Hőcserélők kiválasztása Mi a feladat? • átfolyós vagy tartály (hőntartás vagy felfűtés – lehűtés) • halmazállapot? – van-e halmazállapot-változás (kondenzáció, elpárologtatás) • mik a közegek • anyagjellemzők (sűrűség, fajhő, hővezetési tényező, viszkozitás, rejtett hő, …) • vegyhatás (pH, agresszív, stb…) • szennyezés (tisztíthatóság, tisztítóközeg) • méretezési határok • min. – max. hőmérséklet • névleges nyomás – próbanyomás (PN6, PN10, PN16, PN25, PN40 …) • tanúsítás, dokumentáció • méretezési adatok • átadandó hőteljesítmény • tömegáramok • be- és kilépő hőmérsékletek • megengedett nyomásveszteség • konstrukciós követelmények • méretkorlát • csonkozás, csonkméret
Lemezes hőcserélők kiválasztása Kivitel: • tömítéses • standard • duplafalú • kazettás • szabad átáramlású • forrasztott • hegesztett • csőköteges, … Csonkok • karimás • menetes • hegeszthető • forrasztható • gyorscsatlakozó
Szerkezeti anyagok • hőátadó felület • rm. acél (AISI304 (DIN 1.4301), AISI316 (DIN 1.4401) • Titán • egzotikus anyagok (Hastelloy, Monel, stb….) • tömítés • Nitril – olajálló, max. 110 °C • EPDM – nem olajálló, max. 150 °C • Viton – max. 170 °C • egzotikus (teflon, stb. ) • keretszerkezet • ipari (festett szénacél) • higiénikus (rm. acél)
Szigetelés? Egyéb követelmény? (túlméretezés, bővíthetőség, stb …)
Lemezes hőcserélők kiválasztása • Hagyományos tömítéses • szétszerelhető • mechanikus úton tisztítható • bővíthető, átalakítható • javítható • szűkebb hőmérsékletkorlátok • PN max 25 bar, tmax = 150 (EPDM) 110 (Nitril) °C • nagyobb, nehezebb, drágább • forrasztott • könnyebb, olcsóbb • PN max 40 bar, t max ~ 200 °C • nem szedhető szét, nem javítható • csak vegyszeresen tisztíthat, de nem ajánlott ez sem.
Lemezes hőcserélők kiválasztása • Fűtés: általában forrasztott, van aki ragaszkodik a tömítéseshez • HMV: általában tömítéses, van aki forrasztottat kér • Gőz (max. 150 (170) °C): Általában tömítéses, van aki forrasztottat kér • Hűtő körfolyamat kondenzátor, elpárologtató, gázhűtő: forrasztott, gázoldalon forrasztható, folyadékoldalon menetes/karimás csatlakozások • Ammóniás hűtőkörfolyamat: kazettás hőcserélő • Nagy, túlhevített nyomású gőz: hegesztett hőcserélő
Anyagválasztás • Fűtés, HMV, víz, glikol • lemez: rozsdamentes acél, AISI316 = EN 1.4401, AISI304 = EN 1.4301 • tömítés: EPDM (max 150 °C), Nitril (max 110 °C) • geotermikus • lemez:
rozsdamentes acél, AISI316 = EN 1.4401 titán (Cl- > 300 ppm) legjobb a gyártó véleményét kérni vízanalízis alapján (úgyse ad, ilyenkor próba – szerencse) • tömítés: EPDM (max 150 °C), Nitril (max 110 °C) Max. kloridion koncentráció (ppm) T=20°C
T=80°C
T=120°C
pH
AISI 304
AISI 316
AISI 304
AISI 316
AISI 304
AISI 316
5
20
400
4
30
3
18
7
120
1150
32
120
16
50
9
500
10000
140
600
80
250
Lemezfajták
termikusan hosszú (TL)
termikusan rövid (TK)
csatornák: TL-TL: TL, TK-TK: TK, TL-TK: TM
lemezközeg: TL, TK, TKTLx%, TM, TMTLx%, TKTMx%
Lemezfajták
kezdő
balos (L)
jobbos (L)
vég
számozás (csőcsatlakozásokon is): 1234: mind a 4 sarkon átvezető lyuk 0000: nincs átvezetés (véglemez) 0230: bal oldalon nincsenek, jobb oldal vannak átvezető lyukak (pl. utolsó előtti lemez)
Tömítések SonderLock
Hang-On
ragasztott
a tömítés sérülése, hibája esetén: • két közeg nem keveredhet • minden tömítetlenség azonnal megjelenik a hőcserélő külsején
Méretezés hőátadásra Kiinduló adatok: • • • • •
közegek (anyagjellemzők) átadandó hő mennyiségek hőmérsékletek megengedett nyomásveszteségek
Felület:
Q = k ⋅ F ⋅ ∆t ln ∆t e − ∆tv ∆t ln = ∆t e ln ∆tv Q F= k ⋅ ∆t ln
A méretezés (k=?) a gyártó dolga.
& 1 ⋅ ∆t1 = c2 ⋅ m & 2 ⋅ ∆t 2 Q = c1 ⋅ m & = ρ ⋅V& m &2 ∆t1 c 2 ⋅ m = &1 ∆t 2 c1 ⋅ m & 1 ⋅ R = c2 ⋅ m & 2 ⋅ ∆t 2 Q=m
∆t e ∆t 2
∆tln
∆t1 ∆tv
Q
Nyomásveszteség A kiadódott hőcserélőt nyomásveszteségre ellenőrizni kell. A: kiadódott nyomásveszteség kisebb a megadottnál, a hőcserélő megfelelő. B: kiadódott nyomásveszteség nagyobb a megadottnál, a hőcserélő nem megfelelő. Nagyobb felület kell, a hőcserélő túlméretezett. Vagy más típust kell választani.
Gazdaságos hőcserélő? Ugyan a hőcserélő nem kér enni, de helyette a szivattyú fogyasztja a villanyt. hőcserélő megtérülés 1000000 13
900000
19
800000
32
teljes költség
700000
57
600000 500000 400000 300000 200000 100000 0 0
1
2
3
4
5 évek
6
7
8
9
10
Túlméretezés Gyakran előfordul, hogy a hőtechnikai méretezésből túl kis felület adódik -> Túl nagy lesz a nyomásveszteség, növelni kell a lemezszámot -> Túlméretezett lesz a hőcserélő hőtechnikailag -> Vissza kell szabályozni.
Q = k ⋅ Fe ⋅ ∆t ln,e = k ⋅ F ⋅ ∆t ln F > Fe → ∆t ln < ∆t ln,e
Fűtés, HMV: általában a primer mennyiség csökken, fojtásos szabályzással. Ilyenkor • a primer jobban lehűl a tervezettnél • A hőcserélő primeroldali ellenállása lecsökken • Az ellenállás a szabályzószelepre kerül. Érdemes eleve erre tervezni.
Távfűtés, HMV hőcserélő példa Túlméretezés adódhat a primer hőmérséklet növekedéséből: Tervezési adatok:
Q = 200 kW t p,be = 65 °C, t p,ki = 40 °C t sz,be = 10 °C, t sz,ki = 50 °C
->
V&p = 7 m 3 / h, V&sz = 4,3 m 3 / h ∆pp = 13 kPa, ∆psz = 6 kPa
∆p = 20 kPa Ha a primer hőmérséklet megnő 110 °C-ra, a primert vissza kell szabályozni:
V&p = 1,85 m 3 / h t p,ki = 20 °C
Szabályozási görbék Nyári állapot: t1'=65 C, t2'=12 C, m2=0,2 kg/s 80
70
60
50
40
30 Q kW t1" C
20
t2" C 10
0 0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50 m1 kg/s
0,60
0,70
0,80
0,90
1,00
Szabályozási görbék Téli állapot, kazánnal: t1'=80 C, t2'=12 C, m2=0,2 kg/s 80
70
60
50
40
30 Q kW 20
t1" C t2" C
10
0 0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50 m1 kg/s
0,60
0,70
0,80
0,90
1,00
Egyéb szabályozási lehetőségek • Folyadék – folyadék: • Primer mennyiség: akár az előremenő, akár a visszatérő ágbeli szabályzószeleppel. • Szekunder oldali megkerülőág és visszakeverés • Gőz – folyadék • Gőzoldali szabályzás:
Q = k ⋅ F ⋅ ∆t ln gőznyomás csökkentése kondenzációs hőmérséklet csökkentése átlagos hőmérsékletkülönbség csökkentése kondenzelvezetés: légbeszívó szelep kell, vagy kondenzszivattyú Kondenzoldali szabályzás (fojtás): elárasztás, hőátadó felület csökkentése • Szekunder oldali megkerülőág és visszakeverés
Összefoglalva Tisztázni kell a feladatot -> típus, főbb konstrukciós jellemzők, anyagválasztás tervező – kivitelező – üzemeltető – beruházó -- gyártó(k) Alapadatok: PN, tmax, közegek, anyagminőségek, tervezési és egyéb állapotok Bemenő adatok: fűtés, hmv, hasonlók:
Q, t1,be , t1,ki , t 2,be , t 2,ki t1,be , t1,ki , t 2,be , t 2,ki , m1 vagy m2 Q, m1, t1,be , m2 , t 2,be !!!!!
Kondenzátornál:
R 22, R134a, R 407C, R 410 A, ... ? Q, t túlh , t kond vagy pkond , t aláh , t 2,be , t 2,ki
Elpárologtatónál:
R 22, R134a, R 407C, R 410 A, ... ? Q, t1,be , t1,ki , t elp vagy pelp , t túlh
Nyomásveszteségek megengedhető max értéke.
