В настоящей статье предпринята очередная попытка осуществить объективное сравнение двух наиболее известных типов теплообменных аппаратов – пластинчатых и кожухотрубных. За последние десятилетия благодаря массированной, причем зачастую необъективной рекомендации, сформировалось мнение об абсолютном превосходстве пластинчатых теплообменников над кожухотрубными, дошло до того, что пластинчатый теплообменник стал синонимом слова «энергоэффективность» и был непременным пунктом практически всех региональных программ повышения этой самой преусловутой «энергоэффективности». Настоящим предпринимается попытка восполнить пробел в доказательном ряду сравнений пластинчатых и кожухотрубных теплообменников ТТАИ.
Перечисляя преимущества пластинчатых аппаратов, их апологеты, как правило, выделяют следующие преимущества: небольшой вес, небольшой габаритный объем, высокий коэффициент теплопередачи, повышенный срок службы, легкость технического обслуживания.
ЛЕГЕНДА № 1- НЕБОЛЬШОЙ ВЕС
Тезис о незначительном весе пластинчатых теплообменников сформировался в начале 90-х годов прошлого века, когда западноевропейские фирмы, придя на рынок стран СНГ, в массовом порядке столкнулись с кожухотрубными аппаратами, использовавшимися в коммунальном хозяйстве Советского Союза и разработанными более века назад. Грешно было бы не использовать такой козырь. Но продолжать эксплуатировать эту легенду представляется просто непорядочным. В настоящее время на рынке есть кожухотрубные теплообменные аппараты ТТАИ, сравнивать с которыми пластинчатые аппараты по массе никогда не возьмется ни один представитель фирм-поставщиков пластинчатых теплообменников, так как вес их аппаратов будет казаться просто пугающе большим.
ОАО «Гомсельмаш» ,2006г. Тепловая мощность -12 Гкал/ч
Пример установки теплообменников ТТАИб предприятия «Кедр» на одном из объектов, вместо пластинчатого теплообменника, который уже был запроектирован для эксплуатации на РУП «Белорусская атомная электростанция». Мощность требуемого теплообменника 25 мВт. В результате расчетов (при прочих условиях: по потере напора и т.д.) представителями западноевропейского производителя был предложен пластинчатый теплообменник весом 6548 кг. Предложенный ООО «Кедр» аппарат ТТАИб для этих же условий весит 182 кг. Как говорится – комментарии излишни. А от веса зависят и затраты на транспорт, и на погрузку-разгрузку, и удобство монтажа/демонтажа, обслуживания, разборки/сборки, устройство фундамента, опор и проч. и проч.
Таким образом, становится очевидным, что малый вес пластинчатых аппаратов по сравнению с кожухотрубными не более чем легенда.
ЛЕГЕНДА № 2 – НЕБОЛЬШОЙ ГАБАРИТНЫЙ ОБЪЕМ
Как уже отмечалось выше, на фоне «советских» кожухотрубных теплообменников пластинчатые выглядели впечатляюще компактными. Они действительно занимали на много меньше площади. Однако, уже все поменялось, и современные кожухотрубные теплообменники не только занимают меньшие площади, они могут вообще ее не занимать.
Планшетное исполнение-непосредственно на стене
Легкость и возможность без фундаментного размещения тех же теплообменников ТТАИ позволяет смонтировать тепловой пункт в плоскости стены или даже потолка (так называемые «планшетные теплопункты»).
Одним из первых наглядных примеров компактности теплообменников типа ТТАИ, установленных в Беларуси, является аппарат ТТАИб предприятия «Кедр», установленный на ОАО «Интеграл». Здесь из-за узкого технологического проема не было возможности доставить запланированный пластинчатый теплообменник к месту установки. Было принято решение установить кожухотрубный теплообменный аппарат ТТАИб, который на тот момент был новым и малоизвестным на рынке Беларуси. После установки и запуска оборудования в работу, аппарат ТТАИб показал себя как качественное высоко-энергоэффективное оборудование. С тех пор на ОАО «Интеграл» установлено и успешно работает более 10 теплообменных аппаратов ТТАИб.
Аналогичная ситуация с установкой компактных аппаратов произошла и на ОАО «Минский электротехнический завод им. В.И.Козлова».
Если сравнивать в цифрах, решим, для наглядности, практическую задачу. Требуется осуществить 2-х ступенчатый нагрев воды горячего водоснабжения, при этом расход нагреваемой воды 8,4 т/ч, температуры нагреваемой воды (последовательно по ступеням) – 5,43 и 55 °С. По греющей среде были заданы следующие параметры: расход через 2-ю и 1-ю ступени соответственно 5,6 и 15,2 т/ч, температуры греющей среды на входе во 2-ю и 1-ю ступени соответственно -70 и 52 °С.
Для выполнения этих условий был предложен пластинчатый теплообменник с габаритным объемом 0,19 м3. Суммарный габаритный объем для решения той же задачи двух аппаратов ТТАИ почти в 5 раз меньше (1-ая ступень – 0,03 м3, 2-ая – 0,007 м3) при тех же потерях напора. А если используется одноступенчатая схема подогрева ГВС, то выигрыш при прочих равных условиях теплообменников ТТАИ перед пластинчатыми по габаритному объему достигает 10 раз и более.
Приведенные цифровые и визуальные данные подтверждают, что небольшой габаритный объем пластинчатых аппаратов тоже относится к области пусть красивых, но все же легенд.
ЛЕГЕНДА № 3- ВЫСОКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ
Описывая положительные потребительские свойства пластинчатых аппаратов, практически всегда отмечают их «значительно более высокий коэффициент теплопередачи», обосновывая это развитой турбулизацией потока и тонкостенностью теплопередающих пластин. Фигурируют разные данные о коэффициенте теплопередачи, в среднем порядка 4000-6000 Вт/(м²·°С). Современные тонкостенные теплообменные аппараты интенсифицированные (ТТАИ), уже давно работают (не в лаборатории, а на предприятиях) с коэффициентом теплопередачи и более 8000 Вт/(м²·°С). Кроме того, специалистам хорошо известно, что методы турбулизации потока для трубок проработаны современной наукой (и практикой) лучше, чем для пластин.
Кстати, параметр — «коэффициент теплопередачи», используемый при указании свойств теплообменных аппаратов, — чисто рекламный.
Коэффициент теплопередачи всего лишь определяет необходимую площадь поверхности теплообмена, т.е. говорить о компактности и высоком коэффициенте теплообмена – значит говорить об одном и том же.
Таким образом, становится ясно, что мнение о высоком коэффициенте теплопередачи пластинчатых теплообменников, вероятнее всего осознанно формировалось как научно-техническая легенда.
ЛЕГЕНДА № 4 — ЛЕГКОСТЬ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ
Несомненно, возможность разобрать пластинчатый теплообменник и доставить пластины, например, в мастерскую, чтобы их там очистить или заменить, дает этим аппаратам преимущество по сравнению с кожухотрубными, но опять же необходимо подчеркнуть, более полувековой давности, аппаратами.
Теперь, когда опыт эксплуатации пластинчатых теплообменников накоплен, почти каждый на собственном опыте знает, что разборку и сборку пластинчатых теплообменников нужно осуществлять из-за его веса на месте, зачастую при этом нужны приспособления или оснастка, нужно не менее трех человек, и главное при этом страдают многочисленные резиновые прокладки, имеющие сложную форму, и их требуется постоянно покупать, чтобы заменять. Стоимость комплекта таких прокладок составляет от 20% (и более) от стоимости нового пластинчатого теплообменника. Срок службы резиновых уплотнений по паспорту составляет 5 лет, на практике с использованием герметиков этот срок удается растянуть до 7 лет. Таким образом, за 20 лет срока жизни пластинчатого подогревателя его обладателю придется заменить уплотнения, по меньшей мере 2 раза, а может так случиться, что и потратить сумму, соизмеримую со стоимостью теплообменника.
Как мы знаем, предприятиями постоянно проводятся энергосберегающие мероприятия по внедрению эффективных пластинчатых теплообменников. Основной критерий, как это принято — цена. Тендер выигрывает подрядчик с низкой ценой на пластинчатые разборные теплообменники, а дальше наступают те самые «суровые условия эксплуатации», как правило, приводящие к разборке и чистке теплообменников, очередной закупки определенного количества прокладок, проведение ремонтных работ, испытаний (при этом всегда эти мероприятия проходят беспроблемно и в сроки и … ?) И наконец, при благополучном исходе, с удовольствием начать работу в «суровых условиях эксплуатации» теплообменного оборудования, при этом имея огромное желание больше не повторять вышеперечисленные мероприятия.
Контрастом послужат опять теплообменники ТТАИ, в которых всего две резиновые прокладки, и они имеют исключительно простую кольцевую форму. И если потребуется их замена, то стоимость замены прокладок составит 0,015% от стоимости теплообменника, и поскольку, как отмечалось выше, теплообменники ТТАИ в среднем в 10 раз легче современных пластинчатых аппаратов, они легко демонтируются и переносятся в приспособленное для техобслуживания помещение. Также отметим, что теплообменники ТТАИ тоже разборные, трубный пучок элементарно извлекается одним слесарем. И он может провести очистку отложений, как показала практика, часто достаточно простой щеткой. Но это, конечно, зависит от свойств воды и теплоносителя. Кстати, в теплообменнике реализован принцип самоочистки, что, конечно, не исключит волшебным образом его загрязнение, но сделает это загрязнение гораздо более медленным.
Таким образом, информация о легкости выполнения технического обслуживания пластинчатых теплообменников на поверку является тоже легендой.
ВЫВОДЫ
Вышеперечисленные и ряд названных менее популярных легенд, активно пропагандируемых о выдающихся свойствах пластинчатых теплообменников, породивший, с одной стороны, мнение о необходимости применения только таких аппаратов, а с другой стороны, вызвавший к жизни бум по организации сборочных или даже почти полномасштабных производств таких аппаратов. Это действительно высокоэффективные и высококачественные теплообменные аппараты, и в ряде случаев их применение оправдано и даже оптимально. Но они не являются панацеей и в большинстве случаев, особенно в сфере теплоснабжения, им есть более достойная альтернатива, превосходящая их по всему комплексу потребительских свойств — теплообменники ТТАИ.
Многолетний опыт эксплуатации в условиях СНГ более 5000 выпущенных за это время теплообменников ТТАИ позволяет с уверенностью сказать, что утверждение о безальтернативности пластинчатых аппаратов не более чем миф.
