Добрый день!

Есть технологическая линия, типа транспортера, на которой находится продукт. Продукт пропаривается, и впоследствии пар отводится по вертикальной трубе аж на уровень крыши и выбрасывается. Труба диаметром порядка 350-400 мм, внизу сборный зонт, расход пара точно неизвестен, оценочно 500-800 кг/ч. То бишь работает эта система как дымовая труба.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Понятное дело, что хочется этот пар утилизировать. Есть идея поставить теплообменник и догревать обратку системы отопления. Но вторичный контур сейчас не особо интересует. В первую очередь интересует, как обвязать сторону выпара так, чтобы не нарушить действие упомянутой дымовой трубы. Как по мне, наилучшим решением было бы врезаться в трубу 1, установить теплообменник выпара, и трубу 3 отдельно выбросить на крышу.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Насколько я видел сам, во время работы в охладителе выпара образуется разрежение вследствие конденсации пара. Представляется мне работа системы следующим образом. Пока нет циркуляции вторичного теплоносителя и теплообменник ничего не утилизирует, то пар частично идет по трубе 1, а часть пара - по связке "трубы 2-3". Главное,как я понимаю, чтобы пар хоть в каком-то количестве в этой связке "трубы 2-3" был. Когда начинается проток теплоносителя через теплообменник, то, благодаря тому, что в теплообменнике какой-то пар первоначально присутствует, он начинает конденсироваться, увеличивается разрежение в теплообменнике, подтягивается больше пара и т.д.- как цепная реакция. В конечном итоге установится равновесие, при котором часть пара, которая может быть утилизирована исходя из мощности теплообменника,утилизируется, а неутилизированная часть идет по трубе 1. А труба 3 служит своего рода прерывателем вакуума в этом случае. Конечно, мы подберем теплообменник так, чтобы в нем при нормальном режиме работы утилизировался весь пар. Но возможна ситуация, когда циркуляционный насос вышел из строя, или теплообменник забился или что-то еще. В таком случае даже в случае полного выхода утилизационной части из строя система сама возвращается в исходное состояние - без утилизации выпара, т.е. работает по трубе 1, как она и работала до установки утилизатора выпара.

Единственный нюанс - вести трубу 3 на крышу дело весьма хлопотное и затратное. В целях упрощения и удешевления монтажа рассматриваем вот такой вариант

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Сразу же возникает вопрос - какова должна быть величина h? Максимальная - то бишь врезка в трубу 1 под самой крышей, или же наоборот - минимальная, что предпочтительно с точки зрения упрощения монтажа? Что-то я не могу прикинуть никак, что эта высота h дает? По логике вещей - ничего, но, может быть, я что-то упустил? Контсруктивная критика схемы тоже приветствуется.

Когда в школе начинают преподавать теплотехнику, то первое о чём говорят - это что использование низкотемпературного теплоносителя стоит дороже, чем утилизированное тепло. После охлаждения у вас сразу уменьшится тяга, придётся делать вытяжку. Да и размеры утилизатора будут не малые. Лучше сначала посчитать стоит ли "овчинка" выделки?

Вы по существу, пожалуйста, ответьте, а с овчинкой мы уж как-то сами разберемся...

Мне так показалось, что люди и считают как раз.

Пар хоть и низкой температуры, но вот теплосодержание его, насколько мне известно, вовсе не малое. Главное, чтобы пар этот не был грязным.

Уважаемый gilepp, а по существу вопроса что-нибудь сказать можете?

Нет, так как не имел дела с подобными системами. Однако, считаю эту задачу выполнимой в принципе. Если бы мог, сказал бы сразу)

для подогрева воды подойдет пластинчатый рекуператор. Для подогрева воздуха лучше трубчатый.

Меня больше не оборудование интересует - это все я подберу, а физика процесса. Все-таки вмешиваемся в самотягу, а это дело весьма тонкое...

Тепловой расчёт теплообменника
уходящих газов.
Исходные данные:
Объём дымовых газов через теплообменник Vух = 180000 м3/ч;
Температура уходящих газов на входе в теплообменник t’ух = 800С;
Температура уходящих газов на выходе из теплообменника t”ух = 400С;
Запылённость потока: - 30 мг/нм3;
Состав уходящих газов:
- N2 = 1 – (CO2 + O2 + H2O) = 1 – (0,095 + 0,04 + 0,22) = 0,645;
- CO2 = 0,095;
- O2 = 0,04;
- H2O = 0,22 (22%);
Количество водяных паров на выходе из теплообменника – 0,07 (7,0%);
Расчёт:
Теплоёмкости газов в диапазоне температур от 00С до 1000С, входящих в состав продуктов горения:
- сN2 = 0,309 ккал/м3 0С;
- сCO2 = 0,382 -----“------;
- сO2 = 0,313 -----“------;
- сH2O = 0,357 -----“------;
Средняя теплоёмкость продуктов сгорания рассчитывается по формуле:
сух = (180000*0,645*0,309 + 180000*0,095*0,382 + 180000*0,04*0,313 + 180000*0,22*0,357/180000 = (35874,9 + 6532,2 + 2253,6 + 14137,2)/180000 = 0,3267 ккал/м3 0С;
Количество водяных паров сконденсированных при охлаждении продуктов горения в утилизаторе (газоводяном теплообменнике):
Vн2о = 180000*(0,22 – 0,07) = 27000 м3/ч = 27000/1,725 = 15652 кг/ч;
Количество тепла, выделившееся при конденсации водяных паров, будет равно:
Qн2о = 15652*(539,6 – 40) = 7 819 739 ккал/ч = 7,82 Гкал/ч;
Количество тепла дымовых газов на входе в утилизатор (без учёта тепла конденсации водяных паров):
Qут = (180000 – (180000*0,22))* сух*( t’ух - t”ух) = 1 834 747 ккал/ч = 1,835 Гкал/ч;
Поверхность нагрева теплообменника (утилизатора) определяется по формуле:
Н = Qут/k*Δtср м2;
где: k = 34 ккал/м2ч0С – коэффициент теплопередачи газоводяного подогревателя;
Средний температурный напор газоводяного теплообменника будет равен:
Δtср = (Δtб – Δtм)/(ln Δtб/ Δtм) = ((80 – 40) – (50 – 20))/(ln40/30) = 34,760С;
Температура греющих газов на входе и выходе теплообменника tгвх= 800С, tгвых = 400С;;
Температура охлаждающей воды tввх= 200С, tввых = 500С;
Н = 1 834 747/34*34,76 = 1552,5 м2
Поверхность нагрева теплообменника-утилизатора равна ≈ 2000 м2
Количество теплоты, отведённое от теплообменника, с учётом конденсации водяных паров, содержащихся в продуктах горения равно 7,82 + 1,84 = 9,66 Гкал/ч = 11,23 МВт;

И к чему это все?