Теплообменник для колонки: Теплообменник для газовой колонки или котла

Содержание

Теплообменник для газовой колонки — какой лучше, ремонт, замена или новый прибор?

Устройства, которые реализуют обмен теплом между двумя теплоносителями, имеющими различную температуру, называют теплообменниками или калориферами. Современные конструкции имеют различные модификации, позволяющие оптимизировать основные параметры взаимодействия и обеспечить долговечность эксплуатационного периода. Наиболее распространенными видами считаются трубчатые и пластинчатые виды. Трубчатые представляют собой систему трубок, размещенных внутри кожуха, по трубкам протекает вода, а снаружи она подогревается газовой горелкой.

Материал изготовления

Технология производства и конструкция теплообменников непосредственно связана с материалом, из которого он состоит. Наибольшее распространение получили различные виды стали и высококачественная медь.

Преимущество стали в ее низкой стоимости и пластичности, позволяющей переносить высокие температуры нагрева без изменения физических свойств.

Но такие устройства имеют относительно большой вес и меньшую, по сравнению с медью и алюминием, коррозийную стойкость. Кроме того, большая масса уменьшает КПД теплообмена.

Использование меди позволяет существенно повысить скорость нагрева воды (коэффициент теплоотдачи составляет 440). Недостатком является высокая стоимость получения чистого металла. Дело в том, что примеси создают точки неравномерного нагрева стенок и трубок теплообменника. Эти точки разрушаются со временем и создают «прогар». Обычно, производители, стремящиеся добиться конкурентных преимуществ при изготовлении газовых приборов, за счет использования менее качественных материалов, окрашивают медный теплообменник для газовой колонки «жаростойкой краской». Сроки службы в этом случае не превышает 2-3 года при небольшой нагрузке.

Взаимодействие с водой предъявляет повышенные требования к коррозийной стойкости материала. В этом отношении медь – эффективное решение, но высокая цена проката обуславливает малую толщину стенок и небольшое сечение трубок. Однако большинство организаций, предлагающих продукцию «из толстой меди», не указывают параметры этой толщины. Хотя вес обычно составляет от 3 до 3,5 кг, если устройство действительно медное.

В колонках с такими теплообменниками вода должна быть предварительно очищенной от примесей и солей. Несмотря на это, через год эксплуатации газовой колонки, необходимо осуществить промывку и очистку от накипи. Признаком высокой засоренности трубок служит снижение максимального нагрева воды по отношению к паспортным данным техники.

Современные технологии пайки

Продолжительность эксплуатации во многом определяется и качеством сварки трубок. Современные устройства запаивают твердым медно-фосфорным припоем МФ9 для увеличения срока службы теплообменника. Передовые производители используют технологию ультразвуковой пайки. Преимущество подобных решений в равномерности нагрева соединяемых конструкций. Обычная пайка может приводить к перегреву трубок в местах их соединения (пайки) и последующему прогару калорифера.

Эффективность ремонта

Попробуем определить что выгоднее: заменить в существующей газовой колонке калорифер или купить новый прибор? Рассмотрим, например, газовую колонку BOSCH, средняя цена около 8 500, плюс монтаж и доставка, обычно, около 6 000 в Москве, итого 14 500. Стоимость теплообменного элемента порядка 3 500, доставка и монтаж 3000, итого 6 500. Таким образом, замена более выгодна.

Среди наиболее продаваемых марок отечественных производителей фигурируют теплообменники для газовых колонок НЕВА. Во всех моделях калорифер изготавливается из чистой меди, производитель предлагает три модификации НЕВА Люкс, Люкс мини и 4510. Первые две модели перекрывают весь модельный ряд бренда «НЕВА». В целях продления срока службы рекомендуется не «кипятить воду в колонке», то есть использовать средний уровень нагрева воды, это позволит снизить скорость образования накипи.

Компания Electrolux разработала собственную технологию повышения надежности за счет предварительной обработки поверхности меди на молекулярном уровне (в названиях устройств присутствует приставка Nano). По информации компании, подобная технология (Exothermic) создает дополнительную защиту от окисления и высоких температур.

В ремонтных целях можно рассмотреть аналоги фирменных теплообменников, производимые в Туле для моделей Electrolux, Vaillant и AEG. По информации производителя в радиаторах используется утолщенная медь, окрашенная жаростойкой краской.

Стоимость теплообменников для основных моделей газовых нагревателей

Наименование теплообменника	Стоимость
Electrolux GWH 275 RN Vaillant 19/2 XZ-C+)	3 090 — 3 400
НЕВА 3010/НЕВА 3110/НЕВА 3212/НЕВА 3216 /ДАРИНА 3010/	3 600 — 3 900
Vaillant MAG 11 / 19	4 600 — 4 800
Electrolux GWH 275 / 250 RN	4 600 — 4 800
Bosch WR15-2B	4 500 — 8 000

Теплообменники для газовых водогагревателей — Сервис 04 — Ремонт отопительного оборудования

радиаторы для газовых колонок

Теплообменник НЕВА 4510

Теплообменник ВПГ 18

Теплообменник «Канорд»

Теплообменник ПГ 6

Теплообменник КГИ-56

Теплообменник Астра ВПГ 21

Теплообменник Beretta

Теплообменник ВПГ 23

Теплообменник Астра ВПГ 18

Теплообменник -Vaillant 19 — 2 XZ

Теплообменник Ладогаз ВПГ 10М

Теплообменник Ладогаз ВПГ 10А

Теплообменник Electrolux GWh375RN

Теплообменник ВПГ 18

Теплообменник предназначен для газовой колонки: производства Санкт Петербург

Теплообменник выполнен из толстой меди высокого качества.
А в случае течи теплообменника мы производим обмен на новый теплообменник.

Технические характеристики:

№	Наименование характеристик	Ед. изм.	Величина
1	Присоединительные размеры накидной гайки	дюйм	1/2
2	Габаритные размеры: — длина — ширина — высота	мм мм мм	350 210 440
3	Масса теплообменника	кг	3,23

Теплообменник предназначен для водяного контура котлов изготовленных заводом «Канорд» Теплообменник сделан из медной трубы высокого качества

Технические характеристики:

№	Наименование характеристик	Ед. изм.	Величина
1	Габаритные размеры: — длина — ширина — высота	мм мм мм	360 240 240
2	Масса теплообменника	кг	2,97

Теплообменник ПГ 6 предназначен для газовой колонки производства: Польша

Теплообменник выполнен из толстой меди высокого качества.
Снаружи теплообменник покрыт специальной жаростойкой краской.

Технические характеристики:

№	Наименование характеристик	Ед. изм.	Величина
1	Присоединительные размеры накидной гайки	дюйм	1/2″
2	Габаритные размеры: — длина — ширина — высота	мм мм мм	380 180 530
3	Масса теплообменника	кг	3,92

Теплообменник КГИ-56 предназначен для газовой колонки: «Тула» производства завод «Штамп» г. Тула

В случае течи теплообменника или выявления брака допущенного на производстве мы производим обмен на новый теплообменник.

Технические характеристики:

№	Наименование характеристик	Ед. изм.	Величина
1	Присоединительные размеры штуцеров	дюйм	1/2″
2	Габаритные размеры: — длина — ширина — высота	мм мм мм	350 180 420
3	Масса теплообменника	кг	4,8

Теплообменник Астра ВПГ 21 предназначен для газовой колонки
Астра модель 8910
Астра модель 8910 исполнение 06

Технические характеристики:

№	Наименование параметров	Ед. изм.	Величина
1	Присоединительные размеры штуцеров	дюйм	1/2″
2	Габаритные размеры: — длина — ширина — высота	мм мм мм	340 190 300
3	Масса теплообменника	кг	3,5

Теплообменник предназначен для газовой колонки: «Beretta» модель Idrabagno 11,
Idrabagno 11i

Технические характеристики:

№	Наименование характеристик	Ед. изм.	Величина
1	Присоединительные размеры накидной гайки	дюйм	3/8″
2	Выход горячей воды	дюйм	1/2″
3	Габаритные размеры: — длина — ширина — высота	мм мм мм	290 170 360
4	Масса теплообменника	кг	2,94

Теплообменник ВПГ 23м предназначен для газовой колонки производства Санкт Петербург

Теплообменник выполнен из толстой меди высокого качества.

Технические характеристики:

№	Наименование параметров	Ед. изм.	Величина
1	Присоединительные размеры штуцеров	дюйм	1/2″
2	Габаритные размеры: — длина — ширина — высота	мм мм мм	370 190 100
3	Масса теплообменника	кг	2,83

Теплообменник Астра ВПГ 18 предназначен для газовой колонки
Астра модель 8910 исполнение 08 Теплообменник выполнен из толстой меди высокого качества. Теплообменник Астра имеет сертификат соответствия

Технические характеристики теплообменника:

№	Наименование характеристик	Ед. изм.	Величина
1	Присоединительные размеры штуцеров
2	Габаритные размеры: — длина — ширина — высота	мм мм мм	350 150 130
3	Масса теплообменника	кг	2,33

Теплообменник предназначен для газовой колонки: -Vaillant 192 XZ-C+

-Vaillant premium SOE 19/2

Гарантия на теплообменник 1 год, в случае течи теплообменника или выявления брака допущенного на производстве мы производим обмен на новый теплообменник.

Технические характеристики:

№	Наименование характеристик	Ед. изм.	Величина
1	Присоединительные размеры накидной гайки	дюйм	3/8″
2	Выход горячей воды	дюйм	1/2″
3	Габаритные размеры: — длина — ширина — высота	мм мм мм	290 170 360
4	Масса теплообменника	кг	2,94

Теплообменник предназначен для энергосберегающей газовой колонки: Ладогаз ВПГ 10М Теплообменник выполнен из толстой меди высокого качества. Пайка теплообменника осуществляется твердым медно фосфорным припоем МФ9, что увеличивает срок службы теплообменника.

Гарантия на товар 1 год , в случае течи теплообменника или выявления брака допущенного на производстве мы производим обмен на новый теплообменник.

Технические характеристики теплообменника:

№	Наименование характеристик	Ед. изм.	Величина
1	Присоединительные размеры штуцера	дюйм	1/2″
2	Габаритные размеры: — длина — ширина — высота	мм мм мм	310 160 470
3	Масса теплообменника	кг	3.51

Теплообменник предназначен для газовой колонки: Ладогаз ВПГ 10А

Теплообменник выполнен из толстой меди высокого качества. Пайка теплообменника осуществляется твердым медно фосфорным припоем МФ9, что увеличивает срок службы теплообменника.

Технические характеристики теплообменника:

№	Наименование характеристик	Ед. изм.	Величина
1	Присоединительные размеры штуцера	дюйм	1/2″
2	Габаритные размеры: — длина — ширина — высота	мм мм мм	290 170 440
3	Масса теплообменника	кг	3.04

Теплообменник предназначен для газовой колонки: Electrolux GWh375RN

Теплообменник выполнен из толстой меди высокого качества.
Снаружи теплообменник покрыт специальной жаростойкой краской. Теплообменник имеет сертификат соответствия.

Наш сервисный центр дает гарантию на этот товар, в случае течи теплообменника или выявления брака допущенного на производстве мы производим обмен на новый теплообменник. гарантия 1 год. Только при установке нашим сервисным центром

Технические характеристики:

№	Наименование характеристик	Ед. изм.	Величина
1	Присоединительные размеры накидной гайки	дюйм	3/8″
2	Выход горячей воды	дюйм	1/2″
3	Габаритные размеры: — длина — ширина — высота	мм мм мм	290 170 360
4	Масса теплообменника	кг	2,94

Как запаять теплообменник газовой колонки — 3 способа пайки?

Подготовка к пайке

Прежде всего, нужно снять кожух с колонки. Делать это нужно аккуратно, отключив прежде провода от дисплея. В некоторых моделях водонагревателей, например Нева 4510, перед этим следует снять регуляторы газа и давления. Далее включается вода и находится место протечки. Часто оно находится на сгибе труб теплообменника возле обрешетки. Если оно легкодоступно, можно будет запаять свищ, не снимая колонку. Если же прямого доступа нет, и свищ находится изнутри радиатора, нужно будет разобрать колонку и снять теплообменник.

После этого отключается газ и спускается вода из колонки. Для этого открывается кран горячей воды и откручивается накидная гайка с входа холодной воды. Под действием силы тяжести вода выльется. В современных колонках есть специальная заглушка для слива воды, открыв которую жидкость сливают в подставленную емкость. Остатки влаги продуваются компрессором или пылесосом. Это важно, потому что во время пайки жидкость будет закипать и испаряться, создавать давление и сдувать припой через свищ.

Последний этап подготовки – зачистка и обезжиривание места протечки. Делается это с помощью мелкозернистой наждачной бумаги. Зачищать нужно аккуратно, чтобы не сделать сквозное отверстие, так как трубы в теплообменнике могут быть очень тонкими. После этого очищенную трубку протирают любым растворителем или уайт-спиритом, чтобы убрать остатки грязи и жира.

Способы пайки

Запаять теплообменник газовой колонки можно тремя способами:

Мощным паяльником.

Чтобы запаять место свища своими руками вам понадобится паяльник мощностью около 110 Вт, флюс и припой.

Первый этап пайки – нанесение флюса. Это вещество, очищающее поверхность материала от окислов и позволяющее равномернее растекаться припою. Лучше всего подойдет флюс паста с содержанием меди. Если ее нет в наличии, можно воспользоваться обычной канифолью или таблеткой аспирина.

После этого паяльник прикладывается к трубке, в которой отверстие и прикладывается припой. Важно, чтобы припой плавился от трубы, а не от паяльника. Наносится тонкий слой припоя и постепенно наращивается толщина до 1-2 мм. Этого достаточно, чтобы не пропустить горячую воду под давлением.

Горелкой с газовым баллоном.

Понадобится горелка, небольшой баллон с газом, флюс, припой. Горелка подключается к баллону и поджигается. Нужно выбрать не очень сильное пламя, чтобы не повредить радиатор колонки.

Сначала место протечки хорошо прогревается. Это делается для того, чтобы остатки влаги в трубах испарились. После этого нагревается труба и к ней подводится припой.

После пайки обязательно нужно убрать остатки флюса, потому что он содержит кислоту и может в дальнейшем разъедать стенки труб теплообменника.

Посмотрите мое видео по пайке этим методом:

Холодной сваркой.

Важно подобрать холодную сварку, которая не расплавится от горячей воды. Все действия нужно производить в защитных перчатках. Из упаковки достается небольшое количество холодной сварки. Нужно разминать ее в руках около трех минут. Как только материал начнет застывать, нужно его приложить к месту свища и крепко держать до полного застывания.

Если на трубке теплообменника находится несколько свищей рядом или дырка в трубке большая, нужно припаять медную латку. Также можно сделать напайку из отрезка медной трубы.

Проверка результата

После завершения пайки теплообменника газовой колонки следует внимательно осмотреть все трубы радиатора. Если где-то видны зеленые пятна, скорее всего это небольшие свищи. Эти места также нужно зачистить и запаять, чтобы в дальнейшем снова не разбирать колонку.

Далее к колонке подводится вода и постепенно включается кран. Вода в системе должна наполняться медленно. Поначалу из крана вместе с водой будет выходить воздух. Когда система будет заполнена, кран открывается полностью, чтобы проверить пайку с максимальным давлением воды. В это время внимательно осматривается место пайки на наличие протечек.

Последним этапом проверки будет включение колонки и проверка уже с горячей водой. На всякий случай место пайки протирается бумажной салфеткой. Если есть минимальная влага, она это покажет.

Особенности разных моделей

Перед тем, как приступить к пайке теплообменника своими руками, следует учесть конструктивные особенности модели водонагревателя. Не рекомендуется паять теплообменники китайских фирм, таких как Вектор. Трубы в них изготовлены из очень тонкой меди, при пайке могут появиться новые отверстия. Теплообменники дешевых водонагревателей в случае поломки нужно заменить.

Одними из самых надежных считаются колонки немецких фирм, например Оазис. Они оснащены медными теплообменниками с повышенным сроком службы. Стоимость комплектующих деталей здесь выше, поэтому ремонт оправдан. Запаяв свищ на радиаторе колонки Оазис можно намного продлить срок ее службы.

Колонки средней ценовой категории, такие как российские Нева и шведские Электролюкс также подлежат ремонту. В них стоят медные радиаторы с антикоррозийным покрытием. Пайка позволяет устранить свищи и протечки.

Теплообменник газовой колонки засорился накипью что делать?

📅 Создано: 21 Января 2018, 0:23 👀 Просмотров: 1700

Самая распространенная неисправность газовых колонок кроется в засорении накипью теплообменника (радиатора). В зарастании трубок накипью виновата жесткая вода. Отложение накипи происходит при температуре воды больше 80 градусов, а при 82 градусах этот процесс начинает происходить интенсивнее.

Для профилактики формирования накипи нужно не пользоваться слишком горячей водой. Для купания достаточно температуры воды близко 42 градусов, для удаления жиров при мытье посуды – около 45 градусов, так как средства для удаления жира с ним способны справляться и в холодной воде, а для стирки в машинке-автомате — не больше 60 градусов.

Многие оставляют газовую колонку работать на запальнике, потому что это удобно, и нет потребности разжигать и настраивать колонку каждый раз. Однако хватает и часа времени, чтобы температура в теплообменнике поднялась до 90 градусов — отсюда и накипь. Поэтому не ленитесь отключать и включать колонку по необходимости, а также не переделывайте автоматику нагревателя, если у вас наблюдается слабый напор, лучше поставить в этом случае увеличительный насос.

Ну а если у вас случилась беда, нужно осуществить ремонт газовой колонки путем промывки теплообменника. Для этого необходимо понять, что теплообменник колонки действительно забит, обратив внимание на следующие симптомы: низкий напор в кране подогретой воды, когда напор в кране с холодной водой хорош; колонка наряду с этим вообще не включается; или сразу выключается после включения. Конечно, может, сломался кран на входе в газовую колонку, но если он исправен, приступайте к разборке колонки.

Чтобы промыть колонку, вам потребуется: крестообразная и плоская отвертка, набор рожковых ключей, комплект паранитовых прокладок и резиновый шланг. Кроме того, необходимо заранее приобрести в хозяйственном магазине антинакипин, который продается в пластмассовой бутылочке и виде сухого порошка. Также можно использовать уксусную эссенцию, потому что она является наиболее доступной.

Для начала снимите с колонки фурнитуру, а потом — кожух. После этого необходимо перекрыть на входе подачу воды и открыть поближе к колонке любой из кранов подогретой воды. Далее от теплообменника открутите подающую трубку и отведите её в сторону. После того, как вы открутите гайку с теплообменника, из теплообменника начнет уходить вода. Её необходимо слить около литра.
Далее оденьте на вход теплообменника шланг, поднимите его повыше колонки, вставьте воронку в шланг и тонкой струйкой влейте в неё приготовленный раствор. Лейте медленно, иначе начнется реакция, и антинакипин вытолкнется назад. Раствор в теплообменнике должен остаться на пару часов. Также вещество можно прогревать на горящем запальнике, чтобы быстрее прошла реакция, и меньше потребовалось времени.
Под кран подставьте тазик или пластмассовое ведро и потихоньку откройте подачу воды в газовую колонку. Посмотрите, что будет выходить из шланга. Если будет много шлама и после промывки напор станет неплохим, значит, все получилось, если нет, то процедуру придется повторить еще раз. Но при использовании антинакипина это не понадобится.

Статьи по теме

Возможно вас заинтересует

Пайка теплообменника | Ремонт газовых колонок

Пайка теплообменника газовой колонки/котла

Ремонт теплообменника

Обычно в газовых колонках и отопительных газовых котлах используются медные теплообменники. Преимуществ у таких теплообменников множество: большой срок службы, обладают высокой теплопроводимостью, а также обеспечивают агрегату высокий КПД. Однако со временем медные теплообменники могут прохудиться. Если у вас потек газовый водонагреватель, то скорее всего это теплообменник. Так как он стоит очень дорого (больше половины стоимости аппарата), можно прибегнуть к пайке теплообменника и продлить жизнь газовой колонки или котлу.

Пайка теплообменника выполняется на месте установки газового водонагревателя.
Вам не о чем беспокоиться и не надо никуда везти теплообменник — мастер приедет к Вам домой, в удобное для Вас время, со всем необходимым оборудованием.

Порядок действий при пайке теплообменника газовой колонки:

Многие клиенты задают вопрос — нужно ли снимать и отвозить в офис теплообменник при необходимости пайки?

С учетом многолетнего опыта работы по ремонту газовых колонок, у нас сформирован четкий план действий по пайке теплообменника: от звонка до инструктажа.

•После приема заявки в течение 15 минут мастер отзванивается Вам и Вы назначаете удобное для Вас время приезда специалиста.

•Мастер приезжает на объект, производит экспертную диагностику по возможности пайки именно для Вашей газовой колонки, с учетом углубленного понимания воздействия нарушений дымоотводящей системы, коррозийного окисления химического воздействия теплоносителя, в данном случае воды, и других внешних факторов.

•На основание диагностики газового водонагревателя принимается решение какую пайку использовать.

•Производится пайка теплообменника газовой колонки

•Обратим внимание, что мастера нашей компании выполняют пайку теплообменника новейшими современными технологиями

•Мы стараемся производить пайку с учетом максимального комфорта для Вас!

Очень часто нам в компанию звонят и говорят — течёт газовая колонка или течёт вода из газовой колонки и спрашивают может нам купить теплообменник? Сколько стоит газовый теплообменник? Мы рекомендуем вызвать газовщика на дом, чтобы мастер дал точную диагностику и ответил возможен ли ремонт или нет, возможно нужно приобрести новый, возможно вы будете стоять перед выбором — новый теплообменник, новая газовая колонка или всё же ремонт. Поймите газовый водонагреватель — это не шуточное дело и стоит прислушаться к рекомендациям специалиста.

Мы предлагаем:
➠ запаять теплообменник в день обращения,на дому
➠ профессиональная и качественная пайка
➠ гарантия на выполненную работу
➠без использования кислотных паст
➠ припой медь-серебро

Время выполнения ремонтных работ с пайкой и опрессовкой, около часа
В некоторых случаях пайку выполнять не целесообразно, тогда можно рассмотреть вариант замены на новый теплообменник.
Промывка теплообменника
Если Ваш газовый котел или колонка не греет достаточно воду как это было раньше тогда это свидетельствует о том что внутри змеевика отложилась накипь.
Обращайтесь к нам !!!:
Мы осуществляем промывку теплообменников газовых котлов и колонок от известковых отложений.

Ремонт теплообменника газовой колонки или котла производится мобильным (переносным) газовым оборудованием (с использованием электродов из сплава меди и серебра). Это является проверенным и надежным средством устранения протечек в теплообменнике.

Ремонт теплообменника газовой колонки своими руками: пошаговый инструктаж

Проточные водонагреватели, работающие на природном газу, являются достаточно надежными аппаратами, которые очень редко выходят из строя. Вследствие мелких неисправностей, которые возникают во время эксплуатации устройства, может возникать большое количество неудобств. В таких случаях следует вызвать мастера на дом или выполнить ремонт теплообменника газовой колонки своими руками, чтобы сэкономить.

Для мастера такая процедура не заберет и 5 минут, а за вызов все равно придется заплатить. Исправить ряд поломок, которые возникают в данном устройстве, достаточно несложно. А как обнаружить поломку и самостоятельно выполнить ремонт газовой колонки, ее теплообменника и всех составляющих – обо все этом мы поговорим в нашей статье. Приведем подробную инструкцию по пайке, снабдив материал наглядными фото и полезными видеороликами.

Содержание статьи:

Как устроен и работает водонагреватель?

Чтобы научиться ремонтировать газовую колонку, необходимо изначально разобраться в том, как она устроена и как работает.

Агрегаты могут быть следующих типов:

С открытой камерой сгорания или атмосферные.
С закрытой камерой сгорания или турбированные. Их еще называют надувными.

В атмосферную колонку необходимый горения газа воздух поступает из окружающей среды естественным путем. Он попадает в устройство через проем, который располагается в нижней части колонки. Для отвода продуктов сгорания монтируют дымоход с естественной тягой.

Турбированные или надувные колонки от атмосферных отличаются одной особенностью: их камера сгорания является закрытой, а встроенный вентилятор обеспечивает принудительную тягу. Приток воздуха и его отвод осуществляется принудительно через коаксиальный дымоход (двустенный).

С устройством газового водонагревателя можно ознакомиться в общих чертах, рассмотрев следующую иллюстрацию.

На фото изображено устройство типичной газовой колонки. Конструктивной особенностью этого водонагревателя является пъезорозжиг горелки. Также для розжига различных моделей могут использоваться батарейки (или от сеть 220 В), гидротурбина

Ниже будет представлен принцип работы современной газовой горелки с автоматической системой розжига:

Колонка начинает работать при открытии крана смесителя. Водный поток проходит через узел водоснабжения и теплообменник газового устройства.
Внутри корпуса колонки находится мембрана водяного регулятора, которая толкает шток под воздействием давления, возникающего от воды. Это позволяет штоку сдавливать пружину механического газового клапана в блоке, чтобы у топлива появилась возможность добраться до самой горелки.
На данном этапе замыкается цепь электромагнитного клапана, что возникает в момент отпускания штоком кнопки микровыключателя. Клапан провоцирует запуск газа в специальную трубку, которая является подающейся. Газ поступает к уже открытому пружинному клапану.
Срабатывает импульсное устройство. Оно подает разряд на электроды, которые находятся рядом с горелкой. Образовываются искры, вследствие чего начинается розжиг. Это позволяет нагревать воду, проходящую по теплообменнику.

Электромагнитная цепь состоит из 3-х датчиков, которые последовательно включаются. К ним относится датчик тяги, перегрева и пламени. Когда последний элемент цепи фиксирует огонь — в этот момент образование искр заканчивается.

Подробнее принцип работы колонки мы рассмотрели в .

Старые газовые колонки обладали одним контактом и постоянно работающим запальником. Сейчас делают устройства с двумя электродами, которые поджигают горелку

Признаки поломки теплообменника

После того, как узнали более подробно о принципе работы газовой колонки, можно рассмотреть важные моменты, необходимые для успешного предотвращения поломки радиатора.

Так, существует несколько условий, когда необходимо ремонтировать неисправный теплообменник газовой колонки, так как сам агрегат начинает автоматически выключаться:

Перестает происходить проток воды и отсутствует напор. В этом случает водяной регулятор отпускает толкатель, что является причиной отключения микровыключателя.
Последний элемент электромагнитной цепи, то есть датчик ионизации, перестает “видеть” пламя. При данной ситуации не подается соответствующий сигнал, из-за чего закрывается путь газу магнитным клапаном.
В дымоходе перестает образовываться тяга. Электромагнит перестает работать, электромагнитная цепь разрывается и перестает присутствовать подача топлива.
Перестает функционировать датчик перегрева. Данная составляющая цепи устанавливается непосредственно на теплообменнике.

После того, как мы разобрались в нюансах работы газовой колонки и возможных проблемах, свидетельствующих о поломке радиатора, поговорим о том, как можно его отремонтировать. Но для начала предстоит исключить другие неисправности.

Исключение других неисправностей колонки

Чаще всего можно столкнуться с ситуацией, когда колонка изначально не разжигает пламя. Для начала следует определить, что конкретно привело к этому. Ведь проблема может оказаться вовсе не в теплообменнике, а, к примеру, в севших батарейках. Поэтому без диагностики не обойтись. Более того часть поломок можно устранить собственноручно, а в некоторых случаях предстоит вызвать .

Внешний осмотр водонагревателя

Грамотная диагностика позволит оперативно выполнить ремонт своими силами.

Не рекомендуется выполнять самостоятельный ремонт, если газовая колонка находится на гарантии. Сервисная служба может снять устройство с гарантийного обслуживания

Существует ряд элементарных действий, которые следует выполнить прежде, чем отправиться исследовать водонагревательное устройство изнутри:

и чистка контактов питания.
Проверка тяги дымохода и наличия в системе холодного водоснабжения.
Проверка предохранителя (для колонок с турбонаддувом). Можно перевернуть вилку в выключателе, чтобы поменять расположение фазы — актуально для импортных моделей, так как они достаточно чувствительны к этому.
Чистка сетчатого фильтра. Это грязевик, который можно обнаружить на трубе, подающей холодную воду. Зачастую сеточка является конструктивной составляющей водяного узла.
Понаблюдать за запальными электродами. Для этого достаточно открыть кран горячей воды, после чего должны образовываться искры. Если камера закрыта, то можно прислушаться к корпусу. Должны прослушиваться характерные звуки по типу щелканья зарядов.

Вышеперечисленные действия не всегда могут помочь. Тогда предстоит заглянуть внутрь колонки, для чего предстоит снять корпус.

Каждый ремонт газовой колонки должен начинаться с проверки батареек и чистки контактов, если они окислились. Также нужно осмотреть и почистить запальник. Существуют модели колонок, которые обладают небольшим окошком для доступа к электродам, которые можно почистить кистью

Поиск неисправности внутри колонки

Если внешний осмотр и замена батареек не помогли, то можно приступать к поиску неисправностей непосредственно внутри устройства.

Для этого необходимо снять кожух водонагревателя и по очереди проверить основные узлы. Лучше выполнять все действия с помощником. Его следует попросить открыть горячую воду, а самому необходимо следить за перемещениями штока. В обязанности данного элемента входит воздействие на нажимную пластину, чтобы ее отодвинуть от кнопки микровыключателя.

В случае, когда толкатель не выполняет никаких движений, то с вероятность в 100% проблема кроется в водяном блоке. При возникновении данной проблемы необходимо разобрать блок, чтобы почистить и .

Также шток может надавливать на пластину, но кнопка при этом останется нажатой. В данном случае необходимо проверить водяной регулятор на наличие накипи. Ее следует найти и почистить.

Если же все вышеуказанные элементы работают в нормальном режиме, кнопка отжимается, но искры не образовываются, то в данной ситуации виновником может выступать сам микровыключатель. Чтобы в этом убедиться, необходимо отключить его разъемы и зажать две клеммы отверткой. Если в данном случае сразу начнут образовываться искры, то переключатель вышел из строя и его следует заменить.

Проверять путем замыкания необходимо разъем, который подсоединяется к импульсному блоку. Штекер микропереключателя при этом не следует трогать

Также может выйти из строя электромагнитный клапан, из-за чего не будет подаваться газ. Для этого следует проверить каждый из датчиков в цепи путем поочередного замыкания. Также можно использовать мультиметр для прозвонки.

Порядок ремонта теплообменника

Если же внутри конструкции обнаружены следы протечек, то проблема куда серьезнее. Течь может образовываться из медного радиатора в бытовой газовой колонке, причиной чего может стать деформация трубок. Также она может появляться из-за нарушений в работе водяного узла, что свойственно автоматическим газовым колонкам. Такое нарушение говорит о неисправности редуктора, из-за чего колонка может полностью выйти из строя.

Жесткая вода из городского водопровода, неправильное подключение (заземление), частый перегрев колонки способствуют тому, что на стенках труб теплообменника начинает образовываться накипь. Материал радиаторов не отличается особой прочностью, поэтому на поверхности трубопровода и теплообменника достаточно быстро появляются свищи.

С такой проблемой очень часто сталкиваются обладатели современных газовых колонок. Это связано с тем, что в таких устройствах используется тонкая медь, зачастую невысокого качества. Чтобы исправить возникшую проблему, можно выполнить обыкновенную пайку в месте образования свища.

Этап #1 — слив воды с радиатора

Стоит отметить, что сразу переходить к пайке нельзя. Для начала следует убедиться, что колонка отключена от газо- и электроснабжения.

Также ее необходимо отключить от водоснабжения, полностью опустошить теплообменник, который содержит достаточное количество теплоносителя. Если пренебречь данной простой мерой предосторожности, то поступающееся тепло будет постоянно отводиться из-за жидкости.

Если возникает такая ситуация, когда обрабатываемый участок теплообменника не будет нагреваться до необходимого значения, то следует открыть, чтобы слить горячую жидкость

Всю жидкость из теплообменника не получится удалить при помощи крана. Поэтому следует открутить гайку, которая накладывается на трубопровод. Теперь остается избавиться от остатков. Для чего можно использовать обыкновенный пылесос или компрессор, а также можно вручную прогонять воздух при помощи садового шланга.

Этап #2 — пайка медных труб

Когда был полностью опустошен теплообменник, можно приступать к пайке. Но как правильно выполнить пайку теплообменника в газовой колонке в местах образования свищей? Это сделать достаточно просто, так как весь процесс хорошо отлажен. Если вы никогда этим не занимались, рекомендуем ознакомиться с инструкцией по .

Для начала следует взять наждак с мелким зерном и обработать им требуемый участок. Чистка свища должна выполняться до тех пор, пока не останется окислов. Определить их местонахождение несложно, так как такая медь имеет зеленоватый оттенок.

После завершения чистки следует натереть требуемое место пропитанной чистящим средством тканью. Теперь можно приступать непосредственно к лужению. Для этого каждый индивидуально сам для себя подбирает припои. Можно также воспользоваться советом профессионалов, которые рекомендуют пользоваться ПОС-61. Остается взять паяльник от 0,1 кВт мощности и канифоль в качестве флюса.

При отсутствии канифоли можно воспользоваться аспирином. Его продают в аптеке. Он будет эффективным в тех ситуациях, когда необходимо работать с проблемным местом, которое не получается вычистить до конца.

В случае, когда припой не течет, а становится рыхлым, необходимо дополнительно прогреть точку, которую паяют. Для этого можно использовать очень слабый паяльник на 0,04 кВт или строительный фен

Когда выполнена пайка на теплообменнике газовой колонки в требуемом месте, равномерно распределив слой припоя по участку, то необходимо толщину однородной массы увеличить до 2-3 мм. Таким образом, свищ полностью закроется и больше не появится.

Помимо основной части теплообменника, необходимо осмотреть весь трубопровод. Зеленые окисления также могут возникать на медных трубках. Если не исправить такую проблему, то в дальнейшем это приведет к неизбежному появлению микротрещин.

Стоит отметить, что пайка возможна даже при обнаружении самых мелких проблемных точек и участков. Сразу необходимо выполнить лужение и пропаять эти места. Если этого не сделать, то возможные проблемы будут возникать раз в несколько месяцев.

Пайку следует выполнять даже там, куда невозможно достать. В этом случае следует снять радиатор и разобрать его, чтобы добраться до проблемного места.

Этап #3 — поиск дефектов после пайки

Обнаружить все возможные дефекты при визуальном осмотре не всегда является возможным. Даже обработка наждачной бумагой не всегда дает желаемый результат. В этом случае может помочь специальная диагностика, которая выполняется под давлением.

Для этого следует подать водяную струю внутрь радиаторного узла. Можно использовать душевой резиновый шланг, который хорошо сгибается. Одну сторону шланга следует связать с каналом подачи воды. Второй край — с трубкой радиатора. Остается только перекрыть один из краев трубки запирающим вентилем.

Когда выполняется поиск дефектов с использованием воды из-под крана, то следует подготовить маркер. С его помощью следует пометить проблемные места, которые зрительно невозможно заметить

Теперь необходимо запустить кран, который питает водонагреватель. Во время данной процедуры важно внимательно следить за теплообменником и всеми трубками. Если на поверхности будут находиться еле заметные трещинки, то они сразу станут видимыми. На местах их обнаружения будут образовываться водяные капли. Остальные участки будут сухими.

Таким образом удастся обнаружить все проблемные места, требующие ремонта, и запаять их. Заодно можно промыть радиатор, избавив его от накипи.

Если же повреждений очень много, или материал труб слишком тонкий и не поддается пайке, то обойтись без крупных финансовых вложений не удастся. В такой ситуации предстоит покупка и установка нового теплообменника. А если нужная модель довольно дорога, то, возможно, придется задуматься о .

Выводы и полезные видео по теме

В данном видеоролике можно наглядно посмотреть на то, как выполняется пайка теплообменника:

Ролик о том, как можно отремонтировать теплообменник колонки с цифровым дисплеем при помощи пайки:

Прибегать к самостоятельному ремонту газовой колонки не нужно, если нет уверенности в собственных силах. В первую очередь, важно разобраться в принципе работы устройства и придерживаться техники безопасности. Если не следовать правилам, то можно подвергнуть опасности себя и близких людей, которые живут вместе с вами.

У вас остались вопросы по ремонту теплообменника, которые мы не затронули в этом материале? Задавайте их нашим экспертам в блоке комментариев – мы и другие посетители сайта постараемся вам помочь.

Если вы хотите поделиться успешным опытом собственноручной пайки медного радиатора колонки, расскажите об этом нашим читателям, добавляйте уникальные фото процесса ремонта – форма обратной связи расположена ниже.

ремонт медных теплообменников и методы устранения поломок, полезные советы

Большинство жилых помещений снабжается горячей водой при помощи газовых колонок. Экономичное газовое топливо намного эффективнее по сравнению с электрическими котлами и централизованной ГВС.

Основным конструктивным элементом газовых колонок является теплообменник. Его качественные характеристики являются гарантом долговечности устройства. В упрощённом варианте теплообменник для газовой колонки — это медный радиатор с трубками, через которые проходит и нагревается вода.

Теплообменник для газовой колонки

Все газовые колонки имеют однотипные основные составляющие и различаются только по конструкции. Цена и вес, зависящие непосредственно от модели, варьируются от 6 до 13 тыс. руб. (по цене), и от 5 до 13 кг (по весу).

Теплообменник для газовой колонки соединён с кожухом из тонкой стали или меди, формирующим камеру сгорания и канал. С его помощью, горячий воздух с продуктами распада от горелки идёт вверх к теплообменнику.

Холодная вода подаётся через входной патрубок, который делается удлинённым. Он несколько раз обёрнут вокруг кожуха и предварительно нагревает воду перед подачей в теплообменник.

Контраст температур в рабочем режиме (когда теплообменник нагревается до 100 градусов и выше, а поступающая холодная вода +5–15 градусов), приводит к быстрому износу змеевика.

Чтобы уменьшить температурную разницу используют длинный входной патрубок, который оборачивает кожух. При этом вода нагревается больше на 10–15 градусов от стенок камеры сгорания. Это предохраняет трубку внутри теплообменника от повреждения.

Ремонт теплообменника — чистка

Продукты распада и водяной пар со временем приводят к коррозии или загрязнению теплообменника. Поэтому нужно делать периодические чистки. Для этого потребуется выполнить следующие действия:

Снимите переднюю панель газовой колонки. Обычно, крепления расположены внизу, и это два или три винта. Приподнимая крышку, снимите её с верхних зацепов. Закройте горелку газетой, чтобы исключить попадание грязи.
Если защитный зонт мешает доступу к теплообменнику газовой колонки — снимите его.
Прочистите щёткой пластины теплообменника и уберите пылесосом пыль. Чистка делается аккуратно, не деформируя пластины.

Ремонт теплообменника — промывка

Для промывки применяют лимонную или соляную кислоту (5–15% раствор). Качественная прочистка потребует 5–6 проходов по змеевику. Для этого потребуются объёмная лейка, шланг (резиновый) и защитные перчатки.

Вначале отсоедините трубку, которая идёт к теплообменнику газовой колонки от блока управления и откройте один кран смесителя после колонки. Для лучшей подачи воздуха ослабьте гайку, чтобы вода стекала в раковину через этот кран.
Затем отсоедините входной и выходной патрубки теплообменника, присоединив к ним резиновые шланги. Во входной заливайте чистящий раствор из лейки, пока он не начнёт вытекать из выходного шланга в раковину или ванну.
После чего промойте водой под напором, присоединив входной шланг к крану смесителя. Продолжайте эту процедуру до полной очистки (вода при выходе должна быть чистая).
В нескольких литрах горячей воды растворите пищевую соду (400 г.) и на 5–10 минут залейте в теплообменник.

После этой процедуры подключите его, закрутив все соединения.

Ремонт теплообменника — прокаливание

При сильных загрязнениях вода плохо проходит по трубкам. В этом случае помогает прокаливание. Перед кислотной обработкой и отсоединённым теплообменником медленно и равномерно прогрейте его до 120–140 градусов при помощи газовой горелки.

Накипь в змеевике будет трескаться. Воду для промывки подавать небольшими порциями. Иначе могут образоваться заторы из кусков накипи. Этот способ более рискованный, и прибегать к нему стоит в исключительных случаях.

Ремонт и пайка теплообменника газовой колонки

В результате коррозии или повреждений (обычно на медной трубке, обвивающей кожух камеры сгорания), образуются микроскопические отверстия (свищи).

В случае протекания или появления свищей применяется пайка медных теплообменников. Если повреждения незначительные — используют пайку паяльником (для тонкостенных деталей).

Для этого нужен паяльник на 100 Вт со строительным феном, специальный флюс, содержащий медь или серебро, и оловянный припой (тугоплавкий). Предполагаемое месторасположение свищей отметьте маркером, зачистите жёсткой полимерной мочалкой и насухо вытрите салфеткой. Маленькая чёрная точка с каплей воды и будет источником течи.
Спустите воду из змеевика и прогрейте строительным феном места с дырками, чтобы вода полностью испарилась. После чего протрите раствором с соляной кислотой и нанесите флюс на место пайки диаметром 2 см вокруг дырки.
Прогрейте паяльником и строительным феном до 300–350 градусов. Припой, соприкасаясь с трубкой должен плавиться, а олово растекаться ровным слоем по всему диаметру, нанесённого флюса. Обязательно удалите с места пайки и трубки остатки активного флюса, который может стать причиной быстрой коррозии.
После остывания теплообменника, подключите его к водопроводу и заполните водой, постепенно открывая вентиль. Когда воздух и грязь выйдут из крана откройте его на полный напор.

Пайка радиатора газовой колонки

Если медный радиатор газовой колонки массивный и имеет высокую теплопроводность его лучше паять газовой горелкой. Контактная температура пламени не должна превышать 250 градусов.

Для пайки радиатора газовой колонки потребуется припой ПОС — 61, который отлично подходит для пайки медных трубок. Или проволочный припой с канифольным наполнением. Мелким наждаком зачистите место пайки. Оно с характерными пятнами темно-зелёного цвета. С помощью тряпки и растворителя удалите жирные пятна.

Обмотайте трубку ветошью, чтобы меньше остывала и не обжигала руки. Газовой горелкой хорошо и равномерно прогрейте трубу, нанесите флюс или канифоль для равномерного заполнения шва припоем.

После пайки можно сделать проверку воздухом, предварительно поместив радиатор в ёмкость с водой. Если под давлением воздуха пузырьки не появляются, значит, пайка произведена качественно.

Ремонт прогоревшего теплообменника

Заделать дыру в прогоревшем кожухе можно заплаткой из жести. Для этого нужно вырезать жестяной кусок по размеру прогоревшей части с запасом для перекрытия и закрепить его на кожухе.

Оцинкованная жесть в этом случае не подойдёт. При 70 градусах цинк разрушается и выделяет в воздух ядовитые вещества. Оптимальным вариантом будет «чёрная» жесть без покрытия (медная или латунная заплатка).

Для закрепления заплатки можно воспользоваться обычным клёпочником или просто пришить её к кожуху. Для этого с помощью гвоздя и молотка делаются небольшие отверстия по периметру прогоревшего места и заплатка пришивается к кожуху с помощью проволоки.

Короткие саморезы небольшого диаметра также подойдут для закрепления. В добрые советские времена для заплаток часто использовали обычные консервные банки.

С помощью представленных методик вы сможете отремонтировать не только теплообменники газовых колонок, но и радиаторы любых других видов водонагревательных устройств, включая медные автомобильные радиаторы.

Разработка теплообменников для использования в качестве сменных пластин

Разработка теплообменников для использования в качестве сменных пластин

В дистилляционных колоннах: подтверждение концепции и сбор информации о конструкции

² Грэм Томас Полли, ¹ Эдгар Энрике Вскес Рамрез ¹ Антонио Альберто Агилар Морено, ¹ Хосе Мануэль Риеско вилла, ¹ Карлос Омар Рос Ороско.

¹ Departamento de Ingeniera Mecnica, Universidad de Guanajuato,

Carretera Salamanca? Valle de Santiago km.3,5 + 1,8 км, Comunidad de Palo Blanco, Salamanca, Gto., Mxico

Telfono: 01464 64 79940 доб. 2306

² Departamento de Ingeniera Qumica, Университет Гуанахуато

Введение

Разделение химических веществ дистилляцией — энергоемкий процесс. Хотя в течение многих лет было признано, что отвод тепла из промежуточных ступеней в дистилляционной колонне может привести к значительной экономии энергии, необходимое для этого оборудование обычно является дорогостоящим.Например, в колоннах, используемых для дистилляции сырой нефти, небольшие отдельные колонны (боковые отпарные колонны) часто устанавливаются рядом с основной ректификационной колонной.

В последние годы был рассмотрен вариант фактического проведения дистилляции внутри теплообменников. Однако это обычно приводит к значительному снижению движущих сил концентрации, используемых при разделении, со значительным влиянием на размер колонки и ее стоимость.

Работа, проводимая в FIMEE, направлена на исследование недорогого теплообменника (изготовленного из деталей, изготовленных для использования в автомобильной промышленности), который может быть установлен в качестве замены тарелки в существующей дистилляционной колонне.

Конструкция теплообменника

Дистилляционная колонна, состоящая из нескольких ситовых тарелок, показана на рисунке 1. Ситчатая тарелка — это просто плоская тарелка, в которой просверлено множество отверстий малого диаметра. Пар, движущийся вверх через колонну, имеет достаточную скорость, чтобы предотвратить протекание жидкости через эти отверстия. Как следствие, наверху пластины образуется двухфазная смесь. Он поддерживается на плите водосливом. Хотя скорость пара достаточна для предотвращения протекания жидкости через отверстия, она недостаточно высока для переноса жидкости вверх через колонну. Следовательно, жидкость и пар отделяются над резервуаром, образованным водосливом, при этом жидкость течет по нижней части тарелки, которая питает следующую тарелку вниз по колонне.

Новый теплообменник умещается в пространстве двух существующих пластин. В этом случае верхний выпуск действует как ситчатая пластина. Жидкость перетекает через водослив и направляет следующую тарелку вниз по колонне.

Рис. 1. Расположение ректификационной колонны и новый теплообменник

Предлагаемая конструкция имеет две важные особенности.Первый — это пластина подачи жидкости, которая распределяет жидкость из питающего нисходящего канала через теплообменник. Это показано на Рисунке 2.

Рисунок 2. Устройство подачи жидкости

Основание этой пластины закрыто. Верхняя пластина перфорирована.

Вторая особенность — «индуктор потока». и показано на рисунке 3.

Рисунок 3, Индуктор потока

Пар, выходящий из ситовой пластины под теплообменником, проходит через трубы, установленные в основании пластины подачи жидкости. Эти трубки входят в отдельные трубки теплообменника. Жидкость из нисходящего потока затем уносится потоком пара и проходит через теплообменник.

Экспериментальная установка

Аппарат, использованный в этом исследовании, учитывает только гидравлические характеристики теплообменника. Он состоит из одной прозрачной трубки (для того, чтобы можно было наблюдать картины потока с помощью высокоскоростной фотосъемки), которая представляет собой трубку внутри теплообменника, снабженную индуктором потока (как описано выше — Рисунок 3).

Буровая установка (схематическая и фотография) показана на Рисунке 4.

Эта трубка находится внутри трубки большого диаметра, которая служит резервуаром для жидкости. На резервуаре есть отметки, которые используются для измерения высоты жидкости над индуктором потока.

Жидкость подается в питающий резервуар из резервуара А. Поток регулируется клапаном, расположенным на питающей ноге.

Воздух впрыскивается в трубку с контролируемой и измеряемой скоростью (измеряется ротаметрами).

Двухфазная смесь, выходящая из теплообменной трубы, разделяется в резервуаре (резервуар C), при этом жидкость течет в сборный резервуар (резервуар D). Этот сосуд используется для измерения скорости потока жидкости через трубку теплообменника (путем измерения времени для сбора заданного количества жидкости). По завершении измерения эта жидкость сливается в резервуар B. Резервуары A и B работают в режиме постоянного рециркуляции, чтобы свести к минимуму колебания давления в питающей магистрали и обеспечить хорошее управление потоком (подтверждено расчетами разности высот во время сбора в резервуаре D).

Рисунок 4. Экспериментальная установка

Анализ экспериментальных данных

Данные, полученные в экспериментах, приведены в таблице 1.

Предполагается, что напор, необходимый для обеспечения рециркуляции, состоит из трех составляющих: гравитационного напора (функция пустотности внутри трубы), потерь на трение и члена кинетической энергии. Эта кинетическая энергия состоит из разницы между кинетической энергией двухфазного потока, выходящего из трубки, и потока жидкости и пара, входящего в трубку.Кинетическая энергия пара, поступающего в трубку, рассчитывается по измеренному расходу воздуха. Кинетическая энергия жидкости, поступающей в трубку, принимается равной нулю.

А? Однородный? Модель обеспечивает хорошую корреляцию измерений для условий, в которых доминируют потери на трение. Точность прогноза падает по мере увеличения% общего падения давления из-за кинетических эффектов. Это говорит о том, что предположение о том, что поступающая жидкость имеет нулевую кинетическую энергию, неверно.

Дальнейшие эксперименты необходимы для определения значимости эффектов кинетической энергии в системе впрыска воды.

*Поток msico* *воздух* *кг / с · м ²*	*Поток msico* *Агуа* *кг / с · м ²*	*Вариацин* ΔP опытный и Δ вычисление%	% от ΔP Итого или Friccin	% от ΔP Итого Энергия Cintica	% от ΔP Итого Энергия Потенциал
3. 22	701,9	8	48,5	29,9	21,6
3,22	609,7	11	48,6	29,1	22,3
3,22	516,2	13	48. 8	28,3	22,9
3,22	429,1	16	49,0	27,5	23,5
3,22	333,5	21	49,4	26,5	24. 1
1,93	728,0	18	39,4	24,0	36,6
1,93	631,0	20	38,9	23,0	38,1
1,93	520. 8	25	38,4	21,8	39,8
1,93	430,1	27	38,0	20,7	41,3
1,93	316,0	34	37. 6	19,3	43,1
0,64	651,5	23	19,9	11,6	68,5
0,64	497,5	29	17,2	9,4	73. 3
0,64	366,0	36	14,9	7,6	77,5
0,64	251,8	44	13,0	6,1	81,0
0,64	158. 9	54	8,9	5,0	86,1

Таблица 1. Экспериментальные данные и прогнозы модели однородного потока

Оценка тепловых характеристик

Теплообмен внутри трубок теплообменника будет регулироваться балансом двух механизмов: двухфазной конвективной теплопередачи и теплопередачи пузырькового кипения.

Коэффициент конвективной теплопередачи определяется по формуле:

Предсказания этого уравнения сравнивались с большой базой данных измеренных коэффициентов теплопередачи при восходящем кипении в круглых трубах. Данные хорошо коррелированы.

Основная проблема, которая была выявлена, заключается в том, что во многих случаях число Рейнольдса жидкости попадает в область ламинарного потока. Но это приводит к выявлению двух потенциальных улучшений в конструкции теплообменника.Это обеспечение рециркуляции жидкости и использование трубных вставок для обеспечения теплопередачи внутри теплообменника.

Дизайн связующей колонны, дизайн теплообменника и интеграция

Расход пара через колонну определяется ее режимом работы.

Максимальное поперечное сечение теплообменника зависит от площади, занимаемой нижними частями. Это поперечное сечение может быть связано с количеством труб, установленных в теплообменнике, что позволяет рассчитать минимальный массовый поток пара, протекающего через теплообменник, выполняющий заданный режим работы колонны.Более высокие массовые потоки достигаются за счет уменьшения количества трубок в теплообменнике.

Массовый поток жидкости, протекающей через теплообменник, может быть установлен независимо путем регулировки положения рециркуляционных лопаток, установленных в нисходящем трубопроводе жидкости.

Таким образом, можно (используя довольно простую электронную таблицу) определить коэффициент теплопередачи, достигаемый в теплообменнике для различных комбинаций потоков массы пара и жидкости. Модель равномерного падения давления позволит рассчитать минимальную длину трубы для теплообменника.

Зная общий коэффициент теплопередачи для теплообменника, полученная тепловая нагрузка для заданной разницы температур между колонкой и жидкостью, с которой он интегрирован.

Выводы

Концепция интегрированного внутреннего теплообменника, который занимает место, ранее занимаемое пластинами для перегонки, была продемонстрирована на простом устройстве.

Было обнаружено, что гидравлическое поведение такого теплообменника хорошо моделируется моделью однородного потока.

Существует значительный потенциал для улучшения характеристик теплопередачи таких теплообменников путем установки трубных вставок.

Гибкость таких теплообменников можно повысить, установив лопатки в нисходящих жидкостях, чтобы обеспечить рециркуляцию жидкости и увеличенный поток жидкости через теплообменник.

Была разработана процедура, которая позволяет инженеру связать работу колонны, конструкцию теплообменника и возможность интеграции процесса.

Теплообменники: изучение конденсаторов и ребойлеров

Кожухотрубные теплообменники играют важную роль в различных промышленных условиях, включая химические предприятия, нефтеперерабатывающие заводы и электростанции.Эти устройства различаются по конструкции и функциям. В большинстве организаций используются конденсаторы и ребойлеры, два кожухотрубных теплообменника, предназначенные для выполнения определенных работ.

Конденсаторы

Конденсаторы отвечают за отвод тепла от пара, чтобы он мог быть преобразован в жидкость. Согласно Chemical Processing, существует несколько типов. Например, технологические конденсаторы перемещают тепло из технологических потоков в вспомогательные потоки, а технологические конденсаторы перемещают его в противоположном направлении.Первые имеют большее оперативное значение.

Кожухотрубные конденсаторы

лучше всего работают в рабочих процессах, связанных с низкими перепадами давления и полной конденсацией. Например, согласно Thermopedia, организации часто используют их для конденсации пара, испускаемого из дистилляционных колонн.

Обычно кожухотрубные конденсаторы стоят дешевле в расчете на единицу, чем альтернативные теплообменники с воздушными ребрами. Они также более безопасны, чем модели с воздушным плавником, так как эти устройства часто расположены у земли и, следовательно, их труднее устранить в случае пожара.

Что такое ребойлеры

Ребойлеры отвечают за образование пара для дистилляционных колонн, сообщает Chemical Processing. Эти универсальные приспособления проталкивают входящую жидкость через теплообменник, где она конденсируется и попадает в дистилляционную колонну. Согласно Thermopedia, флегма, закачиваемая в дистилляционную колонну, и пары, которые возвращаются в жидкую форму, собираются и рециркулируют в ребойлер.

Конденсаторы

выпускаются в семи основных конфигурациях: с падающей пленкой, с принудительным циркуляционным насосом, горизонтальным, котельным, вставным пучком, термосифонным и вертикальным. Каждый из них обладает уникальными достоинствами, в зависимости от его использования в операции. Падающая пленка и горизонтальная ориентация создают меньше всего проблем, однако, как известно, модели со вставкой в пучок хорошо работают и имеют диапазон испарения 100 за проход.

Вместе эти светильники составляют основу многих промышленных объектов и могут использоваться в самых разных областях.

Источники:

http://www.chemicalprocessing.com/articles/2014/choose-the-correct-condenser/

http: // www.Chemicalprocessing.com/articles/2012/select-the-right-reboiler/

http://www.thermopedia.com/content/654/

http://www.thermopedia.com/content/1078/

Дистилляция как процесс теплообмена

Дистилляционная колонна может рассматриваться как большой теплообменник, который нагревает жидкий орошаемый поток при охлаждении потока кипящего пара. Передача массы между фазами происходит за счет этого теплообмена. На рис. 2 показана концепция простой насадочной абсорбционной колонны.

Компьютерная программа была разработана для расчета эффективных режимов нагрева жидкости и охлаждения пара в зависимости от температуры в моделируемой ректификационной колонне. Кривые нагрева и охлаждения для базового варианта Demethaniercolunm из Рисунка 1 были рассчитаны с использованием этой программы, и результаты показаны на Рисунке 3. Около 170 MMBtu / hr переносится в эту колонну, ребойлер и конденсатор по мере того, как жидкость нагревается до 54 ° F, в то время как пар охлаждается до -139 ° F.

Для максимальной эффективности использования энергии и капитала кривые нагрева и охлаждения должны быть примерно параллельны, но немного ближе при более низких температурах. На рисунке 3 кривые нагрева и охлаждения сближаются в нижней части колонны при 40 ° F, где метан почти полностью отделен от этилена. Ниже этой точки теплообмен в основном происходит между этиленом и пропиленом в потоках пара и жидкости. Кривые нагрева и охлаждения также приближаются друг к другу чуть выше нижней подачи при -20 ° F, чуть выше средней подачи при -94 ° F и чуть ниже конденсатора при -135 ° F.Эта колонка хорошо спроектирована для оптимизации теплового КПД с учетом ограничений, связанных с тремя потоками сырья, одним обменником и 45 теоретическими ступенями. На рис. 4 показаны жидкие мольные проценты метана, этилена, этана и пропилена по всей колонне как функции температуры. Этот рисунок подчеркивает разделение между метаном и этиленом, происходящее с пропиленом, поступающим в колонну со средним и нижним потоками при -94 ° F и -20 ° F. В самом низу колонны пропилен конденсируется путем испарения этилена.Это происходит из-за того, что некоторое количество пропилена испаряется в ребойлере вместе с метаном и этиленом, а затем его необходимо конденсировать дальше по колонне. То же явление происходит при температуре -40 ° F чуть выше нижней подачи и способствует термодинамической неэффективности технологического процесса.

Моделирование ребойлера колонны в виде детального теплообменника

Примечание: эта статья относится к HYSYS 2006.5 и более ранним версиям — в v7 Aspentech представила параметры ребойлера в мастере ввода.Тем не менее, наши выводы по сути те же.

При моделировании столбца в HYSYS удобно использовать стандартные шаблоны, доступные в палитре объектов, которые позволяют добавлять столбцы с конденсаторами и ребойлерами или без них.

Стандартные модели конденсатора и ребойлера используют рабочий поток для обозначения применяемого охлаждения или нагрева. Если вы хотите смоделировать конденсатор и ребойлер более строго, вы можете заменить его теплообменником.

Здесь мы рассмотрим несколько вариантов HYSYS для моделирования ребойлера как теплообменника:

Смоделируйте ребойлер в подпрограмме колонки
Смоделируйте ребойлер в основной технологической схеме как часть колонки
Смоделируйте ребойлер в основной технологическая карта с использованием «внутреннего потока»

Опыт Process Ecology показывает, что, хотя мы успешно использовали все эти стратегии, вариант 3 обычно лучше всего подходит для конвергенции. Все три варианта обсуждаются ниже.

1. Подпрограмма столбца

Чтобы смоделировать подробный ребойлер в подпрограмме столбца, необходимо войти в среду колонки, удалить ребойлер и добавить определенное оборудование, как показано здесь: привлекательный метод — поскольку внутреннее устройство столбца рассматривается в подпрограмме столбца, и нет необходимости добавлять дополнительное оборудование в основную технологическую схему. Тем не менее, может быть намного сложнее объединить столбец с дополнительным оборудованием в подпрограмме столбца, и это не рекомендуется для начинающих пользователей.Кроме того, есть ограничения; например, расход пара не может быть рассчитан напрямую, так как все подачи в колонку, включая «Пар на входе», должны быть полностью определены. Кроме того, в окружающей среде колонны теплообменник моделируется как теплообменник «конечной точки», без очевидного способа изменить метод — это означает, что кривые нагрева линейны и могут не моделировать должным образом фазовый переход, происходящий в теплообменнике.

2. Ребойлер в основной технологической схеме

Чтобы обойти эти проблемы, можно смоделировать ребойлер в основной технологической схеме — моделировать колонну как простой поглотитель и моделировать оборудование ребойлера за пределами колонны.

3. Ребойлер в основной технологической схеме — использование внутреннего потока

Возможно, самый простой метод — использовать «Внутренний поток» для создания дубликата потока столбца вспомогательной таблицы в основной вспомогательной таблице, а затем смоделировать теплообменник в основная подпрограмма.

Подробности добавления внутреннего потока обсуждаются далее в этой статье. Самым большим преимуществом этого метода является простота — его легко настроить, подпоток столбца остается как есть, и никаких операций повторного использования не требуется.Также отмечается, что каждый раз, когда столбец сходится, внутренний поток также будет обновляться. Недостатком является то, что это несколько затрудняет интерпретацию технологической схемы — другому пользователю может быть непонятно, как решается поток «To Reb».

Резюме

Ниже кратко излагаются методы и их преимущества / недостатки.

Мы считаем, что самый простой и эффективный метод — смоделировать теплообменник в основной технологической схеме с использованием внутреннего потока.Модель может быть задокументирована, чтобы гарантировать, что источник внутреннего потока ясен.

У вас есть вопросы или комментарии по этой статье? Нажмите здесь, чтобы связаться с нами.

(PDF) Механизм теплопередачи в теплообменнике с распылительной колонной

Механизм теплопередачи в

Spray

Колонный теплообменник:

II.

Dense

Упаковка

из

Капли

RUTH LETAN

EPHRAIM KEHAT

Technion,

Израиль

Институт технологий

Израиль

вода в теплообменнике распылительной колонны,

см.в диаметре и

150

см. Измерены

длинных,

работающих с плотной упаковкой капель керосина. Диапазон приведенных скоростей

составлял от

до

0,8

см / ре. воды и

0,5

до

1,7

см / сек. керосина. Дно

плотной насадки было либо немного выше

, либо

см.ниже нижней части собственно столбца

Физическая картина

теплопередача

похожа на

на

на диспергированную упаковку капель и

подчеркивает доминирующую роль

механизма теплопередачи пробуждается в механизме теплопередачи. Математические уравнения

для

диспергированных насадок

из

капель были изменены, чтобы учесть уменьшение размера следа

на границе раздела двух насадок и разницу в схемах смешивания на вершине

колонны.Эмпирическая поправка на эффект обхода

составляет

. Объем

из

следов и

скорость выпадения следа

были оценены из температурных профилей.

Было найдено общее согласие между теорией и экспериментальными данными этого и трех

других

исследований.

Целью данной работы было исследование механизма

теплообмена

для распылительной колонны, работающей с плотной упаковкой капель

Распылительная колонна

может работать при

тех же скоростях потока, что и две фазы

с несколькими режимами

упаковки капель. Какой режим упаковки капель

преобладает, зависит от скорости слияния капель на верхней границе раздела

, от начального распределения

в непрерывной фазе, от способа наращивания насадки

в колонке. , а на месте расположения верхнего

интерфейса

(4).

Наиболее подходящими способами упаковки были

, называемые

диспергированные

упаковки и

плотные

упаковки капель

(8).

Для дисперсных упаковок капель среднее удержание

капель увеличивается с увеличением расхода

двух фаз

составляет

в диапазоне от

до

55%.

Для плотной упаковки —

капель, средняя задержка снижается с увеличением подачи —

расход

скорости

две фазы

и находится в диапазоне

из

по

70%

(8).

Скорость капель приблизительно

равномерно для диспергированных упаковок, но значительно варьируется для плотных упаковок капель лабораторного размера

колонок

(10).

Распылительная колонна

, баллон

, используемый для прямого контактного теплообмена

между двумя несмешивающимися фазами. Последние обзоры

прямой контактной теплопередачи

доступны

(5,

12).

Летан и Кехат недавно

(9)

предложили механизм передачи тепла

распылительную колонку для

диспергированных упаковок капель, что было подтверждено измерениями

профили температуры

из

две фазы

в теплообменнике с распылительной колонной

. Следы капель

играют доминирующую роль в

этом механизме

.Капли образуются

за счет разрушения струй жидкости, и тепло передается от

сильно перемешанных капель к следам

как

каплям

старт

длина колонки, элементы следа отделены, смешивают с

непрерывной фазой и заменяют жидкостью

из

непрерывной фазы

, которая обменивается теплом с каплей на

на пути к следу.В

области

входа непрерывной фазы

существует зона с сильным перемешиванием, и потоки

, приходящие автоматически

из

этой области

, имеют одинаковую температуру. В зоне слияния

, вверху колонны, следы

отделены

поток

вниз

до

зона

смешивания

Должны

до

наличие

зона смешивания

Считайте-

, чтобы подняться вверх по колонне. Вдоль

основная часть

из

с возможностью скачка температуры

из

имеет место непрерывная фаза

на входе

из

непрерывная фаза (

) .

Эта температура

скачок может быть минимизирована

за счет использования очень длинного столбца

(9).

Ранее было отмечено

(3)

, что при сопоставимых скоростях потока

скачок температуры был намного меньше для плотной упаковки капель

, чем для дисперсной упаковки капель.

Таким образом, использование плотной упаковки капель приведет к получению

гораздо более короткого столбца при тех же технических характеристиках теплопередачи

На

, с другой стороны, диапазон рабочих сверх-

номинальных скоростей для

плотной упаковки капель ниже, чем

для

дисперсной упаковки капель

(S),

и, следовательно, столбец большего диаметра на

потребуется для плотной упаковки —

капель при тех же скоростях потока. Опыт

типов упаковок капель показал, что в

те же

колонки, и, несмотря на требование более низкого расхода,

количество передаваемого тепла

на

больше когда используется плотная упаковка капель

, и, следовательно, при работе с

более желательна плотная упаковка капель.

Механизм теплопередачи для распылительной колонны

, работающий с плотной упаковкой

капель

более сложен, чем для диспергированной упаковки капель

, из-за наличия

значительное распределение скоростей капель

и обходных капель и сплошной фазы у стенки

колонны

(10).

Это

—

Можно наложить

на

уравнения для распределения скорости на

на

уравнения

для теплопередачи.Однако результирующие уравнения

чрезвычайно сложны и

из

мало

практического использования

начиная с

для колонн большого диаметра радиальное распределение

из

скорость —

связей

незначительно

(10).

Следовательно,

только

простые, эмпирические

поправки

—

, предложенные в

теоретические уравнения

для

влияние распределения скорости в столбцах лабораторного размера

.Теоретические уравнения для плотной упаковки

капель требуют дополнительного гидравлического параметра.

Нижняя часть

плотной упаковки простирается над небольшой областью

из

дисперсная упаковка капель, и размер следа

резко уменьшается

, когда

входят в

капель. плотная упаковка. Следовательно, размер следа

требуется в качестве параметра для каждой упаковки типа

Другая сложность

возникла

экспериментальная

часть

работа.

Ловушки

использовали

—

измерили

перепад температур

об.

16,

№

AlChE

Journal

Страница

955

Рекуперация отходящего тепла и переработка в процессах термического разделения: процессы дистилляции, многоэтапного испарения (MEE) и процессы кристаллизации (технический отчет) )

Дада, Эммануэль А. , Панчал, Чандракант Б., Ахени, Люк К., Райхл, Аарон и Томас, Крис К. Рекуперация и переработка отходящего тепла в процессах термической сепарации: процессы дистилляции, многоэтапного испарения (MEE) и кристаллизации . США: Н. П., 2012. Интернет. DOI: 10,2172 / 1056308.

Дада, Эммануэль А., Панчал, Чандракант Б., Ахени, Люк К., Райхл, Аарон и Томас, Крис К. Рекуперация и повторное использование отработанного тепла в процессах термического разделения: процессы дистилляции, многоэтапного испарения (MEE) и кристаллизации .Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/1056308

Дада, Эммануэль А., Панчал, Чандракант Б., Ахени, Люк К., Райхл, Аарон и Томас, Крис К. Мон. «Рекуперация и рециркуляция отходящего тепла в процессах термического разделения: дистилляция, многоэтапное испарение (MEE) и процессы кристаллизации». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/1056308. https: //www.osti.гов / сервлеты / изнаночная / 1056308.

@article {osti_1056308, title = {Рекуперация и повторное использование отходящего тепла в процессах термического разделения: процессы дистилляции, многоэтапного испарения (MEE) и кристаллизации}, author = {Дада, Эммануэль А и Панчал, Чандракант Б. и Эчени, Люк К. и Райхл, Аарон и Томас, Крис С.}, abstractNote = {Испарение и кристаллизация являются ключевыми процессами термического разделения для концентрации и очистки неорганических и органических продуктов с потреблением энергии более 1 000 триллионов БТЕ / год.Этот проект сосредоточен на сложной задаче рекуперации низкотемпературной скрытой теплоты, которая может привести к изменению парадигмы в способах проектирования и эксплуатации тепловых технологических установок для достижения высокой энергоэффективности и значительного сокращения выбросов углерода и воды. Кроме того, в этом проекте оценивались технические достоинства тепловых насосов, работающих на отходящем тепле, для рекуперации скрытого тепла от дистилляции, многоэтапного испарения (MEE) и процессов кристаллизации и рециркуляции в процесс.Команда проекта оценила потенциальные энергетические, экономические и экологические преимущества с акцентом на сокращение выбросов CO2, которое может быть достигнуто к 2020 году, при условии успешной разработки и коммерциализации разрабатываемой технологии. В частности, при агрессивных отраслевых применениях рекуперации и рециркуляции тепла с помощью абсорбционных тепловых насосов экономия энергии в процессе дистилляции оценивается примерно в 26,7 триллиона БТЕ / год. Прямые экологические выгоды от этого проекта - сокращение выбросов горючих продуктов.По оценкам, основное сокращение загрязняющих веществ в окружающей среде в процессах дистилляции выражается в выбросах CO2, эквивалентных 3,5 миллиардам фунтов в год. Потребление энергии, связанное с водоснабжением и обработкой воды, может варьироваться от 1900 до 23 700 кВтч на миллион галлонов воды в зависимости от источников природных вод [US DOE, 2006]. Успешное внедрение этой технологии значительно снизит потребность в воде для градирни и, следовательно, использование и сброс химикатов для очистки воды.Команда проекта также определила и охарактеризовала пары рабочих жидкостей для умеренно-температурного теплового насоса. Для процесса MEE двумя многообещающими жидкостями являются LiNO3 + KNO3 + NANO3 (53:28:19) и LiNO3 + KNO3 + NANO2 (53:35:12). А для процесса перегонки h3O2 двумя многообещающими жидкостями являются трифторэтанол (TFE) + диметиловый эфир триэтиленгликоля (DMETEG) и аммиак + вода. Теплофизические свойства, рассчитанные с помощью Aspen +, достаточно точны. В литературе не было найдено документации по установке пилотных установок или полноценных коммерческих установок для проверки теплофизических свойств действующей установки.Следовательно, важно установить пилотную установку для проверки теплофизических свойств пар рабочих жидкостей и проверки общей эффективности теплового теплового насоса при температурах, типичных для процессов дистилляции. Для процесса HO2 система теплового насоса аммиак-вода более компактна и предпочтительнее, чем тепловой насос TFE-DMETEG. Поэтому для процесса h3O2 рекомендуется использовать водно-аммиачный тепловой насос. Основываясь на сложной природе системы рекуперации тепла, мы ожидали, что капитальные затраты могут сделать инвестиции финансово непривлекательными при низких затратах на пар, особенно при использовании когенерации.Мы полагаем, что усовершенствованное теплообменное оборудование может значительно улучшить характеристики кристаллизаторов TEE, независимо от системы рекуперации абсорбционного теплового насоса. При высоких затратах на пар потребуется более детальное проектирование / расчет затрат для проверки экономической жизнеспособности технологии. Из-за длительного периода окупаемости открытой системы TEE дальнейшие исследования системы TEE не требуются, если в будущем не будут внесены значительные улучшения в технологию теплового насоса.Для системы утилизации отработанного тепла с тепловым насосом цикла дистилляции h3O2 не было существенных технологических ограничений, и расчетный период окупаемости в 5 лет обнадеживает. Поэтому мы рекомендуем дальнейшее развитие применения теплового насоса в процессе дистилляции h3O2 с упором на техническую и экономическую жизнеспособность теплообменников, оснащенных самыми современными усовершенствованиями. Это потребует дополнительного финансирования для прототипа установки для проверки улучшенных тепловых характеристик теплообменного оборудования, оценки характеристик загрязнения при полевых испытаниях и устранения факторов неопределенности, включенных в расчетный период окупаемости системы дистилляции h3O2.}, doi = {10.2172 / 1056308}, url = {https://www.osti.gov/biblio/1056308}, journal = {}, number =, volume =, place = {United States}, год = {2012}, месяц = {12} }

Передовой опыт проектирования и эксплуатации ребойлеров с пластинчатыми ребрами BAHX

Паяные алюминиевые теплообменники (BAHX) используются в криогенных ребойлерах для обработки природного газа и производства этилена. В этих случаях условия эксплуатации установки могут постоянно меняться из-за экономических факторов или состава газа на входе. Это усложняет работу оборудования.

В этой статье изложены передовые методы и рекомендации по проектированию и эксплуатации ребойлеров BAHX, которые помогут максимально продлить срок службы BAHX и способствовать более надежной работе установки. При этом учитываются трубопроводы, стабильность потока и конструкция теплообменника. Включены краткое изложение и ссылки на инструкции по эксплуатации, а также приведены примеры последствий несоблюдения передовой практики.

Функция теплообменника. BAHX необходимы для криогенной обработки газа. Характеристики BAHX включают высокую прочность и высокую теплопроводность при криогенных температурах, а также высокое отношение площади поверхности к объему. Эти функции обеспечивают возможность близкого приближения к температуре, что повышает эффективность работы. Применения включают разделение воздуха, сжижение СПГ, удаление азота, извлечение СУГ, дегидрирование пропана и другие низкотемпературные процессы природного газа и нефтехимии.

РИС. 1. Основные компоненты BAHX.

BAHX изготовлены из алюминия и состоят из слоев гофрированных ребер и разделительных листов, спаянных вместе. Коллекторы прикрепляются после пайки блока, чтобы обеспечить гидравлическое сообщение с проходами. Схема BAHX ¹ показана на рис. 1 , с вырезанными частями, чтобы можно было видеть внутренние компоненты.Каждый BAHX разрабатывается индивидуально для каждого отдельного процесса. ²

Для многих применений BAHX заключены в холодную камеру. Холодильная камера представляет собой корпус из углеродистой стали с фланцевыми выводами. Он обеспечивает опору и инертную атмосферу, вмещает криогенное оборудование и изоляцию, а также облегчает подключение к технологическим трубопроводам завода.

Одно из применений BAHX — ребойлеры при переработке природного газа и этилена. Ребойлер — это теплообменник, используемый для кипячения жидкостей из дистилляционной колонны и циркуляции образовавшегося пара обратно в колонну.Под ребойлером понимается ребойлер, который обрабатывает жидкость почти из нижней части колонны. Боковой ребойлер обрабатывает жидкость из промежуточной точки вдоль колонны. Упрощенная технологическая схема, показывающая возможные места расположения ребойлеров при применении природного газа, приведена на рис. , рис. 2. В этом случае обычной практикой является объединение нижней части и стороны в один блок теплообменника. Трубопровод, выделенный бирюзовым цветом на рис. 2 , — это трубопровод сливного стакана для жидкости, а обратный трубопровод стояка выделен серым цветом.

РИС. 2. Упрощенная диаграмма, показывающая возможное расположение ребойлеров в системе природного газа.

Другой тип запатентованного ребойлера ^a ( Рис. 3 ) состоит из одного или нескольких блоков BAHX внутри стального резервуара. Теплый поток поступает в левую часть сосуда и охлаждается, проходя через теплообменник. Холодный поток входит в сосуд в виде жидкости (или частично жидкости), и уровень жидкости формируется вне теплообменника, чтобы создать напор жидкости, который прогоняет холодный поток через сердечник, где он испаряется.Пар холодного потока выходит через выпускные сопла в верхней части емкости, в то время как жидкость возвращается для рециркуляции.

РИС. 3. В этом ребойлере внешний резервуар вмещает один или несколько пластинчато-ребристых теплообменников.

Эти ребойлеры используются для обработки высоких технологических потоков, когда холодный поток течет поперек теплообменника, и обычно используются в этиленовых приложениях. Ребойлер позволяет приближаться к температурам, близким к 1 ° C, и они обычно составляют 20% от размера сопоставимого кожухотрубного теплообменника.

Рекомендации и рекомендации по ребойлеру. Слишком большой перепад давления в трубопроводе может помешать достижению желаемого расхода и затруднить запуск. Следует упростить трубопроводы, чтобы минимизировать падение давления в трубопроводе и избежать нестабильного двухфазного потока. ³ Между теплообменником и колонной следует использовать короткие трубы с прямым подключением. Минимальное падение давления в контуре ребойлера требуется для стабильности потока, и его лучше всего достичь, используя падение давления в теплообменнике и на впускном регулирующем клапане, как указано далее в этой статье.

Конструкция для трубопроводов без карманов. Примеры карманов показаны на Рис. 4. Карманы могут способствовать нестабильному потоку и препятствовать дренированию процесса. Все потоки должны быть дренажными и свободно стекать в сторону от теплообменника. Легко дренируемая конструкция позволяет более эффективно проводить ремонт и устранение неисправностей, если теплообменник требует обслуживания.

РИС. 4. Отсутствие карманов и карманов.

Сопло выхода жидкости из колонны, ведущее в ребойлер, должно быть рассчитано на «самовентиляцию», чтобы пар не уносился вместе с жидкостью, поступающей в ребойлер. Чрезмерный унос пара может препятствовать потоку в ребойлере, поскольку движущая сила потока исходит из разницы плотностей во входном трубопроводе по сравнению с возвратной трубой. Пузырьки воздуха могут подниматься, когда число Фруда ≤ 0,3, как показано в уравнении. 1: ⁴

(1)

где Fr — число Фруда (безразмерный параметр), u _l — скорость жидкости, D — внутренний диаметр трубы, а g — гравитационная постоянная.Минимальная высота жидкости над соплом для предотвращения уноса пара показана в формуле. 2: ⁵

(2)

где h — высота жидкости над соплом. Места, указанные в уравнениях, показаны на Рис. 5.

РИС. 5. Контрольные позиции и диаметры труб в дистилляционной колонне.

Высота сопла колонны обратной линии должна быть выбрана так, чтобы соответствовать температуре возвращаемой жидкости и температуре колонны.Это приведет к тому, что высота сопла колонны возвратной линии будет ниже сопла входа жидкости в колонну, как показано на Рис. 6.

РИС. 6. Трубопровод ребойлера с указанием места расширения возвратного стояка и сопел колонны.

Поток из возвратного стояка обратно в колонну может нарушить работу гидравлики колонны, если скорость слишком высока. Рекомендуется включать расширение вертикального стояка непосредственно перед коленом к соплу колонны, как показано на Рис.6. Колено нарушит профиль скорости, чтобы предотвратить попадание потока в колонну. Расширение после колена все еще может привести к впрыскиванию потока в колонну, а слишком большое расширение до колена может вызвать нежелательный режим потока в обратном трубопроводе вертикального стояка.

Рекомендуется избегать использования коллекторов и сложных трубопроводов с параллельными путями на двухфазных потоках, таких как возврат стояка. Избегание выпускных коллекторов помогает предотвратить взаимозависимость между параллельными блоками.

Если используется подъемный газ, он должен закачиваться в нижнюю часть возвратного трубопровода стояка. Впрыск перед теплообменником может вызвать эксплуатационные проблемы или проблемы с тепловым напряжением, поскольку он изменяет условия теплообменника.

Расчетное падение давления в контуре ребойлера должно соответствовать разнице давлений между соплами вдоль колонны. Доля пара в возврате стояка будет увеличиваться с уменьшением расхода для данной тепловой нагрузки.Фактический расход в контуре ребойлера будет таким, какой требуется для соблюдения баланса давления; поэтому расчеты расхода термосифона обычно являются итеративным процессом. Не следует пренебрегать потерями на трение в трубопроводе, и следует оценивать расчетные случаи.

Размер трубопровода должен быть таким, чтобы максимально исключить нежелательные режимы двухфазного потока, особенно для возвратного трубопровода стояка. Выбранная карта режима потока должна быть применима для указанного состава жидкости, рабочих условий и ориентации трубопроводов.⁶ Несколько часто используемых карт режимов потока на выбор, включая карты Бейкера, Азиза, Хьюитта и Робертса, Тайтела и Дуклера, Heat Transfer Research Inc. и Heat Transfer and Fluid Flow Service. Карта режима потока для вертикального потока по Оуэну ⁷ показана в качестве примера на Рис. 7.

РИС. 7. Пример карты режима потока для вертикального потока.7

Как правило, уменьшение размера вертикального трубопровода может помочь отрегулировать режим потока от нежелательного пробкового режима к режиму кольцевого потока, но увеличение размера горизонтального трубопровода помогает избежать пробкового потока в горизонтальном трубопроводе. Чтобы избежать пробкового потока, можно допустить немного более высокий перепад давления из-за использования трубы меньшего размера для вертикального трубопровода на возврате стояка. В некоторых случаях невозможно избежать пробкового потока во всех расчетных условиях.

Переходы между режимами потока не происходят мгновенно; границы между режимами широки, и переход между ними постепенный. Некоторая минимальная длина трубы требуется для изменения режимов, обычно до 20 диаметров трубы или более для полностью установившегося режима потока.

Возвратный трубопровод стояка должен быть разделен на участки диаметром менее 25 с небольшим изменением направления по горизонтали, чтобы уменьшить проскальзывание жидкости и сохранить однородную плотность смешанной фазы.

Хорошей практикой является установка регулирующего клапана низкого перепада давления на впускном трубопроводе жидкости в теплообменник. Это способствует обеспечению стабильности потока для множества рабочих условий, может помочь отрегулировать качество выпускного отверстия, чтобы избежать нежелательных режимов потока, и обеспечивает перекрытие жидкости, когда происходит потеря подаваемого газа.

Если происходит внезапная потеря потока входящего газа, рекомендуется немедленно остановить поток на всех потоках теплообменника, чтобы сохранить температурный профиль в теплообменнике и минимизировать риск теплового удара. Может быть полезно установить небольшой регулирующий клапан параллельно основному регулирующему клапану для лучшего управления потоком при малых расходах или во время запуска. Регулирующие клапаны следует размещать непосредственно перед входом в теплообменник, где поток будет полностью жидким, а не в обратном трубопроводе стояка, где поток будет двухфазным.Регулирующие клапаны должны иметь соответствующий размер, чтобы контролировать поток в ожидаемом диапазоне рабочих условий.

Измеряйте и отслеживайте падение давления на входе и выходе канала кипения теплообменника для оценки стабильности потока. На фиг. 8 показан пример проблемы со стабильностью потока, когда впускной клапан был открыт более чем на 25%; когда клапан был закрыт ниже 25%, поток снова был стабильным.

РИС.8. Пример нестабильности потока при% открытия клапана.

Хороший ресурс для минимально необходимого падения давления в ребойлере во избежание нестабильного потока описан в Руководстве HTFS. ⁸ Он прогнозирует отсутствие нестабильности, если параметр R _p меньше 2. Параметр R _p определяется, как показано в уравнении. 3:

R _p = (∆P через активную зону + возврат стояка) ÷ (∆P от трения и ускорения в сливном стакане + впускной регулирующий клапан) (3)

Если параметр R _p> 2, необходимо провести дополнительную оценку для оценки стабильности, как указано в литературе.⁸

Конструкция теплообменника. Необходимо указать допустимое падение давления примерно 1 фунт / кв. Дюйм. Допуск большего падения давления выгоден для конструкции ребойлера по ряду причин:

Позволяет использовать ребра с более высокими тепловыми характеристиками, что снижает требуемый размер и стоимость теплообменника.
Способствует равномерному распределению потока по ширине теплообменника
Обеспечивает более высокую расчетную скорость жидкости, что снижает вероятность нестабильного потока в матрице теплообменника.

Нестабильный поток в матрице теплообменника может вызвать многоцикловые термические напряжения, которые могут отрицательно сказаться на сроке службы блока. Пример карты режима потока для внутренней части матрицы теплообменника ^9, показан на Рис. 9. Более низкие скорости пара и жидкости с большей вероятностью приведут к нестабильному прерывистому потоку.

РИС. 9. Пример карты режима потока для внутренней части матрицы теплообменника.

Объединение нескольких услуг ребойлера в один блок может быть выгодным. Это может снизить затраты, уменьшить занимаемую площадь на заводе и упростить прокладку трубопроводов. Это может быть экономически эффективным решением при стабильной работе предприятия. Разделение ребойлеров на отдельные блоки может помочь снизить термическое напряжение и увеличить срок службы блока. Это рекомендуется, когда обслуживание установки часто меняется между существенно разными рабочими ситуациями (например, частое переключение между режимами восстановления и отбраковки), особенно если одна из служб ребойлера отключена.

Новая технология и вариант дизайна для BAHX. Запатентованная технология ^b, на которую подана заявка на патент, имеет неактивный внешний слой BAHX, который способен выдерживать давление потока самого внешнего активного слоя. Контролируется давление этого слоя. Схема технологии ^b представлена на рис. 10.

РИС. 10. Слойная технологияb обеспечивает метод обнаружения утечек и сдерживания внутренних утечек до тех пор, пока блок не будет отремонтирован или заменен.

Руководство по эксплуатации BAHX. Рекомендации по эксплуатации BAHX можно резюмировать фразой: «содержите его в чистоте, держите в сухом состоянии и управляйте температурными градиентами».

Небольшие размеры каналов, благодаря которым BAHX работают так хорошо с термической точки зрения, также делают их склонными к засорению, если жидкости не являются чистыми. Следует использовать сетчатые фильтры, чтобы предотвратить повреждение или засорение мусором BAHX на всех входных отверстиях BAHX. Рекомендуемый размер — 177 мкм. Сетчатый фильтр с небольшим количеством мусора показан на рис. Рис.11. Манометр дифференциального давления может быть установлен поперек сетчатых фильтров для обнаружения засорения. Периодически очищайте сетчатые фильтры, особенно после запуска. Защитные слои для ртути рекомендуются для всех потоков природного газа, даже если концентрация ртути на входе в газ составляет менее 0,1 мкг / Нм ³, поскольку состав газа может со временем меняться. ² Использование устойчивых к ртути конструктивных особенностей BAHX, включая различные сплавы коллектора и ограждения коллектора, следует рассматривать как дополнительную защиту в случае прорыва ртути через защитный слой.

РИС. 11. Фильтр с мусором.

Входящие потоки должны быть удалены от воды и CO ₂, которые могут замерзнуть внутри теплообменника при криогенных температурах, что приведет к повреждению конструкции и утечкам. Перед вводом в эксплуатацию технологические трубопроводы должны быть надлежащим образом обезгорожены. На рис. 12 показан BAHX, который был поврежден из-за замерзания воды внутри и расширения, что привело к вздутию крышки.Следует контролировать падение давления потоков через теплообменник; Постоянно увеличивающийся перепад давления указывает на возможное образование льда. Действия, которые следует рассмотреть, включают нагрев теплообменника и удаление шума из системы.

РИС. 12. BAHX поврежден от замерзания воды изнутри.

Наиболее частой причиной утечек в BAHX являются трещины от термического напряжения. Краткое изложение руководств по эксплуатации ¹ по управлению тепловым напряжением:

Ограничьте разницу температур между потоками на любом осевом поперечном сечении до <50 ° F (28 ° C).Температуры для сравнения показаны на Рис. 13.
Ограничьте циклические колебания температуры до <1,8 ° F (1 ° C / мин). Эти колебания относятся к регулярно возникающим колебаниям во время работы в установившемся режиме.
Ограничьте скорость изменения температуры на входе и выходе потока до 108 ° F (60 ° C / ч), но не более 3,6 ° F (2 ° C / мин). Применимые сценарии включают запуск, останов, отключение турбодетандера или компрессора, перебои в подаче электроэнергии, переключение регенерации сита, впрыск метанола или изменение условий эксплуатации.
Если происходит внезапная потеря потока в одном потоке в BAHX, рекомендуется остановить поток всех потоков для поддержания температурного профиля в BAHX и предотвращения теплового удара.

РИС. 13. Рекомендация по максимальной разнице температур между потоками.

Все расходы потока BAHX, температуры на входе и выходе потока, а также входное и выходное (или входное и дифференциальное) давление следует измерять и регистрировать с интервалами в 1 минуту, а состав потока следует измерять и регистрировать периодически.Эти данные необходимы для выполнения энергетического баланса теплообменника для оценки его производительности. Также необходимо выполнить моделирование переходного термического анализа для анализа напряжений и усталости.

Рабочие данные

BAHX следует регулярно проверять и сравнивать с инструкциями по эксплуатации. Многие операторы не осознают, насколько значительно они превышают эксплуатационные требования, пока не будут проанализированы данные распределенной системы управления (DCS). Эти данные DCS являются ключом к совершенствованию процедур и процессов для снижения термического напряжения и повышения надежности установки.

Принято считать, что существуют максимальные рекомендуемые скорости потока для BAHX из-за проблем с падением давления и эрозией, но часто забывают, что рекомендуемые минимальные скорости потока с изменяющимся диапазоном также применимы. Типичный рабочий диапазон расхода при переработке газа в 1,1–0,7 раза превышает проектный расход. Избегайте работы при слишком низком диапазоне изменения для стабильности потока. Если выбрана работа за пределами проектного диапазона, то последствия работы за пределами этого диапазона должны быть оценены и поняты с помощью оборудования и приборов.

Последствия несоблюдения указаний. К последствиям несоблюдения правил эксплуатации относятся многоцикловая усталость и тепловой удар, как описано в следующих разделах.

Многоцикловая усталость. Неправильно сконструированный (завышенный) клапан регулирования уровня привел к изменению температуры на выходе из ребойлера на 15–20 ° F каждые несколько минут. Блок-схема, показывающая пример нестабильного расхода потока, показана на Рис.14. Устройство прошло приблизительно 60 000 циклов, прежде чем через 9 месяцев работы возникла утечка. Блок был отремонтирован, но через 3 месяца в нем снова произошла утечка, и он был выведен из эксплуатации.

РИС. 14. Блок-схема системы с нестабильным потоком ребойлера.

Этот пример демонстрирует, что нельзя ожидать, что ремонт будет успешным долгосрочным решением, если не устранена основная причина напряжения.Большие циклические колебания температуры на выходе были четким указанием на проблему технологического процесса, которую следовало решить, особенно во время ремонта теплообменника. Регулирующие клапаны должны иметь размер, соответствующий условиям эксплуатации.

РИС. 15. Блок-схема ребойлера, показывающая расположение регулирующего клапана и измерение температуры газа на выходе.

Термический удар. Еще одно последствие несоблюдения указаний — возможный тепловой удар. Неправильная схема управления использовалась для регулирующего клапана (HV24115), показанного на блок-схеме в рис. 16, , что привело к быстрому открытию и закрытию клапана и привело к быстрым изменениям температуры ребойлера. Изменение температуры на выходе ребойлерного газа (TV24112) составляло более 100 ° F (56 ° C) / мин и более 180 ° F (100 ° C) в течение 4 минут и вызвало утечку из-за отделения листа от стержня. столбик от теплового удара.Реакция регулирующего клапана после первоначального открытия также привела к нескольким другим быстрым изменениям температуры. Температурный отклик показан синей линией на рис. 16.% открытия регулирующего клапана (в другом, меньшем масштабе) показан зеленой линией. Образовавшаяся утечка находилась рядом с впускным коллектором жидкости ребойлера.

РИС.

16. Скорость изменения температуры газа на выходе из ребойлера при открытии регулирующего клапана.

Наблюдаемая скорость изменения температуры> 25 раз превышала рекомендуемую норму, равную 3.6 ° F (2 ° C) / мин. В этом примере подчеркивается необходимость медленной регулировки технологических потоков, чтобы можно было придерживаться рабочих инструкций по скорости изменения температуры, тем самым предотвращая проблемы, связанные с термическим напряжением.

Ремонт. Многие утечки можно устранить. При обнаружении утечки следует связаться с продавцом BAHX для получения рекомендаций по ремонту. Все ремонтные работы ASME должны быть сертифицированы и соответствовать нормам и местным требованиям. Некоторые внешние утечки можно приваривать напрямую.

Перекрестные утечки (утечки между потоками внутри теплообменника) иногда можно «исправить», удалив слои, которые выходят из строя, путем их блокировки. Шаг слоев определяется как группа слоев, которые повторяются для создания пакета теплообменника. Слои обычно блокируются шагами для поддержания расчетных температурных профилей в теплообменнике. Конструкция теплообменника с предполагаемым ремонтом должна быть оценена поставщиком для проверки работы агрегата после ремонта.

Нельзя ожидать, что ремонт станет успешным долгосрочным решением, если не будет устранена основная причина утечки; рабочие данные должны быть оценены, а рабочий процесс или процедуры должны быть пересмотрены, чтобы устранить причину стресса. Замена блока может быть заказана во время ремонта, чтобы свести к минимуму время простоя завода в будущем, поскольку BAHX — это изделия, изготавливаемые по индивидуальному заказу с длительным сроком выполнения заказа.

Рекомендации. Ребойлеры BAHX предоставляют ценные услуги при производстве природного газа и этилена.При должном внимании к проектированию системы ребойлера и руководствам по эксплуатации, владельцы и операторы установок могут рассчитывать на долгие годы безотказной работы ребойлера с надежностью установки для работы в широком диапазоне рабочих условий.

При проектировании ребойлера оцените скорость потока, режимы потока в трубопроводах и стабильность системы для всех ожидаемых рабочих случаев, включая условия «диапазона». Чтобы повысить надежность предприятия, записывайте и просматривайте рабочие данные предприятия и используйте их для улучшения процедур работы в соответствии с рекомендованными руководящими принципами. GP

Банкноты

^{a Ребойлер Core-in-Kettle} Chart Industries Inc.

^b Технология SmartLayer компании Chart Industries Inc.

Цитированная литература

Chart Energy & Chemicals Inc., «Руководство по установке, эксплуатации и техническому обслуживанию паяных алюминиевых теплообменников Chart (BAHX) и узлов Core-in-Kettle», октябрь 2017 г.
Ассоциация производителей алюминиевых пластинчатых теплообменников (ALPEMA), «Стандарты ассоциации производителей паяных алюминиевых пластинчатых теплообменников», 3-е изд. , 2010.
GPA Midstream, «Технический бюллетень GPA по паяным алюминиевым теплообменникам», 2015 г.
Nayyar, M. L., Piping Handbook, 7th Ed., B.446: McGraw-Hill, New York City, New York, 2000.
Грин Д. У. и Р. Х. Перри, Perry’s Chemical Engineers ’Handbook, 6-е изд., McGraw-Hill, New York City, New York, 1984.
Ассоциация поставщиков газоперерабатывающих предприятий, Технический справочник GPSA, 13-е изд., 2012 г.
Оуэн Д., «Экспериментальный и теоретический анализ равновесных кольцевых потоков», докторская диссертация, Бирмингемский университет, 1986.
Служба теплообмена и потока жидкости, «TM16: Оценка устойчивости кипящих двухфазных систем», Справочник HTFS, август 1983 г.
AspenTech, «TM12: Переход от прерывистого к восходящему кольцевому двухфазному потоку в вертикальной трубе», Справочник HTFS, 1982.
Heat Transfer Research Inc., «Отчет BT-1», рис. 5-5, 1980 г.

Стивен Валли работал инженером по разработке продуктов в Chart Energy & Chemicals Inc. в Лакроссе, штат Висконсин, на 8 лет. Его исследовательская деятельность включает нестационарный термический анализ конструкций BAHX и двухфазных распределителей. Доктор Валли получил докторскую степень в области химического машиностроения в Массачусетском университете в Амхерсте и степень бакалавра наук в Вустерском политехническом институте в Вустере, штат Массачусетс.

Дуглас Декер — менеджер по разработке продуктов и технологиям в Chart Energy & Chemicals Inc. Он работал на всех этапах разработки продуктов BAHX с 1984 года.Он имеет степень бакалавра машиностроения в Государственном университете Южной Дакоты в Брукингсе.

Адам МакНилли — старший инженер по разработке продуктов в Chart Energy & Chemicals Inc. Его работа сосредоточена на тепловом моделировании переходных процессов и анализе усталости BAHX. Он имеет лицензию PE и получил степень магистра в области машиностроения в Университете Висконсина в Мэдисоне.