 

кожуха

 

и

 

меньшего

 

касательного

 

напряжения

 

на

 

стен

-

ках

Благодаря

 

высокой

 

степени

 

тур

-

булентности

 

потока

 

и

 

касательным

 

напряжениям

 

на

 

стенках

 

пластин

-

чатых

 

теплообменников

при

 

их

 

про

-

ектировании

 

отсутствует

 

необходи

-

мость

 

учитывать

 

риск

 

образования

 

отложений

 

и

 

увеличивать

 

габариты

 

устройства

.

НАСТОЯЩИЙ

 

ПРОТИВОТОК

В

 

пластинчатом

 

теплообменни

-

ке

 

стандартной

 

конфигурации

 

горя

-

чее

 

масло

 

поступает

 

с

 

того

 

конца

от

-

куда

 

выходит

 

охлаждающая

 

вода

Та

-

ким

 

образом

 

обеспечивается

 

подлин

-

ный

 

противоток

позволяющий

 

реа

-

лизовать

 

температурные

 

программы

 

с

 

пересечением

 

температур

 — 

мас

-

ло

 

охлаждается

 

до

 

температуры

 

ниже

 

температуры

 

охлаждающей

 

воды

 

на

 

выходе

 (

рис

. 4). 

Более

 

того

охлаждаю

-

щая

 

вода

 

может

 

нагреваться

 

до

 

тем

-

пературы

очень

 

близкой

 

к

 

температу

-

ре

 

масла

 

на

 

входе

  (

высокая

 

рекупе

-

рация

), 

что

 

позволяет

 

утилизировать

 

большую

 

часть

 

тепла

 

для

 

других

 

це

-

лей

например

 

для

 

отопления

 

зданий

.

Для

 

того

 

чтобы

 

добиться

 

близкого

 

температурного

 

приближения

 

в

 

ко

-

жухотрубном

 

теплообменнике

тре

-

буется

 

удлинять

 

трубки

укладывая

 

их

 

во

 

множество

 

рядов

 

с

 

различными

 

конфигурациями

 

перегородок

или

 

последовательно

 

соединять

 

несколь

-

ко

 

трубок

Однако

 

это

 

приводит

 

к

 

сни

-

жению

 

скорости

 

потока

 

или

 

пробле

-

мам

 

в

 

гидравлической

 

системе

сни

-

жению

 

эффективности

 

теплопереда

-

чи

 

и

 

повышению

 

риска

 

образования

 

отложений

Ещё

 

одним

 

недостатком

 

такой

 

конструкции

 

с

 

перегородками

 

является

 

вероятность

 

возникнове

-

ния

 

значительных

 

вибраций

 

в

 

тепло

-

обменнике

.

ВОЗМОЖНОСТЬ

 

ПОВЫШЕНИЯ

 

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

При

 

повышении

 

мощности

 

трансформатора

 

охлаждающая

 

спо

-

собность

 

существующей

 

системы

 

может

 

оказаться

 

недостаточной

Замена

 

всей

 

системы

 

охлаждения

 

зачастую

 

требует

 

больших

 

затрат

 

времени

 

и

 

средств

В

 

отличие

 

от

 

кожухотрубных

 

теплообменников

производительность

 

пластинчатого

 

теплообменника

 

можно

 

увеличить

не

 

изменяя

 

его

 

конструкцию

Для

 

этого

 

необходимо

 

просто

 

отвернуть

 

стяжные

 

болты

 

рамы

 

и

 

добавить

 

пластины

В

 

зависимости

 

от

 

перво

-

Рис

. 2. 

Множество

 

точек

 

контакта

 

между

 

собранными

 

в

 

единый

 

пакет

 

пластинами

 

формирует

 

турбулентный

 

завихрённый

 

поток

Рис

. 4. 

Температурная

 

программа

 

с

 

пересечением

 

температур

Рис

. 3. «

Мёртвые

 

зоны

» 

с

 

застойным

 

потоком

 

у

 

перегородок

 

вблизи

 

кожуха

 

в

 

кожухотрубном

 

теплообменнике

трубная

 

доска

«

мёртвые

 

зоны

»

кожух

впу

скная

 

камера

выпу

скная

 

камера

трубная

 

доска

выход

 

жидкости

 

из

 

трубок

выход

 

жидкости

 

из

 

межтрубного

 

пространства

перегородки

подача

 

жидкости

 

в

 

трубки

подача

 

жидкости

 

в

 

межтрубное

 

пространство

трубный

 

пучок

 

из

 

прямых

 

труб


Page 4
background image

142

начального

 

варианта

 

увеличение

 

производительности

 

может

 

соста

-

вить

 

до

 50%.

УМЕНЬШЕННЫЕ

 

ГАБАРИТЫ

Значительная

 

разница

 

между

 

пла

-

стинчатыми

 

и

 

кожухотрубными

 

те

-

плообменниками

 

заключается

 

так

-

же

 

в

 

их

 

размере

Компактная

 

кон

-

струкция

 

пластинчатого

 

теплообмен

-

ника

 

имеет

 

меньшую

 

площадь

 

раз

-

мещения

Кроме

 

того

существуют

 

различия

 

в

 

массе

 

и

 

объёме

 

заполне

-

ния

Осушенный

 

кожухотрубный

 

те

-

плообменник

 

в

 1,5—4 

раза

 

тяжелее

 

пластинчатого

Объём

 

заполнения

 

в

 

кожухотрубном

 

теплообменнике

 

в

 

7—20 

раз

 

превышает

 

аналогичный

 

показатель

 

пластинчатого

 

теплооб

-

менника

Следовательно

во

 

время

 

эксплуатации

 

вес

 

кожухотрубного

 

те

-

плообменника

 

в

 2—6 

раз

 

превышает

 

вес

 

пластинчатого

 (

см

таблицу

). 

В

 

системах

 

охлаждения

 

высокой

 

производительности

 

разница

 

в

 

объ

-

ёме

 

удерживаемой

 

жидкости

 

может

 

ти

 

вдвое

 

превышает

 

вес

 

пластинча

-

того

 

теплообменника

 

аналогичной

 

производительности

Поскольку

 

за

-

траты

 

на

 

материалы

 

составляют

 

поч

-

ти

 50% 

себестоимости

 

теплообмен

-

ника

разница

 

в

 

весе

 

неизбежно

 

от

-

ражается

 

на

 

его

 

цене

.

ДВОЙНЫЕ

 

СТЕНКИ

 — 

ДВОЙНАЯ

 

БЕЗОПАСНОСТЬ

Пластинчатые

 

теплообменники

 

с

 

пластинами

 

с

 

двойными

 

стенка

-

ми

 

производства

 

Альфа

 

Лаваль

 

бла

-

годаря

 

особой

 

конструкции

 

сочета

-

ют

 

в

 

себе

 

высокую

 

эффективность

 

теплопередачи

 

традиционных

 

ПТО

 

с

 

отсутствием

 

риска

 

смешения

 

рабо

-

чих

 

жидкостей

 

внутри

 

теплообменни

-

ка

Пластины

 

с

 

двойными

 

стенками

 

изготавливаются

 

с

 

помощью

 

лазер

-

ной

 

сварки

 

двух

 

одинаковых

 

пластин

 

по

 

периметру

 

отверстий

Каналы

 

об

-

разуются

 

при

 

объединении

 

попарно

 

сваренных

 

пластин

 

в

 

пакет

 

и

 

стан

-

дартной

 

их

 

герметизации

 

с

 

помощью

 

прокладок

.

При

 

случайном

 

возникновении

 

течи

 

двойные

 

стенки

 

не

 

позволят

 

жидкостям

 

смешаться

Любой

 

про

-

бой

 

в

 

одной

 

из

 

спаренных

 

пластин

 

приведёт

 

к

 

утечке

 

жидкости

 

из

 

этой

 

пары

 

за

 

пределы

 

теплообменника

Дефект

 

прокладки

 

приведёт

 

к

 

утеч

-

ке

 

жидкости

 

за

 

пределы

 

теплооб

-

менника

 

либо

 

непосредственно

 

из

 

внешнего

 

уплотнения

либо

 

из

 

ин

-

дикационных

 

отверстий

 

двойной

 

границы

 

уплотнителя

Дефект

 

свар

-

ного

 

шва

 

приведёт

 

к

 

утечке

 

жид

-

кости

 

за

 

пределы

 

теплообменни

-

ка

 

либо

 

из

 

индикаторов

 

течи

 

уплот

-

нителя

либо

 

в

 

месте

 

повреждения

 

между

 

пластинами

Рисунок

 5. 

Схема

 

пар

 

пластин

 

с

 

двойными

 

стенками

сваренных

 

по

 

периметру

 

отверстий

Вытекание

 

жидкости

 

наружу

 

при

 

повреждении

 

одной

 

пластины

Вытекание

 

жидкости

 

наружу

 

при

 

повреж

-

дении

 

уплотнения

быть

 

значительной

Для

 

крупной

 

си

-

стемы

 

с

 

необходимостью

 100-

про

-

центного

 

резервирования

 

может

 

дополнительно

 

потребоваться

 2 

м

3

 

трансформаторного

 

масла

 

на

 

пару

 

охладителей

.

Как

 

видно

 

из

 

этого

 

примера

вес

 

кожухотрубного

 

теплообменника

 

поч

-

ПТО

 

с

 

двойными

 

стенками

Двухтрубный

 

КТТО

Вес

 (

сухой

/

рабочий

), 

кг

410/450 700/1000 

Объём

 

удерживаемой

 

жидкости

 

(

вода

/

масло

), 

дм

3

 

22/22

195/130

Габариты

 (

длина

/

ширина

/

высота

), 

мм

1120/470/1080

2480/500/610

Дополнительный

 

объём

 

для

 

компенсации

 

риска

 

образования

 

от

-

ложений

, %

0

10

Возможность

 

увеличения

 

производительности

, %

63

Примечание

тепловые

 

потери

 

в

 

трансформаторе

которые

 

необходимо

 

рассеять

 — 500 

кВт

расход

 

масла

 — 36 

л

/

с

температура

 

масла

 

на

 

входе

/

выходе

 — 

70°C/62°C; 

температура

 

охлаждающей

 

воды

 

на

 

входе

 — 30°C

Таблица

Пример

 

охлаждения

 

трансформаторного

 

масла

Пример

 

инсталляции

 

кожухотрубного

 

и

 

пластинчатого

 

маслоохладителей

 

на

 

трансформаторе


Читать онлайн

Компактные пластинчатые теплообменники (ПТО) с двойными стенками имеют исключительно высокий коэффициент теплопередачи и обеспечивают повышенный уровень безопасности по сравнению с традиционными кожухотрубными теплообменниками (КТТО) с «двойной» стенкой.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»