Теплообменники с промежуточным (жидким) теплоносителем

Эти теплообменники, называемые иногда изготовителями кольцевыми змеевиками, состоят из двух теплообменных агрегатов, которые связаны друг с другом системой циркуляции жидкого теплоносителя.

В [7.9] дано теоретическое обоснование применения таких тепло» обменников, а ниже рассмотрены только параметры, определяющие КПД этой системы [7.10, 7.11], Установка утилизации теплоты этого типа была разработана фирмой АВ Svenska FIaktfabriken (Стокгольм). Наиболее важные элементы системы — теплообменники и насос — имеют стандартную и надежную конструкцию.

По сравнению с теплообменником с тепловыми трубами основное преимущество системы Ecotherm, как ее называют изготовители, состоит в том, что можно располагать всасывающий и вытяжной каналы на отдаленном расстоянии. Конечно, применение насоса в этой системе снижает надежность системы, а также требует затрат энергии на его привод, однако производители считают, что потребление энергии составляет около 1% утилизированной энергии.

Рис.

1—фильтр; 2 — насос

Тепловой расчет. При расчете этой системы необходимо принять во внимание большое количество переменных, особенно в тех случаях, когда один тепловой контур предназначен более чем для одного всасывающего и вытяжного каналов. По этой причине потребителям рекомендуется обращаться к тем изготовителям, которые располагают программами оптимизации [7.121.

Для данной общей поверхности теплообмена энтальпия теплоноси. теля (представляющая собой произведение весового расхода и тепло.

Рис. 7.8. Теплообменники с промежуточным теплоносителем, применяемые для утилизации теплоты на фабрике по изготовлению оболочки для колбасы

емкости), а также соотношение площадей поверхности должны выбираться с учетом максимального термического КПД на стороне подаваемого на нагрев воздуха.

Термический КПД теплообменника этого типа определяется как

где — температура поступающего воздуха на входе; t2 — температура воздуха на выходе; t\rB— температура отработанного воздуха на входе.

Термический КПД обычно составляет 45—65% и зависит также от содержания влаги в отработанном воздухе и соотношения потоков поступающего и отработанного воздуха.

Области применения. Области применения теплообменников о промежуточным теплоносителем в промышленности и в системах кондиционирования воздуха сходны с областями применения теплооб- 150 менников с тепловыми трубами. На рис. 7.8 представлена схема завода в Швеции по изготовлению оболочки для колбасы. Пять идентичных систем было использовано для утилизации сбросной теплоты, которая затем передавалась для нагрева поступающего технологического воздуха. Общая стоимость этой установки составила 70 тыс. долл., а период окупаемости — менее одного года.

Для многих промышленных процессов необходимая температура теплоносителя выше той, при которой технически возможно и экономически выгодно использовать в качестве него воду.

Преимуществом этих систем является возможность передачи теплоты на значительные расстояния внутри одного большого промышленного предприятия. Применение жидкого теплоносителя, поступающего по трубам с малым диаметром, сделает эту систему еще более экономически выгодной по сравнению с воздушными системами с точки зрения как экономии металла, так и теплоизоляции.

Эффективность применения теплообменников с промежуточным теплоносителем. В [7.10] приводится экономическое обоснование применения их в системе кондиционирования воздуха в одной из лондонских больниц.

Принято, что пар для целей отопления вырабатывается котлом, работающим на жидком топливе, цена топлива 36,7 ф. ст/м*. Это соответствует 0,46 пене/(кВт-ч). Энергия для привода насоса и воздушного вентилятора рассматривается как поступление теплоты во время отопительного сезона, а в остальное время года — как потери. При расчете капитальных затрат нормативный коэффициент эффективности принимался равным 0,163 (при 10%-ной норме на капитал в течение 10 лет) для всей установки.

Технические характеристики системы вентиляции приведены ниже;

Количество поступающего воздуха, м3/с              11

Количество отработанного воздуха, м8/с              11

Относительная влажность отработанного воздуха,              °С              55

Требуемая температура поступающего воздуха,              °С              18

Время работы, ч/год                8760

В результате применения системы Ecotherm снижение затрат на топливо составило 3456 ф. ст. в год. За счет системы утилизации теплоты мощность котла может быть снижена на 183 кВт. Соответствующее сокращение капитальных затрат составит 10 ф. ст. кВт, т. е. 1830 ф. ст.

Капитальные затраты на теплообменники, насос, трубопроводы, фильтр составляют 4180 ф. ст., а увеличение объема здания из расчета 25 ф. ст. на 1 м3 — 1000 ф.

Эксплуатационные расходы, связанные о увеличением капитальных затрат, составят 464 ф. ст., на энергию — 271 ф. ст. и прочие — 100 ф. ст. С учетом стоимости сэкономленного топлива экономия эксплуатационных расходов будет равна 3456 — (464 +271 + 100) = = 2621 ф. ст. Таким образом, период окупаемости при применении этой системы составляет 1,28 года. Если провести такие же расчеты для систем с шестью и десятью рядами змеевиков, то периоды окупаемости составят 1,41 и 1,54 года соответственно. Оптимальными в этом случае оказываются восемь рядов змеевиков.

3. Теплообменники с промежуточным (газовым) теплоносителем

Такая система показана на рис. 7.9. Она может оказаться ие такой эффективной, как система с жидким теплоносителем. Однако стоимость самих газовых теплообменников низкая, и в тех случаях,

Рис. 7.9. Использование теплообменника газ — газ при отдаленных друг от друга источниках и поглотителях теплоты:

7 — ДЫМОХОД; 2 — рекуператор; 3 — печь (процесс I); 4 — сушилка (процесс 2); 5 — вентилятор; 6 — дополнительные нагреватели

когда не требуется воздухо или газопровода большой длины, такая система утилизации теплоты может оказаться экономически более эффективной.