Весьма значительными остаются вопросы по эксплуатации теплообменного оборудования при работе в загрязняющих средах, когда Теплоизоляция поверхность покрывается слоем отложений, ухудшающих способность теплопередачи такой поверхности.
Тепловые характеристики теплообменных поверхностей с загрязнением или защитным покрытием имеют значительные отличия от характеристик для «Чистых» поверхностей. Кроме того, присутствие загрязнения на оребренных поверхностях приводит к необходимости учитывать их влияние при выборе оптимальных размеров. Поэтому вопросом, связанным с разработкой методов расчета теплопереноса в развитых поверхностях и выбором оптимальных размеров для условий, связанных с присутствием загрязнений на поверхности теплообмена уделяется значительное внимание. Теплообменный аппарат является одним из наиболее распространенных устройств, применяемых во всех видах и типах энергетических установок и
двигателей.
Выбор теплообменного аппарата его конструкции, характеристик, технико-экономических показателей для конкретных условий эксплуатации обусловлен требованиями, предъявляемыми к нему. Основные процессы, которые происходят в теплообменном апппарате:
а) гидродинамический (движение воды в полости водяного тракта)
б) газодинамический (движение газов в полости газового тракта)
в) процесс теплопередачи:
— конвективный теплообмен газов с площадью теплообменной поверхности;
— теплопроводность в стенке трубок теплообменного пучка;
— конвективный теплообмен от теплообменной поверхности к воде.
Проблемы загрязнения теплообменной поверхности приобрели особую значимость с ростом мирового внимания к энергосбережения в каждом конкретном процессе. С экономической точки зрения в большинства применений стоимость теплообменного оборудования не является доминирующей, поэтому учета возможных потерь от загрязнения теплообменников должного внимания не уделялось. Однако в настоящее время влияние загрязнений принимает более широкий аспект с экономической и экологической точки зрения.
Появление отложений уменьшает коэффициент теплопередачи, увеличивает потери по счет гидравлического сопротивления и, в целом, приводит к несоответствию работы теплообменного аппарата расчетным параметрам. Особенно интенсивным является отложения накипи на поверхности пластин теплообменника в результате перегрева необработанных теплоносителей.
В настоящее время существует достаточно большой разрыв между расчетными методами, которые принимают во внимание возможность загрязнения поверхности теплообмена, и реальным загрязнением поверхности в процессе эксплуатации. Более того, расширение применения пластинчатых теплообменников в различных областях промышленности привело к необходимости учитывать большое количество видов загрязнений. При этом каждый вид загрязнения имеет индивидуальный механизм образования, может проявляться при определенных условиях и зависит от сочетания рабочих параметров функционирования теплообменного аппарата, поэтому применить разборную промывку теплообменника в данном случае будет правильным решением.
Для различных видов производств, особенно в химической, пищевой и перерабатывающей отраслях промышленности, в технологическом процессе предусмотрено нагрев или охлаждения сырья (полуфабриката) в последовательно установленной совокупности подогревателей. Большинство предприятий, имеющих такую схему оборудования, построены с учетом использования кожухотрубных теплообменников.
Массовое производство и сравнительно невысокая стоимость пластинчатого теплообменного оборудования сделали возможным расширить их применения, позволило резко повысить эффективность нагрева технологических потоков. Задача расчета теплообменника заключается в определении минимальной поверхности теплообмена, что удовлетворяет заданным техническим условиям по передачи тепла и условиям потери давления. Однако в такой постановке, априори, задается фиксированное значение потерь давления при прохождении жидкостей через аппарат.
