Эффективные трубчатые теплообменные аппараты для систем отопления и горячего водоснабжения

В настоящее время для систем отопления и горячего водоснабжения применяются теплообменные аппараты, состоящие из латунных труб диаметром D_н/D_в=16/14мм, причем эти трубы, как правило, являются гладкими. Такие аппараты не могут выдержать конкуренцию с пластинчатыми аппаратами.

Переход на трубы вдвое меньшего диаметра (с 16 мм на 8мм), что технически вполне выполнимо, использование имеющихся методов интенсификации теплообмена (круглых и витых труб с кольцевыми турбулизаторами, спиральных перегородок фирмы АВВ) позволяет в 3,5−5,5 раз уменьшить объем аппаратов. Результаты соответствующих расчетов, выполненных для водо-водяного подогревателя завода САТЭКС, состоящего из 19 гладких труб длиной l=2 м, а также имеющих тот же объем и вдвое большую поверхность аппаратов, состоящих из труб 8/7мм, соответственно гладких, круглых с кольцевой накаткой, витых труб с диафрагмами, и круглых труб с накаткой и спиральной перегородкой в межтрубном пространстве, представлены в таблице. Там же представлены данные для пластинчатого теплообменника фирмы Альфа Лаваль, имеющего близкие к рассмотренным аппаратам вес и габариты.

Расчет проведен для стандартных условий: скорость воды в трубах и межтрубном пространстве w=1м/с, температурный напор? Т=10K, средних температур горячей и холодной воды соответственно 75⁰С и 65⁰С.

Как видно из таблицы, выпускаемый трубчатый аппарат примерно в 2 раза менее эффективен, чем пластинчатый. Переход на трубы 8/7 мм делает его вполне сопоставимым с пластинчатым даже при отсутствии какой-либо интенсификации теплообмена. Интенсификация теплообмена увеличивает в 1,3−2,2 раза тепловую мощность аппарата и делает ее в 1,9−3,1 раза больше, чем для пластинчатого аппарата.

Таблица. Эффективность водо-водяных подогревателей.

Обозначения: 1-подогреватель САТЭКС, 16/14мм, 19 гладких труб;

• 2- 8/7 мм, 76 труб гладких;
• 3- 8/7 мм, 76 круглых труб с кольцевыми диафрагмами;
• 4- 8/7 мм, 76 витых труб с поперечными диафрагмами;
• 5- 8/7 мм, 76 круглых труб с кольцевыми диафрагмами; спиральная перегородка в межтрубном пространстве;
• 6- пластинчатый аппарат Альфа Лаваль — модель М6-MFG.

Таким образом, имеется полная возможность сделать трубчатые аппараты конкурентоспособными и даже более компактными по сравнению с пластинчатыми. Опыт производства таких аппаратов (с диаметром труб 8 мм) имеется, например, в судостроительной промышленности, и он уже используется в ООО Теплообмен (г. Севастополь) для производства аппаратов систем отопления и горячего водоснабжения.

Следует отметить, что даже при сохранении диаметра используемых труб 16 мм применение интенсификации теплообмена позволяет получить коэффициент теплопередачи К=3030−5100 Вт/м²К и тепловую мощность, составляющую 0,63−1,08 от мощности пластинчатого теплообменного аппарата, т. е. сделать их конкурентоспособными.