U okviru rada prikazana je metodologija ispitivanja razmenjivača toplote u zavisnosti od cilja ispitivanja. Cilj ispitivanja prikazanog razmenjivača toplote je određivanje toplotnih performansi i pada pritiska razmenjivača toplote u radu. Prikazani zahtevi u pogledu mernih mesta, merenja veličina i opreme za merenje tih veličina prema evropskim standardima, kao i poređenje datih preformansi sa deklarisanim performansama prema evropskim normama. .This paper deals with the mode of research of heat exchangers depending of cause of research. The aim of the research is determination of thermal performances and pressure drop of heat exchanger in operation work. Here is shown requirements of measuring places, measured values, and equipments for measuring as well as comparison of performances with the declared performances according to European standards. 

Budimir, Nikola

Genić, Srbislav

Jarić, Marko

Jaćimović, Branislav M.

Termotehnika

Croatian

machinery

Srbislav Geni}1, Branislav Ja}imovi}1,Nikola Budimir2, Marko Jari}21 Ma{inski fakultet, Univerzitet u Beogradu, Beograd, Srbija2 Inovacioni centar Ma{inskog fakulteta, Univerzitet u Beogradu, Beograd, SrbijaGarancijska ispitivawa toplotnih performansii pada pritiska razmewiva~a toploteStru~ni radUDC: 66.045.1:531.787BIBLID: 350-218X, 35 (2009), 1, 81–86U okviru rada prikazana je metodologija ispitivawa razmewiva~atoplote u zavisnosti od ciqa ispitivawa. Ciq ispitivawa pri-kazanog razmewiva~a toplote je odre|ivawe toplotnih perfor-mansi i pada pritiska razmewiva~a toplote u radu. Prikazanizahtevi u pogledu mernih mesta, merewa veli~ina i opreme za me-rewe tih veli~ina prema evropskim standardima, kao i pore|ewedatih preformansi sa deklarisanim performansama prema evrop-skim normama.Kqu~ne re~i: performanse razmewiva~a, garancijsko ispitivawe,kriterijumi prihvatqivostiUvodU inæewerskoj praksi æivotni vek odre|enog ure|aja (aparata, ma{ine)podrazumeva slede}e faze: razvoj, dimenzionisawe i izradu tehni~ke dokumentacije,izradu ure|aja, proveru funkcionalnosti po izradi, ugradwu u odgovaraju}i sloæeni sistem, proveru funkcionalnosti po ugradwi, odræavawe, itd. U razvijenimzemqama za svaku od ovih faza postoji razvijena tehni~ka regulativa, kao i stru~nesluæbe koje ih nadgledaju. Za zemqe sa nedovoqno razvijenim sistemom za pra}ewesvih ovih faza, karakteristi~no je da se izostavqaju ili se ne sprovode u dovoqnomobimu provere funkcionalnosti ure|aja, mada je vaænost ovih provera veoma velika, jer se uo~ene gre{ke mogu ispraviti (otkloniti), ~ime se obezbe|uje pouzdan radcelog sistema, odnosno ostvarivawe dobiti. Kod razmewiva~a toplote proverafunkcionalnosti se odvija na tri me|usobno povezana na~ina:(1) provera na ispitni pritisak, kojom se utvr|uje kvalitet izrade aparata sagledi{ta bezbednosti, odnosno opasnosti po okolinu,(2) provera toplotne funkcije aparata, odnosno utvr|ivawe stvarnih parametararazmene toplote izme|u radnih fluida, i(3) provera pada pritiska za oba radna fluida, ~ime se defini{e utro{ak energijeza rad aparata.81Ako se provera obavqa po izradi aparata, mogu da se utvrde eventualnegre{ke nastale u fazama dimenzionisawa i izrade razmewiva~a, koje se u odre|enombroju slu~ajeva mogu ispraviti (npr. problemi vezani za zavarivawe, obilazne strujeusled prevelikih zazora, lo{e zaptivawe, itd.). Proverom po ugradwi aparata moæeda se utvrdi uticaj rada aparata na rad celokupnog sistema (npr. uticaj na protoke iperformanse ostalih aparata i ma{ina). Po okon~awu ovakvih ispitivawa mogu seutvrditi „uska grla” sistema, i preduzeti odgovaraju}e mere za poboq{awe radaaparata.Procedura ispitivawa performansi razmewiva~a toploteNa Ma{inskom fakultetu u Beogradu (Inovacioni centar Ma{inskogfakulteta) radna jedinica Laboratorija za procesnu tehniku, se vi{e od dve deceni-je posvetila ispitivawima funkcionalnosti vezanim za razmewiva~e toplote.Laboratorija, koja je trenutno u postupku akreditacije kod nadleænih dræavnihorgana, koristi za ove potrebe grupu evropskih normi (EN) koje su na snazi od sredi-ne pro{le decenije.Ova grupa evropskih standarda daje preporuke za pripremu i prezentacijupostupaka ispitivawa performansi razmewiva~a toplote, a koje su od vaænosti zaproizvo|a~a, prodavca, kupca, korisnika i stru~nu instituciju koja obavqa ispi-tivawa. Pored toga u ovim standardima su definisani op{ti ter mini i postupciprora~una koji se koriste pri utvr|ivawu performansi razmewiva~a toplote,ukqu~uju}i i odgovaraju}e teorijske osnove. Primena ovih standarda je mogu}a zanove (nekori{}ene), ali i za aparate koji su u eksploataciji. Odredbe standardapruæaju proizvo|a~u odnosno prodavcu aparata informacije o na~inu prezentacijeperformansi razmewiva~a toplote, a kupcu odnosno korisniku informacije neop-hodne za izbor aparata.Metodi ispitivawa razmewiva~a toplote zavise od ciqa ispitivawa i moguse razvrstati u tri kategorije:‡ tipsko ispitivawe novog razmewiva~a toplote predstavqa ispitivawe jednogaparata koji se moæe proizvoditi u vi{e veli~ina. Tipsko ispitivawe se obavqalaboratorijski za aparat iz serijske ili masovne proizvodwe,‡ ispitivawe prihvatqivosti novog razmewiva~a toplote je ispitivawe jednogaparata, izra|enog za specifi~nu namenu. Ovo ispitivawe se vr{i za serijskiili pojedina~no proizvedene razmewiva~e i moæe se obaviti u laboratoriji ilina mestu ugradwe, i‡ ispitivawe performansi razmewiva~a toplote u radu koje se obavqa na mestuugradwe aparata. Moæe biti sli~no ispitivawu prihvatqivosti kada su potreb-ni detaqni podaci o toplotnim i strujnim performansama.U svakom od ovih slu~ajeva zainteresovane strane moraju da postignudogovor o tome kakva ispitivawa, kojih performansi i u kom obimu zadovoqavajuwihove potrebe. Izvr{ewe ispitivawa i analiza rezultata moæe da se poveri samoinstutuciji koja moæe da obezbedi odgovaraju}u stru~nost.Osnovni uslov ispitivawa performansi je da se postignu radni parametri(protoci, tem per a ture, pritisci) bliski deklarisanim odnosno dogovorenim izme-|u prodavca i kupca aparata. Ovaj uslov ne moæe uvek da se zadovoqi, kako priispitivawima u laboratoriji, tako i pri ispitivawima na mestu ugradwe. U takvim82slu~ajevima dozvoqava se ispitivawe pri radnim uslovima {to pribliænijimdeklarisanim, a zatim se procewuju performanse aparata za deklarisane uslove ko-ri{}ewem odgovaraju}ih prora~unskih procedura.Radi ispitivawa performansi razmewiva~a toplote potrebno je mereweslede}ih (nije obavezno svih) veli~ina:‡ temperature radnih fluida na ulazu i na izlazu iz aparata, ‡ protoka radnih fluida,‡ pritisaka radnih fluida, i‡ padova pritisaka radnih fluida.Da bi se pri ispitivawima dobili relevantni podaci, potrebno je spro-vesti pripremu mernih mesta prema zahtevima za metode merewa temperatura, proto- ka, pritisaka i padova pritisaka.Za merewe temperatura predvi|eni su slede}e vrste termometara: dilata-cioni termometri sa te~nostima, termoelementi i elektri~ni otporni termomet-ri. Merewa protoka je mogu}e pomo}u vi{e ure|aja odnosno principa: volumetrijsko merewe, merewe razlike stati~kih pritisaka, merewe dinami~kog pritiska, pomo}uturbinskog mera~a, trasera za te~nost/gas, mera~a vrtloænog traga, rotametara,merewem sile otpora, anemometara, Doplerovog mera~a frekvencije, toplotnog me-ra~a masenog protoka, mera~a protoka na bazi kineti~kog momenta ili pomo}uKoriolisovog mera~a. Za merewa pritiska odnosno razlike pritisaka koriste se:manometar sa U-cevi i razli~iti tipovi pretvara~a pritiska, na bazi elasti~nihsvojstava materijala pretvara~a. U standardima su definisane stati~ke i dinami~ke gre{ke, koje se mogu javiti pri merewima, kao i na~ini za wihovo otklawawe.Sva merewa treba obavqati pri stacionarnim radnim reæimima, {to zna~i:‡ da su svi merni parametri stabilizovani (u okviru odre|enih granica prihvat-qivosti),‡ da je izvr{eno sopstveno zagrevawe (hla|ewe) merne i pomo}ne opreme, i‡ da je razmena toplote izme|u razmewiva~a toplote i okoline stabilizovana.Pored ovih uslova propisano je da je potrebno meriti protoke oba radnafluida kao i wihove tem per a ture na ulazu i izlazu iz aparata. Na bazi ovih {estveli~ina mogu}e je utvrditi toplotne snage sa strane toplijeg i hladnijeg fluida.Usled gre{aka merewa i nestacionarnosti ove dve toplotne snage nisu jednake, takoda se kao relevantna prihvataju merewa kada je ova razlika u prihvatqivim granica-ma. Pored uslova stacionarnosti, moraju biti ispuweni i uslovi ponovqivosti ireproduktivnosti merewa. Vreme potrebno za postizawe stacionarnog stawa zavisiod veli~ine mernog objekta i pomo}ne opreme, toplotnih kapaciteta objekta mere-wa i medijuma, performansi pomo}ne opreme i regulacionog sistema (ako postoji).Merewa se obavqaju dok se ne dobiju statisti~ki zadovoqavaju}i rezultati.Performanse razmewiva~a toplote se iskazuju pomo}u veli~ina koje se moguodrediti merewem ili izra~unavawem na osnovu izmerenih vrednosti toplotnesnage, protoka fluida, tem per a ture, temperaturske razlike, pritisaka, padova pri-tisaka, i koeficijenata prelaza/prolaza toplote.U okviru ovih ispitivawa mogu}e je utvr|ivawe stawa povr{ine za razmenutoplote po pitawu korozije i zaprqawa. U slu~aju ispitivawa novih (nekori{}enihS. Geni}, i dr.: Garancijska ispitivawa toplotnih performansi i ...TERMOTEHNIKA broj 1 ‡ godina XXXV, 81–86 (2009)83odnosno nezaprqanih) aparata zainteresovane strane se moraju dogovoriti o veli~i- nama faktora vezanih za koroziju i zaprqawe, radi adekvatne prezentacije rezul-tata ispitivawa.Zakqu~ci koji proizilaze iz ispitivawa i preporukeLaboratorija za procesnu tehniku je u posledwih dvadeset godina izvr{ilaispitivawa preko sto razmewiva~a toplote, od kojih je najve}i broj bio ugra|en usistemima daqinskog grejawa u na{oj zemqi. Gledano po tipovima aparata (1984Primer kona~nog izve{taja za dobo{asti razmewiva~toplote nominalne toplotne snage 58 MWPodnosilac zahteva: ______________________________Naziv i adresa proizvo|a~a: _______________________Tip razmewiva~a toplote: _________________________Fabri~ki broj i godina proizvodwe: ________________Radna zapremina sa strane toplijeg/hladnijeg fluida: 3,6/4,2 m3Radni pritisak sa strane toplijeg/hladnijeg fluida: 25/25 barPovr{ina za razmenu toplote: 754 m2Deklarisani radni usloviToplotna snaga: 58 MWPad pritiska sa strane toplijeg/hladnijeg fluida: 80/80 kPaTemperatura toplijeg fluida na ulazu/izlazu: 150/100 °CTemperatura hladnijeg fluida na ulazu/izlazu: 120/65 °CProtok toplijeg/hladnijeg fluida: 991/905 t/hOtpori provo|ewu toplote usled zaprqawa: nisu definisani.Ispitivawe na mestu ugradwe je sprovedeno dana ________ u skladu sauputstvom za ispitivawe toplotnih performansi i pada pritiska razmewiva~atoplote LPT-174.018 i standardom EN 305. Detaqna analiza rezultata ispi-tivawa razmewiva~a toplote je data u elaboratu broj ________ izra|enom odstrane Inovacionog centra Ma{inskog fakulteta Beograd d. o. o.Na osnovu rezultata ispitivawa, u elaboratu _______, izra~unato je dapredmetni razmewiva~ toplote:‡ ima toplotnu snagu 57,5 MW koja je mawa od deklarisane toplotne snage za0,52%, pri prora~unu sa izmerenim vrednostima otpora provo|ewu toploteusled zaprqawa;‡ ima pad pritiska sa strane toplijeg fluida 0,81 bar, {to je vi{e od dekla-risanog pada pritiska za 1,25%;‡ ima pad pritiska sa strane hladnijeg fluida 0,78 bar, {to je mawe od dekla-risanog pada pritiska za 2,5%Na osnovu sprovedenih ispitivawa u skladu sa EN 305, a prema kriteri-jumima prihvatqivosti datim u EN 1148, razmewiva~ toplote ________ imatoplotne performanse i pad pritiska u skladu sa deklarisanim.proizvo|a~a/isporu~ilaca) ispitano je preko 10 tipova plo~astih razmewiva~a, dok su ostali bili dobo{asti (sa pravim i sa zavojnim cevima).Na osnovu analize rezultata ispitivawa mogu se doneti zakqu~ci o:‡ prihvatqivosti aparata za konkretnu instalaciju po pitawu toplotne snage ipada pritisaka,‡ veli~ini otpora provo|ewu toplote usled zaprqawa za konkretnu instalaciju,‡ kvalitetu izrade razmewiva~a, pre svega po pitawu obilaznih struja unutaraparata, i‡ kvalitetu odnosno funkcionalnosti druge opreme vezane za rad razmewiva~a(pumpe, zaporni organi, itd.).Uzimaju}i u obzir svoja iskustva na osnovu sprovedenih ispitivawa autorisu pripremili op{te preporuke za proizvo|a~e razmewiva~a:‡ koristiti suprotnosmerno strujawe u aparatu, kada god je mogu}e,‡ proizvoditi aparate sa {to mawim broj prolaza fluida kroz razmewiva~, zbogmogu}ih problema sa obilaznim strujama, {to je pogotovo izraæeno kod dobo{as-tih razmewiva~a toplote,‡ pri dimenzionisawu aparata obavezno treba uzeti u obzir otpore provo|ewutoplote usled zaprqawa utvr|ene za sli~ne uslove rada, a ako ovakvih podatakanema, onda se preporu~uju svetski priznati literaturni izvori ili podacidoma}ih autora*.‡ za ve}e toplotne snage povoqnije je koristiti rednu vezu razmewiva~a umestoparalelne.Zakqu~akProblemi vezani za ispitivawe performansi razmewiva~a toplote izazi-vaju veliko interesovawe stru~ne javnosti, tako da su u razvijenim zemqama stan-dardima propisane pro ce dure ispitivawa. U na{oj zemqi ispitivawa se vr{e duæiniz godina, uprkos nedostacima tehni~ke reg u la tive u ovoj oblasti. Na osnovuanalize rezultata ovih sprovedenih ispitivawa, moæe se konstatovati da je ve}ibroj ispitivanih razmewiva~a poddimenzionisan u odnosu na deklarisane podatke ida je mawak u toplotnoj snazi obi~no do 10%, ali ima slu~ajeva kada je mawak iznosioi preko 30%. Pozitivan trend je svakako da je ve}i broj proizvo|a~a aparata prihva-tio sugestije i da radi na otklawawu utvr|enih nedostataka.Na osnovu iznetih podataka jasno je da se razmewiva~ima toplote mora po-svetiti posebna paæwa, s obzirom da je dobro funkcionisawe celokupnog tehno-lo{kog/energetskog sistema uslovqeno i dobrim radom razmewiva~a toplote.Na Ma{inskom fakultetu u Beogradu u okviru Inovacionog centra regis-trovana je Laboratorija za procesnu tehniku (trenutno u postupku akreditacije),koja se vi{e od dve decenije bavila ispitivawima funkcionalnosti vezanim zarazmewiva~e toplote.S. Geni}, i dr.: Garancijska ispitivawa toplotnih performansi i ...TERMOTEHNIKA broj 1 ‡ godina XXXV, 81–86 (2009)85* Na primer, za razmewiva~e toplote u sistemu daqinskog grejawa autori ~lanka preporu~ujuslede}e, merewem utvr|ene, vrednosti: za dobo{aste razmewiva~e sa pravim cevima 0,5 m2K/kW,kod dobo{astih sa zavojnim cevima 0,4 m2K/kW, i kod plo~astih razmewiva~a 0,1 m2K/kW(prose~ne vrednosti date zbirno za oba radna fluida).LiteraturaJa}imovi}, B., Geni} S., Toplotne operacije i aparati, Ma{inski fakultet, Univerzitet u Beogradu, 2004.Milanovi}, P., Ja}imovi}, B., Geni},  S., The In flu ence of Heat Exchanger Per for mances on the De -sign of In di rect Geo ther mal Heat ing Sys tem, En ergy and Build ings, 36 (2004), 1, 9-14Milanovi},  P., Ja}imovi}, B., Geni}, S., Ex per i men tal Mea sure ment of Foul ing Re sis tance in theHeat Exchanger of a Geo ther mal Heat ing Sys tem, Geothermics, 35 (2006), 1, 79-86Ja}imovi}, B., @ivkovi}, B., Geni}, S., Zekonja, P., Sup ply Wa ter Tem per a ture Reg u la tion Prob lems in Dis trict Heat ing Net work with Both Di rect and In di rect Con nec tion, En ergy and Build ings,28(1998), 3, 317-322Ja}imovi}, B., Geni}, S., Lelea, D., Qual i ta tive Reg u la tion in Dis trict Heat ing Sys tem and HeatExchanger Per for mances Pre dic tion, Pro ceed ings, In ter na tional Sym po sium of Termotehnics,Termal Ma chines and Road Ve hi cles, Timisoara, Ro ma nia, 1996, 70-77Ja}imovi}, B., Geni}, S., Nagi, M., Ther mal Pa ram e ters Eval u a tion of Shell-and-Tube HeatExchangers with Mul ti ple Coun ter Flow, Pro ceed ings, 4th Con fer ence of New Tech nol o gies and De -sign ing Meth ods in Me chan i cal En gi neer ing - INGMEC '98, 1998, Vol. II, Craiova, Ro ma nia,231-236Ja}imovi}, B., Geni}, S., Odre|ivawe radnih performansi dobo{astih razmewiva~atoplote u sistemu daqinskog grejawa, Zbornik radova, 22. kongres KGH, Beograd, 1991,93‡101Ja}imovi}, B., Geni}, S., Heat Exchangers in Dis trict Heat ing – Sellection, Ar range ment and Per -for mance Pre dic tion – Ex pe ri ences from Bel grade, Pro ceed ings, 4th Na tional Con fer ence onThermotehnics, 1994, Timisoara, Ro ma nia, Vol. II, 11–16Ja}imovi}, B., Geni}, S., Tanasi}, D., Nikodijevi}, S., Avramovi}, N., Kriti~ki osvrt nastawe u oblasti razmewiva~kih stanica za sistem daqinskog grejawa, Zrobrnik radova, TOPYU 95, Novi Sad, Srbija, 1995, 193‡199Ab stractAc cep tance Test of Ther mal Per for mances andPres sure Drop of Heat ExchangersbySrbislav  GENI]1, Branislav  JA]IMOVI]1,Nikola  BUDIMIR2,  and  Marko  JARI]21 Fac ulty of Me chan i cal En gi neer ing, Bel grade, Ser bia2 In no va tion Cen ter, Fac ulty of Me chan i cal En gi neer ing,  Uni ver sity of Bel grade, Bel grade, Ser biaThis pa per deals with the mode of re search of heat exchangers de pend ing ofcause of re search. The aim of the re search is de ter mi na tion of ther mal per for mances andpres sure drop of heat exchanger in op er a tion work. Here is shown re quire ments of mea -sur ing places, mea sured val ues, and equipments for mea sur ing as well as com par i son ofper for mances with the de clared per for mances ac cord ing to Europian stan dards.Key words: per for mances of heat exchangers, ac cep tance test, cri te ria of ac cept abil ityOdgovorni autor  /  Cor re spond ing au thor (S. Geni})E-mail: sgenic@mas.bg.ac.rs86

Acceptance test of thermal performances and pressure drop of heat exchangers

http://machinery.mas.bg.ac.rs/bitstream/id/2759/916.pdf

Acceptance test of thermal performances and pressure drop of heat exchangers

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

machinery