Газовая колонка долго будет беспроблемно функционировать, если вовремя выполнять профилактические работы. Наиболее необходимы они теплообменнику (радиатору) колонки, которому требуется регулярная тщательная очистка. Такая профилактика крайне обязательна, когда в поведении устройства обнаружатся заметные отклонения от нормы.

Профилактическое обслуживание более профессионально выполнит, конечно, аттестованный специалист, но, располагая подробной методичкой, сделать это будет под силу даже первокласснику. Ниже будет рассказано, как почистить теплообменник газовой колонки самому.

Причины загрязнения газовых колонок

Характерной особенностью водонагревателей является их запитка от трех систем – водопроводной, газовой и сети электроснабжения. И если с электрической системой проблем обычно не бывает, то о других так сказать нельзя.

В воде, которая приходит, как правило, из центрального водопровода, растворены в приличном количестве всякие соли, содержащие, в частности, кальций и магний. Когда температура воды переходит через отметку 65°С, эти элементы начинают выпадать в осадок и образуют отложения, называемые накипью.

Для уменьшения последствий такого явления нужно постараться не пользоваться чересчур горячей водой. Для душа и ванны вполне хватит 40°С, для мытья посуды, да еще с каким-нибудь патентованным средством, достаточно и 45°С.

В процессе нагрева воды наружная поверхность теплообменника, обдуваемая потоком разогретого газовой горелкой воздуха, смешанного с копотью от сгоревшего газа, обрастает сажей и нагаром. Их образование обусловлено:

• недостаточным притоком воздуха;
• избыточным пламенем горелки;
• плохой вытяжкой отработанных газов;
• примесями в составе газа;
• стеканием грязного конденсата из дымохода.

Признаки и последствия загрязнения

При первых же подозрениях на чрезмерное засорение теплоносителя накипью или копотью нужно принимать адекватные меры, среди которых наиболее важна чистка теплообменника газовой колонки от накипи. Но как узнать, когда это необходимо делать?

Признаки загрязнения теплообменника

Серьёзное засорение радиатора может сопровождаться следующими признаками:

1. после запуска колонки горелка слишком быстро снова отключается;
2. из-под защитного кожуха начала сыпаться сажа;
3. плохо нагревается вода;
4. слабый напор горячей воды;
5. слишком часто срабатывает тепловая защита.

Перечисленные факторы лишь косвенно сигнализируют о появлении отложений в теплообменнике, поэтому, прежде, чем приступать к его очистке, рекомендуется убедиться в исправности других узлов.

Так, причиной плохого напора воды может быть поломка крана на трубе около входа в колонку, плохо нагреваться вода может из-за низкого давления газа, а быстрое отключение горелки бывает при неправильном функционировании газового клапана или блока управления колонкой. Чтобы убедиться в исправности названных узлов, нужно либо воспользоваться заводской инструкцией по проверке работоспособности составных частей аппарата, либо найти нужную информацию в Интернете, либо вызвать специалиста сервис-центра.

Наружное загрязнение радиатора диагностируется проще – достаточно открыть его защитный кожух. Теплообменник классифицируется, как загрязненный, если он на треть и более покрыт черным веществом.

Последствия загрязнения теплообменника

Чрезмерная загрязненность неизбежно приводит к следующим последствиям:

• перегреву элементов теплообменника, грозящему их повреждением;
• неэффективному использованию электроэнергии;
• снижению производительности по горячей воде;
• засорению запорных и регулирующих воду узлов аппарата;
• появлению сажи и запаха гари в комнатах дома.

Большое количество отложений может, рано или поздно, привести к поломке устройства. Она может быть как не существенной, так и довольно серьёзной. Возможны даже такие, которые выведут из строя весь агрегат. Наличие систем защиты не гарантирует на сто процентов безопасность эксплуатации газовой колонки, а газ – это вещь опасная.

Наружная очистка теплообменника

Для более качественной очистки радиатора от загрязнений нужно снять его с колонки.

Важно! Перед началом работ по очистке требуется в обязательном порядке перекрыть вентили подачи газа и воды.

Последовательность действий следующая:

1. закрыть подачу газа и воды;
2. снять защитный кожух;
3. открыть самый ближний к колонке кран горячей воды;
4. подставить под входное отверстие радиатора емкость для слива воды;
5. открутить от теплообменника подающий патрубок и слить воду;
6. открутить накидные гайки радиатора и снять его.

Возможно, придется дополнительно разбирать другие детали и элементы колонки, не дающие возможность снять теплообменник. Их количество и назначение зависят от конструкции агрегата. Необходимо аккуратно и последовательно их отсоединять, запоминая все свои действия.

Снятый теплообменник положить в емкость и обработать пластины радиатора жидкостью для удаления нагара или другим эффективным моющим средством.

Очистку проводить щеткой и поролоновой губкой. После этого промыть сильной струей воды. Лучше всего, конечно, обработать радиатор минимойкой высокого давления, если она есть, или можно на время ее где-то достать. Такая мойка способна очень быстро и качественно разрушить слой нагара.

Промывка теплообменника от накипи

Здесь будут даны несколько советов о том, как почистить теплообменник газовой колонки от накипи самостоятельно.

Сначала следует подготовить раствор для промывки. Самые простые рецепты:

• использовать магазинный очиститель от накипи;
• растворить лимонную кислоту в воде в пропорции 200 г на 1 литр;
• растворить 9 % уксус в воде в соотношении 1:5.

А вообще, вариантов, чем еще можно промыть теплообменник газовой колонки, в Интернете опубликовано немало.

Из лейки или через воронку тонкой струйкой влить в радиатор приготовленный раствор. Лить медленно, чтобы не вызвать химическую реакцию, когда антинакипин может вытолкнуться обратно. Жидкость в теплообменнике должна оставаться не менее двух часов. Для растворов лимонной или уксусной кислоты – не менее 4 часов.

Завершить процесс промывкой проточной водой. Для увеличения эффекта очистки, при промывке радиатора, можно осторожно постукивать резиновым молотком (киянкой). Продолжать промывать нужно до тех пор, пока из теплообменника не пойдет чистая вода без посторонних включений.

В качестве реагента можно также использовать имеющуюся в продаже жидкость для промывки теплообменников газовых котлов, которая вполне доступна по цене.

Важно! В Интернете можно найти рекомендации по использованию для очистки соляной кислоты. Это ошибка, использовать ее нельзя! Она вызовет химическую реакцию, которая приведет к окислению металла пластин радиатора, и, как следствие, к появлению протечек.

Наиболее качественную очистку радиаторов в любых водонагревательных приборах обеспечивает специальное оборудование для промывки теплообменников газовых котлов, называемое бустером, которое применяется в специализированных сервис-центрах. Это устройство обеспечивает автономную циркуляцию промывочной жидкости через радиатор.

Принцип работы прост: бустер создает давление и заставляет реагент циркулировать в одном направлении. Через некоторое время аппарат автоматически переключается на рециркуляцию в обратном направлении. Такой способ позволяет максимально очистить внутренние полости радиатора от накипи. Покупать такой аппарат, конечно, нецелесообразно (он очень дорого стоит), но можно сделать самому. В Интернете есть описания.

При установке теплообменника на свое место выполнять все операции по сборке в порядке, обратном разборке.

В заключение

Чистка и промывка теплообменника не представляет большой сложности, главное – правильно разобрать агрегат и не забыть, как его собрать. На нашем сайте есть много рекомендаций, как очистить радиатор, не снимая его с колонки.

Ими можно воспользоваться только тогда, когда загрязнение не достигло критической отметки, и очистка проводится в плановом порядке по установленному графику, но не реже раза в год.

Специалисты компании «Теплообмен» на основании предоставленных индивидуальных данных производят быстрый расчет теплообменников по заявкам клиентов.

Метод расчета теплообменника

Чтобы решить задачу теплообмена, необходимо знать значение нескольких параметров. Зная их, можно определить другие данные. Самыми важными представляются шесть параметров:

• Количество тепла, которое должно быть передано (тепловая нагрузка или мощность).
• Температура на входе и выходе на стороне первого и второго контура теплообменника.
• Максимально допустимые потери напора на стороне и первого, и второго контура.
• Максимальная рабочая температура.
• Максимальное рабочее давление.
• Расход среды на стороне первого и второго контура.

Если расход среды, удельная теплоемкость и разность температур на одной стороне контура известны, можно рассчитать величину тепловой нагрузки.

Температурная программа

Этот термин означает характер изменения температуры среды обоих контуров между ее значениями на входе в теплообменник и выходе из него.

T1 = Температура на входе – горячая сторона

T2 = Температура на выходе – горячая сторона

T3 = Температура на входе – холодная сторона

T4 = Температура на выходе – холодная сторона

Средний логарифмический температурный напор

Средний логарифмический температурный напор (LMTD) является эффективной движущей силой теплообмена.

Если не учитывать потери тепла в окружающее пространство, которыми можно пренебречь, правомерно утверждать, что количество тепла, отданное одной стороной пластинчатого теплообменника (тепловая нагрузка) равно количеству тепла, полученному другой его стороной.

Тепловая нагрузка (P) выражается в кВт или в ккал/ч.

P = m x c p x δt,

m = Массовый расход, кг/с

c p = Удельная теплоемкость, кДж/(кг x °C)

δt = Разность температур на входе и выходе одной стороны, °C

Термическая длина

Термическая длина канала или тета-параметр (Θ) является безразмерной величиной, которая характеризует соотношение между разностью температур δt на одной стороне теплообменника и его LMTD.

Плотность

Плотностью (ρ) является масса единицы объема среды и выражается в кг/м 3 или г/дм 3 .

Расход

Этот параметр может выражаться с использованием двух различных терминов: массы или объема. Если имеется в виду массовый расход, тогда он выражается в кг/с или в кг/ч, если объемный расход, то используются такие единицы, как м 3 /ч или л/мин. Чтобы перевести объемный расход в массовый, нужно величину объемного расхода умножить на плотность среды. Выбор теплообменника для выполнения конкретной задачи обычно определяет требуемая величина расхода среды.

Потери напора

Размер пластинчатого теплообменника непосредственно зависит от величины потери напора (∆p). Если есть возможность увеличить допустимые потери напора, то можно будет использовать более компактный и, следовательно, менее дорогой теплообменник. За ориентир для пластинчатых теплообменников для рабочих жидкостей вода/вода можно считать допустимой потери напора в диапазоне от 20 до 100 кПа.

Удельная теплоемкость

Удельная теплоемкость (с p) представляет собой количество энергии, которое необходимо для повышения температуры 1 кг какого-либо вещества на 1 °C при данной температуре. Так, удельная теплоемкость воды при температуре 20 °C равна 4,182 кДж/(кг х °C) или 1,0 ккал/(кг х °C).

Вязкость

Вязкость является мерой текучести жидкости. Чем ниже вязкость, тем выше текучесть жидкости. Вязкость выражается в сантипуазах (сП) или в сантистоксах (сСт).

Коэффициент теплопередачи

Коэффициент теплопередачи теплообменника является важнейшим параметром, от которого зависит сфера применения устройства, а также его эффективность. На данную величину влияет скорость движения рабочих сред, а также особенности конструкции агрегата.

Коэффициент теплопередачи теплообменника представляет собой совокупность следующих величин:

• теплоотдача от греющей среды к стенкам;
• теплопередача от стенок к нагреваемой среде;
• теплопередача водонагревателя.

Коэффициент теплопередачи теплообменника рассчитывается по определенным формулам, состав которых также зависит от вида теплообменного агрегата, его габаритов, а также от характеристик веществ, с которыми работает система. Кроме того, необходимо учитывать внешние условия эксплуатации аппаратуры – влажность, температуру и т.д.

Коэффициент теплопередачи (k) является мерой сопротивления тепловому потоку, вызываемого такими факторами, как материал пластин, количество отложений на ее поверхности, свойства жидкостей и тип используемого теплообменника. Коэффициент теплопередачи выражается в Вт/(м 2 x °C) или в ккал/(ч x м 2 x °C).

Выбор теплообменника

Каждый параметр в этих формулах может повлиять на выбор теплообменника. Выбор материалов же обычно не влияет на эффективность теплообменника, от них зависит только его прочность и стойкость к коррозии.

Применяя пластинчатый теплообменник , мы получаем преимущества в виде небольших разностей температур и малой толщины пластин, которая обычно равна от 0,3 до 0,6 мм.

Коэффициенты теплоотдачи (α1 и α2) и коэффициент загрязнения (Rf), как правило, очень малы, что объясняется высокой степенью турбулентности течения среды в обоих контурах теплообменника. Этим же обстоятельством можно объяснить и высокое значение расчетного коэффициента теплопередачи (k), которое при благоприятных условиях может достигать величины 8 000 Вт/(м 2 х °C).

В случае применения обычных кожухотрубных теплообменников величина коэффициента теплопередачи (k) не превысит значение 2 500 Вт/(м 2 х °C).

Важными факторами минимизации стоимости теплообменника являются два параметра:

1. Потери напора. Чем выше допустимая величина потерь напора, тем меньше размеры теплообменника.

2. LMTD. Чем выше разность температур жидкостей в первом и втором контуре, тем меньше размеры теплообменника.

Ограничения по давлению и температуре

Стоимость пластинчатого теплообменника зависит от максимально допустимых значений давления и температуры. Основное правило можно сформулировать следующим образом: чем ниже максимально допустимые значения рабочих температуры и давления, тем меньше стоимость теплообменника.

Загрязнение и коэффициенты

Допустимое загрязнение может быть учтено в вычислении через расчетный запас (M), то есть, за счет дополнительного процента поверхности теплообмена или введения коэффициента загрязнения (Rf), выражаемого в таких единицах, как (м 2 х °C)/Вт или (м 2 х ч х °C)/ккал.

Коэффициент загрязнения при расчете пластинчатого теплообменника должен браться значительно меньшим, чем при расчете кожухотрубного теплообменника. Для этого есть две причины.

Более высокая турбулентность потока (k) означает меньший коэффициент загрязнения.

Конструкция пластинчатых теплообменников обеспечивает гораздо более высокую степень турбулентности и, следовательно, более высокий тепловой коэффициент полезного действия (кпд), чем это имеет место в традиционных кожухотрубных теплообменниках. Обычно коэффициент теплопередачи (k) пластинчатого теплообменника (вода/вода) может составлять от 6 000 до 7 500 Вт/(м 2 х °C), в то время как традиционные кожухотрубные теплообменники при одинаковом применении обеспечивают коэффициент теплопередачи порядка лишь 2 000–2 500 Вт/(м 2 х °C). Типичное значение Rf, обычно используемое в расчетах кожухотрубных теплообменников, равно 1 х 10-4 (м 2 х °C)/Вт. В этом случае использование значения k от 2 000 до 2 500 Вт/(м 2 х °C) дает расчетный запас (M = kc х Rf) порядка 20–25 %. Чтобы получить такое же значение асчетного запаса (M) в пластинчатом теплообменнике с коэффициентом теплопередачи порядка 6 000–7 500 Вт/(м 2 х °C), надо взять коэффициент загрязнения, равный всего лишь 0,33 х 10-4 (м 2 х °C)/Вт.

Различие в добавлении расчетного запаса

При расчете кожухотрубных теплообменников расчетный запас добавляется путем увеличения длины труб при сохранении расхода среды через каждую трубу. При расчете пластинчатого теплообменника такой же расчетный запас обеспечивается за счет добавления параллельных каналов или посредством уменьшения расхода в каждом канале. Это приводит к снижению степени турбулентности течения среды, уменьшению эффективности теплообмена и увеличению опасности загрязнения каналов теплообменника. Использование слишком большого коэффициента загрязнения может привести к повышенной интенсивности образования отложений.Для пластинчатого теплообменника, работающего в режиме вода/вода, значение расчетного запаса от 0 до 15 % (в зависимости от качества воды) можно считать вполне достаточным.

О влиянии загрязнений и конструктивных особенностей пластинчатых теплообменников на коэффициент теплопередачи (или о чем умалчивают производители)

Влияние загрязнения. Каждому теплоэнергетику с институтской скамьи известно, что накипь на поверхности нагрева увеличивает термическое сопротивление теплопередающей стенки и, следовательно, снижает коэффициент теплопередачи аппарата. Так как коэффициент накипи имеет весьма низкое значение, то даже незначительный слой отложений создает большое термическое сопротивление (слой накипи толщиной 1 мм по термическому сопротивлению примерно эквивалентен 40 мм стальной стенки ).

Однако один и тот же по толщине и химическому составу слой накипи оказывает существенно разное влияние на тепловую эффективность теплообменных аппаратов, различных по конструкции и режимам работы.

Тепловая эффективность загрязненного по отношению к такому же теплообменнику с чистой поверхностью характеризуется отношением коэффициентов теплопередачи (к/к 0), которое согласно определяется по формуле:

На рис. 1 представлены графики зависимости относительной тепловой эффективности загрязненного от толщины слоя накипи при различных значениях коэффициента теплопередачи чистого теплообменника (коэффициент теплопроводности накипи принят 1,2 Вт/(м 2 * °С)).

Необходимо заметить, что реальная картина загрязнения для пластинчатого теплообменника (ПТО) существенно отличается от теоретической. На практике обнаруживается неравномерное загрязнение пластин и отдельных каналов по ширине, длине и высоте подогревателя,

что связано, очевидно, с неравномерностью полей температур и скоростей теплоносителя. Значительную сложность представляет также корректное определение коэффициента теплопроводности накипи, который согласно в зависимости плотности и химического состава отложений изменяется в широких пределах 0,13-3,14 Вт/(м 2 *°С).

Тем не менее, из показанных на рис. 1 зависимостей можно извлечь важное следствие, а именно: с высоким расчетным (конструктивным) значением коэффициента теплопередачи (k 0) значительно более чувствителен к загрязнению, чем теплообменник с низким расчетным коэффициентом теплопередачи (т.е. его коэффициент теплопередачи при одном и том же загрязнении уменьшается на большую долю).

Действительно, традиционно применявшиеся в отечественной теплоэнергетике кожухотрубные водоподогреватели (с гладкими трубками), как известно, выбирались с невысоким коэффициентом теплопередачи в расчетном режиме - на уровне 800-1200 Вт/(м 2 *°С). При толщине слоя накипи δ накип =0,3 мм такой имеет относительную тепловую эффективность (k/k 0) = 0,8, что вполне приемлемо.

Иначе обстоит дело с пластинчатыми аппаратами, которые, как правило, из соображений экономии выбираются с высоким расчетным коэффициентом теплопередачи - 5000-7000 Вт/(м 2 *°С). При той же толщине слоя накипи δ накип =0,3 мм этот теплообменник уже будет иметь отношение (k/k0)=0,4, т.е. коэффициент теплопередачи, заявленный изготовителем, снизится в 2,5 раза!

Учитывая повсеместно низкое качество водопроводной воды в городах России (по сравнению с Европой) и безалаберное отношению к водоподготовке (особенно в коммунальном секторе), становится понятно, к каким негативным последствиям может привести непрофессиональный подход к проектированию и применению «экономически выгодных» аппаратов.

Влияние конструкции. Необходимо отметить, что за период своей профессиональной деятельности автору статьи ни на одном из обследованных ПТО не удалось зафиксировать расчетного (проектного) коэффициента теплопередачи (о методике испытаний теплообменников см. ниже в разделе 4). Даже для новых ПТО, работающих на достаточно мягкой и чистой воде, относительный коэффициент теплопередачи (k/k0) не превышал 0,9. При этом была отмечена интересная особенность ПТО - при значительной разнице давлений между полостями греющего и нагреваемого теплоносителей (2-3 кгс/см 2) относительный коэффициент теплопередачи существенно ухудшался и составлял всего лишь 0,7-0,8. Как оказалось, данный эффект объясняется «распуханием» полости с большим давлением, и, соответственно, сжатием полости с меньшим давлением вследствие прогиба пластин. В «распухшей» полости, по-видимому, возникает зазор между ребрами рифления соседних пластин, который приводит к нарушению равномерности распределения теплоносителя по ширине пластин. На одном марки «APV» даже проводился опыт по определению относительного изменения внутреннего объема сжатой полости - оно составило около 10%.

Возможность некоторого прогиба пластин с образованием зазора следует также из того общеизвестного факта, что производители ПТО в технической документации всегда указывают некоторый диапазон размера затяжки пакета пластин, например 345-350 мм, т.е. новый ПТО обтягивается до 350 мм, с течением времени (из-за старения прокладок) требуемый размер затяжки уменьшается до минимума - 345 мм. Во всяком случае, вышеуказанные особенности ПТО требуют дополнительного исследования.

Актуальность проблемы борьбы с загрязнениями

Многие специалисты отмечают потерю тепловой эффективности ПТО в процессе эксплуатации вследствие загрязнения поверхности нагрева. Например, коллеги из г. Санкт-Петербурга в статье приводят следующую статистику потери тепловой эффективности теплообменника Альфа-Лаваль, установленного на ЦТП:

Нам в своей деятельности пришлось многократно сталкиваться с сильнейшим загрязнением ПТО, при котором теплообменник терял до 50-70% тепловой эффективности за 3-6 недель!

На нашем предприятии эксплуатируется достаточно большой парк - более 50 единиц - водо-водяных ПТО различных фирм производителей («Альфа-Лаваль Поток», «РИДАН», «Машим-пекс», «Funke») единичной тепловой мощностью 0,3-8,0 МВт. Водоподогреватели установлены в отопительных котельных, расположенных в двух городах Нижегородской области: г. Дзержинск и г. Сергач.

В 2001 -2002 гг. в указанных городах с привлечением инвестиций ОАО «ГАЗПРОМ» была проведена масштабная реконструкция систем теплоснабжения, в результате которой взамен старых отопительных котельных с чугунно-секционными котлами («Энергия, «Тула» и др.) были построены и реконструированы: в г. Дзержинск - 18 общей установленной мощностью 158,5 МВт, в г. Сергач - 8 котельных общей установленной мощностью 32,5 МВт. В г. Дзержинске, кроме того, произведена замена 100% тепловых сетей от реконструированных котельных суммарной протяженностью 36 км. Все в настоящее время работают в автоматическом режиме (без постоянного присутствия обслуживающего персонала). Котельные выполнены по единой двухконтурной технологической схеме (см. рис. 2). Пластинчатые (2 шт. по 50% производительности каждый) выполняют функцию разделения контуров. Расчетный температурный график: 95/70 ОС - по сетевому контуру, 110/80 ОС - по котловому контуру.

Внутренний (котловой) контур заполнен химически очищенной водой с жесткостью не более 200 мкг-экв/кг. При отсутствии утечек во внутреннем контуре и исправной работе системы компенсации температурных расширений, выполненной на базе мембранных расширительных баков (МРБ), подпитка контура практически не требуется, что обеспечивает отсутствие накипеобразования и коррозии на поверхностях нагрева котлов и теплообменников (со стороны котлового контура).

Внешний (сетевой) контур подпитывается водой, в которую непрерывно дозируется реагент-ингибитор накипиобразования и коррозии (марки «Аква-М» или ОЭДФ-Zn). Дозирование осуществляется установкой СДР-5 (изготовитель - ОАО «Аква-Хим», г. Тверь).

Непосредственно в процессе пуска в эксплуатацию и в последующих отопительных сезонах 2001-2003 гг. наше предприятие столкнулось с серьезными трудностями, выразившимися в невозможности передачи требуемого количества тепла через ПТО и, следовательно, в невозможности поддержания проектного температурного графика в тепловых сетях ряда при низких температурах наружного воздуха - приблизительно при -15 ОС и ниже. Как показало проведенное обследование, причина заключалась в интенсивном загрязнении поверхности нагрева по сетевой стороне продуктами коррозии железа (г. Дзержинск) и накипью (г. Сергач). В качестве иллюстрации на рис. 3 представлена фотография образца отложений, извлеченного из теплообменника в г. Сергач, на рис. 4 - фотография пластины, извлеченной из теплообменника в г. Дзержинске.

Опыт борьбы с загрязнениями пластинчатых теплообменников

В сложившихся условиях с февраля 2002 г. на предприятии была развернута планомерная работа по анализу причин нарушений в работе теплообменников и разработке мероприятий по стабилизации теплового и гидравлического режимов отпуска тепловой энергии.

На первом этапе был организован непрерывный мониторинг химического состава исходной и сетевой воды по основным показателям (прозрачность по шрифту, содержание железа, рН, жесткость, концентрация реагента и др.), налажен контроль состояния загрязненности по простейшему показателю - перепаду давления.

Анализ полученной информации по результатам работы в отопительных сезонах 2001-02 гг. и 2002-03 гг. позволил сделать выводы об истинных причинах, приводящих к быстрому загрязнению пластинчатых теплообменников.

В г. Сергач исходная, а, следовательно, и сетевая вода, имеет высокую жесткость (15-20 мг-экв/кг). Этим определяется ее высокая склонность к накипеобразованию и сравнительно низкая коррозионная агрессивность (индекс стабильности положительный). При этом исходная вода прозрачна, не содержит большого количества механических примесей и железа. Вследствие низкой интенсивности процессов коррозии трубопроводы теплосетей и внутренних систем отопления не загрязнены большим количеством железо-окисных отложений, скопившихся за предыдущий период эксплуатации.

Поэтому, отложения на поверхностях нагрева твердые, от светло-серого до коричневого цвета, состоят на 80% из карбоната кальция с вкраплениями твердых частиц продуктов коррозии железа. Толщина слоя отложений достигала 0,6-0,8 мм. Скорость образования отложений достаточно высока - за 1,5-2 месяца достигался критический перепад давления по сетевой стороне - 2,5 кгс/см 2 .

Ситуация в г. Дзержинске кардинальным образом отличалась. Исходная водопроводная вода в г. Дзержинске - относительно мягкая (общая жесткость 4,0-5,0 мг-экв/кг), периодически наблюдается значительное превышение санитарных норм по содержанию железа (до 2-3 мг/кг). При рН = 6,5-7,5 и нагревании до рабочей температуры в теплосети такая вода сохраняет отрицательный индекс стабильности, т.е. является коррозионно-агрессивной (при невысокой склонности к накипеобразованию).

За предшествующий период эксплуатации (более 30 лет) в системах теплопотребления абонентов и теплосетях скопилось огромное количество продуктов коррозии железа и других

механических примесей. К этому необходимо добавить то обстоятельство, что жилищно-эксплуатационные организации традиционно (по крайней мере, предшествующие 5-10 лет) практически не готовили жилой фонд к зиме, т.е. такие важные операции, как опрессовка и промывка внутренних систем отопления (ВСО) практически не проводились.

После ввода в эксплуатацию реконструированных котельных, наладки гидравлического режима теплосетей, поток загрязнений из ВСО хлынул в сеть, что привело к быстрому загрязнению пластинчатых теплообменников.

Типичная динамика изменения прозрачности сетевой воды в системах теплоснабжения г. Дзержинска представлена на рис. 5.

Отложения на поверхностях нагрева ПТО в г. Дзержинске имеют ярко выраженный железо-окисный характер: рыжего цвета; слой, прилегающий к поверхности пластин - твердый, прочно сцеплен с металлом пластины; наружный слой -рыхлый, при высыхании образует тонкодисперсную пыль. Средний состав отложений: оксиды железа - 80-90%; карбонат кальция - 5-10%; оксид кремния и др. - 5-10%.

Эквивалентная толщина слоя отложений -0,3-0,7 мм.

На основании анализа всей имеющейся информации были разработаны мероприятия по стабилизации работы систем теплоснабжения и оборудования котельных г. Дзержинска и г. Сергач с учетом местной специфики. Мероприятия сведены в табл. 1.

Реализация мероприятий, перечисленных в табл. 1, планомерно проводилась в период с 2002 по 2004 гг. и в настоящее время в основном закончена. Так, в отопительном сезоне 2002-2003 гг. были полностью завершены наладочные работы на тепловых сетях всех 18 г. Дзержинска. Начиная с 2002 г. в летний период стали проводиться гидравлические испытания теплотрасс на прочность и плотность, что позволило существенно сократить объем подпиточной воды. К окончанию отопительного сезона 2003-2004 гг. удалось снизить расход подпиточной воды по котельным г. Дзержинска в 2,5 раза, по котельным г. Сергач в 3 раза.

В рамках данной статьи мы остановимся на некоторых аспектах этой деятельности, а также дадим рекомендации, представляющие на наш взгляд наибольший интерес для специалистов.

Опыт проведения химических промывок ПТО

В 2002-2003 гг. на предприятии отлаживались процедуры проведения химических промывок ПТО. Были сконструированы и изготовлены 2 установки для химической промывки оборудования (рис. 6). Весь парк теплообменников оснащен патрубками Dу 40 с запорной арматурой для присоединения промывочной установки. Разработаны и внедрены технологии промывки с использованием различных моющих составов.

Сложность подбора реагентов заключалась в том, что необходимо было подобрать реагент комбинированного действия, одинаково эффективно отмывающий карбонатную накипь и оксиды железа. Промывочный раствор также должен содержать ингибиторы, предохраняющие металлические поверхности нагрева теплообменников (нержавеющая сталь AISI 316) и подводящие патрубки от коррозионного износа при промывках. На основании полученного опыта мы можем рекомендовать к применению следующие химреагенты комбинированного действия (см. табл. 2).

К недостаткам метода безразборной химической промывки ПТО следует отнести:

1. Сравнительно высокую стоимость, выражающуюся в затратах на реагенты и оплату труда квалифицированного персонала. По нашим оценкам, себестоимость химической промывки одного ПТО тепловой мощностью 4-6 МВт составляет 6-10 тыс. руб.

2. Большие затраты времени и трудозатраты. Химическая промывка одного ПТО со всеми сопутствующими процедурами (транспортировка установки, подключение/отключение, нейтрализация отработанного раствора, отмывка и т.д.) занимает по времени 1 рабочую смену (8 часов) при численности бригады 2-3 человека, т.е. 3x8 = 24 челхч.

3. Сложности, возникающие при утилизации отработанного промывочного раствора.

7. Работы по химической промывке ПТО должны выполняться только подготовленным персоналом по наряду-допуску.

Опыт внедрения установок очистки сетевой воды от механических примесей

Установка осветлительного фильтра ФОВ-1,0-06. В 2003 г. на котельной № 20 г. Дзержинск была смонтирована установка механического фильтрования сетевой воды на базе фильтра ФОВ-1,0-06 (фильтрующий агент – кварцевый песок). Схема установки фильтра представлена на рис. 7.

Обрабатываемая сетевая вода поступает из обратного трубопровода сетевой воды расходом ~5% от расчетного расхода в теплосети. Указанная установка работает в автоматическом режиме с управлением от блока автоматики. Обслуживающий персонал периодически контролирует работу установки, измеряя прозрачность сетевой воды до и после фильтра. В процессе пуско-наладочных испытаний в результате работы фильтра прозрачность сетевой воды за 5 суток выросла с 10 до 35 см по шрифту. Основные недостатки: достаточно высокие габаритные размеры, значительный расход исходной воды на взрыхляющую промывку фильтра.

Установка инерционно-гравитационного грязевика ГИГ-300. Грязевик инерционно-гравитационный (ГИГ-300) установлен в 2004 г. на № 26 г. Дзержинска. Грязевик смонтирован на обратном трубопроводе теплосети и рассчитан на пропуск 100% расхода сетевой воды. Минимальный размер улавливаемых загрязнений, согласно паспорту, составляет около 30 мкм. Механические примеси оседают и накапливаются в нижней части грязевика. Удаление примесей производится периодически обслуживающим персоналом. При проведении пусконаладочных испытаний зафиксирован рост прозрачности сетевой воды с 3,5 до 38 см в течение 10 суток. По нашим оценкам указанный грязевик за один проход улавливает около 10% всех загрязнений, содержащихся в очищаемой воде (с размером частиц свыше 30 мкм). К основным недостаткам можно отнести высокую стоимость и значительные массогабаритные характеристики грязевика.

Неплохие результаты также получены в результате применения самопромывного фильтра тонкой очистки F76S на котельной № 38 г. Дзержинска. Фильтр установлен на байпасе сетевых насосов и рассчитан на пропуск 3+5% сетевой воды.

Применение акустических противонакипных устройств (АПУ)

В 2003-04 гг. на одной из котельных г. Сергач в течение 3-х месяцев проводился эксперимент по проверке эффективности действия АПУ марки «Акустик-Т» по предотвращению накипеобразования на поверхности нагрева разборного ПТО фирмы Funkе. Акустические излучатели были установлены на обоих патрубках ПТО по сетевой стороне вблизи от портов.

В ходе испытаний еженедельно фиксировались температуры входа и выхода потоков и перепад давления на ПТО, оснащенном АПУ, и контрольном ПТО (не оснащенном АПУ). Оба ПТО работали в параллель при одних и тех же параметрах рабочих сред.

К сожалению, испытания показали полную неэффективность АПУ на данном объекте. Вскрытие обоих ПТО, произведенное после окончания испытаний, не выявило каких-либо отличий между теплообменниками. В обоих ПТО были обнаружены отложения карбонатной накипи толщиной около 0,6 мм (см. рис. 3).

В этой связи следует рекомендовать эксплуатационникам, прежде чем приобретать АПУ для ПТО (в первую очередь это касается разборных ПТО с резиновыми уплотнительными прокладками), предварительно брать их (без оплаты) на период опытной эксплуатации.

Методы диагностики состояния загрязненности и качества химических промывок теплообменных аппаратов

Наиболее распространенным методом определения загрязненности теплообменников является периодический контроль перепада давления на входе и выходе аппарата в процессе эксплуатации (а также до и после химических промывок). Указанный метод отличается простотой и хорошо зарекомендовал себя на практике. Однако, этот метод не всегда применим. В частности, на основании него невозможно сделать вывод о способности конкретного выполнить свою функцию (нагреть определенное количество воды до нужной температуры), если он в момент измерения перепада давления работает в нерасчетном режиме и, в особенности, если этот теплообменник изначально подобран с запасом или недостатком поверхности нагрева.

Поясним вышесказанное на примере. Рассмотрим ПТО, работающий на . Температурный график теплосети 95/70 °С. Пусть расчетные (принятые при подборе ПТО) и фактические (измеренные) параметры при одинаковом (расчетном) расходе сетевой воды составляют (см. табл. 3).

Как видим, в процессе эксплуатации перепад давления по сетевой воде возрос до 18 м вод. ст.

Вопрос: как определить, до какой температуры наружного воздуха указанный сможет обеспечить подогрев сетевой воды до требуемой температуры по графику, и когда следует планировать промывку ПТО?

Очевидно, что простое измерение перепада давления ответа на этот вопрос дать не может.

Некоторые авторы наоборот предлагают излишне усложненные способы контроля загрязнения ПТО. Так, в статье для контроля качества химической промывки ПТО предлагается использовать специальный стенд (совмещенный с промывочной установкой), работающий по принципу определения времени схождения температур воды в двух циркуляционных контурах, разделенных испытываемым ПТО. Стенд насыщен большим количеством дополнительного оборудования (насосы, электроподогреватель, расходомеры и пр.), требует подключения к обоим контурам ПТО (хотя промывке подвергается только один) и, по этим причинам, практически не применим для широкого использования на объектах малой теплоэнергетики. (Указанный стенд может быть рекомендован только для отработки различных технологий промывок с применением новых моющих растворов.)

Автором настоящей статьи разработан эффективный метод диагностики состояния загрязненности , позволяющий легко определять относительный коэффициент теплопередачи k/k 0 загрязненного теплообменника по отношению к этому же теплообменнику с абсолютно чистой поверхностью. Для анализа используются только результаты измерения 4-х температур (на входе и выходе по обоим потокам).

Сущность метода заключается в следующем. Признанные авторитеты отечественной теплоэнергетики Е.Я.Соколов, Н.М. Зингер в своих работах (см. например , стр. 125) теоретически и практически обосновали существование замечательного параметра водо-водяного подогревателя «Ф», значение которого для данного подогревателя величина практически постоянная.

Параметр подогревателя Ф в общем случае определяется по формуле:

Параметр подогревателя остается практически постоянным в широком диапазоне изменения G гр и G нагр

Так, значение параметра секционных водо-водяных подогревателей прямо пропорционально их длине: Ф=Ф у ×l

где: Ф у - удельный параметр, отнесенный к единице длины подогревателя, l- длина подогревателя, м.

Удельный параметр Ф у зависит в основном от отношений площадей сечений трубок и межтрубного пространства и практически не зависит от удельной площади поверхности нагрева, приходящейся на единицу длины подогревателя, т.е. от номера или диаметра корпуса подогревателя. Для всех типоразмеров секционных водо-водяных подогревателей по ОСТ 34-588-68 и ГОСТ 27 590-88 можно практически принимать одно и то же значение удельного параметра Ф у =0,1м -1 при чистой поверхности нагрева, т.е. при отсутствии на ней накипи и загрязнений.

Параметр Ф пластинчатого водо-водяного подогревателя зависит от типоразмера (конструкции и профиля пластин) и не зависит от количества пластин в ПТО.

Параметр подогревателя в расчетном (основном) режиме равен:

При абсолютно чистой поверхности нагрева водоподогревателя:

При загрязнении поверхности нагрева водоподогревателя фактическое значение параметра Ф уменьшается:

Очевидно также, что если сравнивать загрязненный и чистый теплообменники при одних и тех же расходах рабочих сред, получим:

Выполним преобразование формулы (2), подставив в нее известные соотношения:

Нетрудно видеть, что все параметры, входящие в формулу (7), вычисляются на основании значений 4-х температур, которые легко измерить на работающем аппарате.

Для вычисления расчетного (Ф 0) и фактического (Ф) параметра в формулу (7) следует подставить соответствующие значения температур рабочих сред на входе и выходе теплообменника.

Затем, по формуле (6) легко определить: (k/k 0)=(Ф/Ф 0).

Например, в вышеприведенном примере:

Аналогично, фактический параметр теплообменника составит: Ф=0,76.

Получим: (k/k 0)=(Ф/Ф 0)=0,34.

При известном отношении (k/k 0) по графику рис. 1 можно определить эквивалентную толщину накипи на поверхности нагрева .

При известном фактическом значении параметра Ф загрязненного теплообменника, на основании формулы (7) и уравнений теплового баланса, описывающих характеристики оборудования и схемные решения конкретной , можно получить систему нелинейных алгебраических уравнений для определения важного параметра - граничной температуры наружного воздуха, ниже которой котельная не сможет обеспечивать поддержание расчетного температурного графика в теплосети (это касается только подогревателей отопления).

Для тепловой схемы, показанной на рис. 2, система уравнений легко решается численным методом на ПЭВМ. В качестве варьируемых параметров используются:

(G сет /G сет"0) - отношение фактического расхода сетевой воды к расчетному;

Tвых, к – температура воды на выходе из котлов (равна температуре греющего теплоносителя на входе в подогреватель).

На графиках рис. 8 (а, б) представлены полученные решения системы уравнений для № 20 г. Дзержинска.

Для вышеприведенного численного примера при (Ф/Ф 0)=0,34, Т вых =105 °С, (G сет /G сет"0) = 1 по графику рис. 8 получим граничную температуру гр. = -17,0 °С.

В заключение следует отметить, что вышеописанная методика диагностики загрязненности ПТО в настоящее время внедрена в повседневную практику нашего предприятия.

В сотрудничестве с ООО «Реал-Информ» (г. Н.Новгород) разработан микропроцессорный прибор, сочетающий в себе шестиканальный измеритель-регистратор температуры (для контроля двух ПТО, установленных параллельно) и блок математической обработки информации. На дисплее прибора индицируются текущие значения всех измеренных температур и расчетные значения (Ф/Ф 0) и t н.в.гр

Данный прибор не дорог, его стоимость в комплекте с датчиками температуры составляет около 15 тыс. руб.

Прибор может оказать неоценимую помощь персоналу теплоснабжающего предприятия, сталкивающемуся в своей деятельности с эксплуатацией пластинчатых (и других) водо-водя-ных теплообменников. На основании данных, полученных с его помощью, можно отслеживать динамику загрязнений ПТО, рационально планировать химические промывки (очистки) оборудования с учетом прогноза погодных условий.

В настоящее время все фирмы-поставщики ПТО при их продаже предлагают заказчикам услуги по подбору , в зависимости от исходных данных и специфических требований заказчика.

При этом обе стороны заинтересованы в положительном эффекте в результате внедрения ПТО. Сами заказчики, как правило, не могут квалифицированно подобрать ПТО, поскольку методики их теплового и являются коммерческой тайной. В качестве исходных данных для выбора ПТО запрашиваются:

Нюанс заключается в том, что при одних и тех же заданных значениях теплового потока и температур теплоносителей могут быть подобраны ПТО разного типоразмера с существенно разным расчетным коэффициентом теплопередачи, количеством пластин и т.д. (Расчетный коэффициент теплопередачи k 0 , как правило, напрямую зависит от назначенных величин допустимого перепада давления). Очевидно, например, что теплообменник с k 0 =4500 Вт/(м 2 *°С) будет иметь в 1,7 раза меньшую поверхность, чем с k 0 = 7500 Вт/(м 2 *°С). При этом второй ПТО примерно в 1,5 раза дешевле.

Многие заказчики, не искушенные в проблемах подбора ПТО, и, к тому же, ограниченные в финансовых средствах подтверждают выбор ПТО с более высоким коэффициентом теплопередачи. При этом они обрекают себя на полный комплекс вышеописанных в предыдущих разделах проблем, связанных с потерей тепловой эффективности ПТО при загрязнении.

Как же быть в такой ситуации? Ответ на этот вопрос неоднозначен.

Во-первых , следует рекомендовать эксплуатационникам при выдаче технического задания на подбор ПТО в обязательном порядке учитывать перспективу их возможного загрязнения на основе имеющихся данных химико-аналитического контроля теплообменивающихся сред с учетом сезонных изменений.

Во-вторых , не следует устанавливать ПТО со слишком высоким значением k 0 . На наш взгляд оптимальный диапазон k 0 для ПТО составляет 4500-6000 Вт/(м 2 *°С).

Здесь необходимо заметить, что проблема устранилась бы сама собой, если бы фирмы-изготовители ПТО в своих расчетных программах учитывали возможность подбора ПТО при наличии заданной степени загрязненности (толщины слоя накипи). Однако такая услуга не предоставляется. В чем причина? Не умеют считать или в водопроводных и тепловых сетях западных стран течет дистиллят?

Приходится искать обходные пути. Некоторые ошибочно полагают, что решить проблему можно путем введения запаса поверхности нагрева, т.е. рассчитать ПТО без учета загрязнения, а затем добавить некоторое количество пластин (например 20%) и дело, как говорится, «в шляпе». Однако это неправильный подход, поскольку при тех же расходах теплоносителей уменьшается скорость их течения по каналам, что ведет к снижению коэффициента теплопередачи примерно в той же пропорции. (Этот вывод следует так же из формулы (2), поскольку параметр «Ф» водоподогревателя при добавлении пластин остается постоянным). Тепловой поток же

при этом практически не изменяется.

Правда, вышесказанное справедливо только для чистого ПТО. В случае с загрязненным ПТО возникает интересный эффект, выражающийся в том, что вследствие снижения абсолютного значения коэффициента теплопередачи теплообменника, обусловленного добавлением пластин, его относительная величина (k/k 0) при том же слое отложений становится больше. В результате рост поверхности нагрева не компенсируется снижением коэффициента теплопередачи и тепловой поток (при прочих равных условиях) несколько увеличивается. Расчеты показывают, что для с расчетным коэффициентом теплопередачи 5000 Вт/(м 2 .°С) и расчетным параметром Ф 0 =2,22, при толщине слоя накипи 0,2 мм увеличение количества пластин на 20% обеспечивает прирост теплового потока только на 4,08%.

Таким образом, прирост поверхности нагрева ПТО (путем добавления пластин) не обеспечивает эквивалентного прироста теплового потока.

Добавление пластин экономически оправдано только в двух случаях:

При необходимости увеличения тепловой нагрузки ПТО, т.е. расходов теплоносителей по обоим потокам;

При необходимости уменьшения гидравлического сопротивления ПТО при неизменных расходах теплоносителей и тепловой нагрузке.

Правильная методика подбора ПТО с учетом прогнозируемого загрязнения следует из вышеприведенной теоретической модели и заключается в следующем:

1. Исходя из требований технологического процесса определяются расчетные температуры теплоносителей (при загрязненном состоянии ПТО), например:

2. Определяется соответствующий этим температурам параметр теплообменника Ф = 2,22.

3. Назначается желаемый коэффициент теплопередачи ПТО, например 5000 Вт/(м 2 *°С). По графику рис.1 при заданной толщине слоя накипи (например 0,2 мм) определяется относительный коэффициент теплопередачи (k/k 0 =0,545).

4. Вычисляется параметр Ф 0 при чистой поверхности нагрева: Ф 0 =Ф/(k/k 0)=4,07.

5. При известных отношении расходов (Gнагр/Gгр=(110-80)/(95-70)=1,2) и входных температурах теплоносителей, выходные температуры найдутся из системы уравнений:

В итоге получим четыре расчетные температуры для выбора ПТО при проектировании.

Именно эти температуры должны быть включены в техническое задание, передаваемое фирме-изготовителю для подбора ПТО.

Вопрос: а что же все-таки делать в ситуации, когда установленные на объекте ПТО не обеспечивают подогрев воды до нужной температуры?

В первую очередь необходимо провести анализ, в ходе которого определить:

Для повышения теплопроизводительности ПТО можно рекомендовать следующие мероприятия:

Последнее мероприятие было нами апробировано на котельной № 87 г. Сергач. На указанной котельной по проекту были установлены два ПТО отопления марки FPS-43-163-1E фирмы «FUNKE» тепловой мощностью 8,0 МВт каждый. В процессе эксплуатации обнаружилось, что имеет место быстрое зарастание поверхностей нагрева ПТО накипными отложениями, вследствие чего оказалась «заперта» - не удавалось нагреть сетевую воду выше 65-70 °С (при графике 95/70 °С).

Обследование показало - при расчетном коэффициенте теплопередачи ПТО 6600 Вт/(м 2 *°С), фактическое его значение составляло всего лишь 1736-2343 Вт/(м2*оС), что соответствует относительному параметру (Ф/Ф 0)= 0,26-0,36. При разборке ПТО на поверхности нагрева были обнаружены накипные отложения толщиной 0,2-0,3 мм следующего состава: 78% солей кальция, 22% оксидов железа.

Для нормализации теплоснабжения от котельной в первую очередь нами были предприняты меры по увеличению расхода (примерно на 30%) и температуры котловой воды до максимальной - от 110 до 115 ОС, а также корректировке реагентного водно-химического режима. Хотя все эти мероприятия дали ограниченный эффект (удалось повысить температуру сетевой воды на 5-7 °С), в сочетании с регулярными химпромывками это позволило не допустить срыва теплоснабжения жилого района.

Радикально проблема была решена только в летний период 2003 г., когда в сотрудничестве с известной фирмой-производителем пластинчатых теплообменников «Ридан» нами была проведена реконструкция ПТО с переводом на двухходовую схему движения теплоносителей и увеличением количества пластин со 163 до 250 шт.

В результате реконструкции удалось полностью нормализовать теплоснабжение от котельной.

К отрицательным последствиям реконструкции ПТО следует отнести следующие:

Выводы

1. Поверхности нагрева ПТО подвержены загрязнению отложениями накипи, окислов железа и других механических примесей, содержащихся в сетевой воде. Интенсивность и характер загрязнения определяется качеством воды (жесткостью, концентрацией примесей) и ее температурой.

2. Загрязнение ПТО с высоким расчетным коэффициентом теплопередачи сопровождается значительным снижением тепловой эффективности аппарата.

3. Химическая промывка ПТО (в особенности загрязненных окислами железа) является сложной технологической операцией, требует профессионального подхода к выбору реагентов и технологий промывки.

4. С целью уменьшения загрязнения ПТО продуктами коррозии железа и другими механическими примесями, содержащимися в сетевой воде, следует применять осветлительные фильтры, инерционно-гравитационные грязевики типа ГИГ и др. устройства очистки.

5. Для предотвращения накипеобразования на поверхностях нагрева ПТО, подогревающих сетевую воду с высокой жесткостью, и снижения скорости коррозии тепловых сетей рекомендуется применять реагентный (комплексонный) водно-химический режим тепловых сетей.

6. Предложена эффективная методика диагностики загрязненности теплообменных аппаратов, разработано приборное и программное обеспечение для создания системы мониторинга степени загрязнения с оценкой остаточного ресурса работы до промывки (очистки).

7. При проектировании и выборе ПТО в обязательном порядке необходимо учитывать возможное загрязнение поверхности нагрева. Предложена методика подбора ПТО с учетом загрязнения.

Литература

Cтраница 2

Для предупреждения образования накипи и загрязнений поверхности теплообмена своевременно очищают продувкой паром, промывкой химическими растворителями, удалением отложений механическим путем.  

Необходимо иметь в виду, что загрязнение поверхности теплообмена изменяет значения температур стенки t cm и t по сравнению со случаем чистой стенки. Наибольшую опасность при этом представляют случаи работы теплообменных аппаратов при больших разностях температур и отложении загрязнений со стороны вторичной (холодной) рабочей среды. В этих случаях может иметь место значительный перегрев стенок аппарата.  

В зависимости от характера и интенсивности загрязнения поверхности теплообмена могут очищаться механическим и химическим способами.  

Для устранения завихрений газа, способствующих загрязнению поверхности теплообмена, вход и выход газа в камеру котла производится сверху. По этой причине барабан 2 размещен в боковой части котла.  

Поскольку в замкнутой системе нет оснований опасаться загрязнения поверхности теплообмена со стороны газа, при выборе оребрения следует исходить исключительно из теплогидродинами-ческих соображений.  

Наиболее распространенная неисправность в АВО - это загрязнение поверхностей теплообмена, создающее не только дополнительное термическое сопротивление теплопередачи, но и увеличивающее аэродинамическое сопротивление, что приводит к снижению общей производительности основного вентилятора и коэффициента теплоотдачи со стороны охлаждающего воздуха.  

Поскольку в замкнутой системе нет оснований опасаться загрязнения поверхности теплообмена со стороны газа, при выборе оребрения следует исходить исключительно из тешюгидродинами-ческих соображений.  

Основной причиной снижения эффективности работы охладителей является загрязнение поверхностей теплообмена как со стороны охлаждающей воды, так и со стороны газа. Отложения на поверхности трубок резко ухудшают условия теплообмена, поскольку имеют высокое термическое сопротивление. Кроме того, отложения сужают проходное сечение, что приводит к уве - - личению гидравлического сопротивления охладителя. При ограниченных напорах, создаваемых насосами охлаждающей воды, снижается ее скорость в трубках и соответственно уменьшается расход через охладитель. Загрязнения со стороны охлаждаемого газа приводят к повышению гидравлического сопротивления охладителя по газу, что вместе с повышением температуры газа снижает производительность компрессора.  

На коэффициент теплопередачи большое влияние оказывает и степень загрязнения поверхности теплообмена. В табл. 5.2 показано, как уменьшается коэффициент теплопередачи после очистки теплообменных аппаратов.  

Поэтому при выполнении тепловых расчетов всегда необходимо учитывать некоторое загрязнение поверхности теплообмена, уменьшающее числовые значения коэффициентов теплопередачи.  

Для предупреждения подобных опасностей следует принимать меры, направленные на снижение загрязнений поверхностей теплообмена, а если такая возможность исключается, то должны предусматриваться специальные средства для постоянной эффективной очистки теплообменной аппаратуры. Наиболее ответственные аппараты оборудуют устройствами гидродинамической очистки. Например, реакторы полимеризации хлорвинила снабжают специальными устройствами, представляющими собой складывающиеся зонты с форсунками для распыления воды под давлением 25 МПа через специальные сопла. Устройство располагают на реакторе. Внутрь аппарата его вводят через центральную трубу обратного конденсатора. Операция очистки проводится автоматически после каждого цикла полимеризации без вскрытия реактора. Чистка осуществляется в течение 15 мин при возвратно-поступательном перемещении зонта по вертикали.  

В ряде процессов оптимальный режим смещается по мере падения активности катализатора или загрязнения поверхностей теплообмена. В тех случаях, когда такие изменения эффективности процесса происходят достаточно медленно, когда удается провести достаточное число измерений в установившихся условиях по методике эволюционной разработки, имеется возможность строго поддерживать оптимальные условия при помощи этого метода. Эта возможность создает предпосылки для использования счетных машин в системах автоматического управления процессами и использования эволюционного метода анализа для контроля за смещением оптимального режима.  

При аппаратурном оформлении теплообменных процессов часто испытываются затруднения в учете возможных шероховатостей и загрязнений поверхностей теплообмена, от которых в большой мере зависят значения коэффициентов теплоотдачи между теплоносителями и стенками и, соответственно, общие коэффициенты теплопередачи. Отложения в виде твердой корки из различных солей или других неорганических продуктов на поверхностях теплопередачи приводят к резкому снижению или практически к полному прекращению теплопередачи через стенку и серьезным авариям.