Характерные неисправности теплообменных аппаратов и способы их устранения

Теплообменными аппаратами называются устройства, предназначенные для обмена теплом между греющей и обогреваемой рабочими средами. Теплоносителями могут быть газы, пары, жидкости. В зависимости от назначения теплообменные аппараты используют как нагреватели и как охладители. Теплообменные аппараты занимают важное место в промышленной теплоэнергетике и составляют исключительно многочисленную группу теплосилового оборудования, занимая значительные производственные площади и превышая зачастую 50% стоимости общей комплектации не только в теплоэнергетике, но и химической, нефтеперерабатывающей промышленности и ряде других отраслей. Следовательно, для решения такой актуальной проблемы для промышленной теплоэнергетики как рациональное использование топливно-энергетических ресурсов необходимо создание нового экономичного оборудования: снижение его металлоёмкости и габаритов, повышение эффективности и надёжности его работы [4]. Для достижения поставленных целей улучшения характеристик теплоэнергетического оборудования необходимо разрабатывать новые конструкции теплообменных аппаратов: увеличивать эффективность теплообменных поверхностей, применять современные подходы к проектированию теплообменных аппаратов, создавать новые технологии их производства. Теплообменный аппарат для распылительной сушилки [1], повышающая эффективность и экономичность работы теплообменного аппарата (рисунок 1, 2).

Причиной поломки теплообменника может стать неправильный монтаж или режим эксплуатации, агрессивный, загрязненный теплоноситель, промерзание или превышение предельно допустимого порога высоких температур, гидроудар и резкие перепады давления в системе. Протечка теплообменника. Эта поломка чаще всего вызвана износом или деформацией уплотнительных прокладок в местах соединений пластин, трубок или на фитингах подключения подачи, отвода теплоносителя. Тестовые испытания под высоким давлением позволяют быстро и точно определить места течи, оперативно заменить прокладки, фитинги, с дополнительной герметизацией соединений. Течь может наблюдаться и при повреждении трубок, их разрыве и деформации. В пластинчатых и кожухотрубных теплообменниках можно заменить неисправную трубку или пластину на новую. Паяные и сварные теплообменники при повреждении проводящих трубок подлежат замене, отремонтировать их трудно. Некоторые мастера пробуют устранить неисправность при помощи холодной или горячей сварки, но такой ремонт по затратам не оправдан. Через три – шесть месяцев шов разойдется. Повреждения пластин, трубок. Процессы коррозии, агрессивные реагенты, механические повреждения при ремонте, неправильном монтаже могут вызвать деформацию и повреждение пластин и трубок теплообменников [3]. В разборных теплообменниках деформированные и поврежденные трубки, пластины можно заменить. Такой ремонт экономически целесообразен, если повреждено до 40 процентов проводящих каналов. Засор, отложения, накипь. Использование жесткой, неочищенной воды приводит при высоких температурах к быстрому образованию слоя накипи внутри труб теплообменника. Если наблюдается снижение производительности, перегрев насоса, повышенный расход газа и электрики, то причина скорей всего в засоре (рисунок 6).

Способы устранения неисправностей теплообменных аппаратов следующие: 1. Очистка теплообменника - иногда неисправности возникают из-за наличия загрязнений на поверхности теплообменника. Провести его очистку с помощью специальных средств или моющего средства. 2. Проверка и ремонт уплотнений - утечка теплоносителя часто происходит из-за поврежденных уплотнений. Проверить их состояние, при необходимости заменить или переклеить. 3. Проверка и ремонт сварных швов - если теплообменник имеет сварные швы, они могут стать причиной утечки или неэффективности теплообмена. Проверить состояние сварных швов и в случае необходимости проведите ремонт. 4. Проверка и ремонт трубопроводов - дефекты в трубопроводах также могут привести к нарушению работы теплообменника. Провести их проверку и ремонт при необходимости. 5. Проверка и регулировка рабочего давления - неисправности также могут быть вызваны неправильной настройкой рабочего давления. Проверить его уровень и отрегулировать при необходимости. 6. Профилактическое обслуживание - проведение регулярного технического обслуживания и контроля состояния теплообменника поможет избежать возникновения неисправностей и продлит срок его эксплуатации. Порядок ремонтных операций после подготовки отключенного от схемы аппарата и сдачи его в ремонт следующий: демонтаж арматуры и трубопроводной обвязки, разборка резьбовых соединений, съем крышек, люков, выемка трубных решеток, если это позволяет конструкция аппаратов, проверка плотности и прочности труб и их крепление в трубных решетках путем пневматических или гидравлических испытаний, глушение и развальцовка (обварка) труб в трубных решетках, извлечение труб из корпуса при их замене, постановка новых труб с предварительной очисткой отверстий в решетках и зачисткой концов труб, ремонт корпусных деталей, вырубка и вырезка прокладок, подготовка крепежа, сборка аппарата, испытания на плотность и прочность, сдача в эксплуатацию (рисунок 7).

Теплообменные аппараты могут иметь различные неисправности, которые могут привести к ухудшению эффективности их работы и повышению расхода энергии. Некоторые из типичных неисправностей теплообменных аппаратов включают: 1. Засорение. Накопление отложений и загрязнений на поверхности теплообменных элементов может привести к уменьшению проходимости теплоносителя и снижению эффективности теплообмена. 2. Коррозия. Воздействие агрессивных сред на материалы теплообменных аппаратов может вызвать коррозию и разрушение их структуры, что также приведет к ухудшению эффективности работы. 3. Утечки. Наличие трещин или отверстий в стенках теплообменных аппаратов может привести к утечке теплоносителя и потере тепла, что снизит их производительность. 4. Недостаточный оборот вентилятора или насоса. Если вентилятор или насос работают с недостаточной скоростью, это может привести к снижению эффективности охлаждения или обогрева. 5. Неисправность автоматики. Неправильная настройка или поломка системы управления теплообменными аппаратами может привести к неправильному режиму работы и повышенному энергопотреблению. Для предотвращения возникновения неисправностей и обеспечения бесперебойной работы теплообменных аппаратов следует регулярно проводить профилактические обслуживания, контролировать состояние их элементов и своевременно устранять выявленные проблемы.

1. Николенко, А.В. Теплосъем с плоской поверхности ламинарно движущимся хладагентом через сопряженную пористую среду / А.В. Николенко, Ю.Ю. Громов, В.И. Ряжских // Прикладная физика и математика. - 2018. - №12. -С. 3-5. 2. Николенко, А.В. Математическая модель тепломассопереноса в плоском анизотропном пористом канале / А.В. Николенко, В.И. Ряжских, О.Л. Ерин // Информационно-сенсорные системы в теплофизических исследованиях: сборник научных статей. В 2-х т. - Тамбов: Издательский центр ФГБОУ ВО «ТГТУ». - 2018. - Т. I. - С. 124-126. 3. Ряжских, В.И. Оценка эффективности применения анизотропной структуры в плоском канале при граничных условиях второго рода для интенсификации теплопередачи / В.И. Ряжских, А.В. Николенко, О.Л. Ерин // Инженерная физика. - 2022. - №1. - С. 19-23. 4. Ряжских, В.И. Гидродинамика и теплообмен при ламинарном течении ньютоновского теплоносителя в пористом анизотропном плоском канале при граничных условиях второго рода / В.И. Ряжских, Д.А. Коновалов, И.Г. Дроздов, А.В. Николенко // Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках: Труды XXII Школы-семинара молодых ученых и специалистов под руководством акад. РАН А.И. Леонтьева (20-24 мая 2019 года, Москва, Россия). — Москва. - 2019. - С. 220-222. 5. Machmoudi, Y. Convective Heat Transfer in Porous Media / Y. Machmoudi, K. Hooman, K. Vafai // NY: CRC Press, 2019. - 404 p.