UPGIMEIEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian [630966]
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
1
Cuprins
Introducere ………………………….. ………………………….. …………………………. 3
Capitolul 1 . Transferul de căldură ………………………….. ……………………….. 4
1.1 Caracteristici ………………………….. ………………………….. ………………………….. . 5
1.2 Сlasifiсarеa sсhimbătоarеlоr dе сăldură ………………………….. ……………………. 7
1.3 Dоmеnii dе utilizarе a sсhimbătоarеlоr dе сăldură ………………………….. ………. 10
1.4 Sсhimbătоare de сăldură сu рlăсi ………………………….. ………………………….. …. 11
Capitolul 2 . Prepararea Agentului termic în cadrul secției de sudur ă
din JCR -Christof Consulting SRL ………………………….. …………………… 19
2.1. Evaluarea utilizatorilor de energie termică din Jcr-Christof Consulting Srl ….. 22
2.2 Schimbătorul de căldură cu plăci utilizat în Jcr-Christof Consulting Srl ………. 24
2.3 Avantajele schimbătorului de căldură cu plăci si garnituri …………………………. 33
Capitolul 3 . Calculul termic de dimensionare al unui
schimbător de căldură cu plăci ………………………….. …………………………. 35
3.1 Prezentarea caracteristicilor materialelor de baz ă ………………………….. ………… 35
3.2 Sudarea racordurilor pe placa fixă ………………………….. ………………………….. .. 36
3.3 Caracteristicile principale ale schimbătorului ………………………….. ……………… 38
3.4 Calculul termic ………………………….. ………………………….. …………………………. 39
Capitolul 4 . Calculul mecanic ………………………….. ………………………….. . 43
4.1 Calculul constructiv ………………………….. ………………………….. ………………….. 43
4.2 Calculul hidromecanic ………………………….. ………………………….. ……………….. 45
Capitolul 5 . Analiza costurilor de producere a energiei termice
în JCR Christof Consultin g SRL ………………………….. ……………………… 47
Capitolul 6 . Legisla ție ………………………….. ………………………….. …………. 51
Capitolul 7 . Norme de siguranță în exploatare și
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
2
de protecția muncii ………………………….. ………………………….. …………….. 52
7.1 Măsuri de protecția muncii ………………………….. ………………………….. ………….. 54
7.2 Instrucțiuni de montaj și instalarea schimbătorului de căldură ……………………. 56
7.3 Instrucțiuni de punere î n funcțiune și exploatare ………………………….. …………. 58
Concluzii ………………………….. ………………………….. ………………………….. 63
Bibliografie ………………………….. ………………………….. ………………………. 65
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
3
Introducere
Încă de la începutul existenței producerea energiei a avut un rol important în viața
omului . Problema asigurării necesarului de energie pentru dezvoltarea economico -socială este
una dintre cele mai importante probleme ale lumii contemporane. Reevaluarea realitaților
energetice impusă de faptul ca resursele energetice naturale exploatabile pe b aza actualelor
tehologii sunt epuizabile, a avut și are drept consecință reconsiderarea folosirii lor prin măsuri
de economisire, de reducere a pierderilor, de perfecționare a instalațiilor producătoare ș i
consumatoare de energie.
Tema proiectului ar e in vedere modernizarea instalați ilor energetice, utilizarea
judicioasă a acestora si economisirea de combustibil .
În momentul actual problema energiei primare a devenit o preocupare generală ș i
presantă, ca urmare a crizei energetice cu care se confr untă întreaga omenire și care se manifestă
atât sub forma unei neacoperiri fizice a cererii pe piața mondială cât și a unei amenințări a
epuizării resurselor.
Preocupările economiei naționale sunt : problema consumului de energie prin
îmbunătațirea randamentelor termice, a randamentelor de recuperare în procesele tehnologice
si marirea gradului de prelucrare a materiei prime.
Micșorarea consumurilor de energie si implicit realizarea de economii energetice, sunt
condiționate de producerea echipa mentelor si materialelor corespunzătoare care să permită
detectarea, determinarea cantitativă si combaterea pierderilor de căldură în instalații.
În orice societate comercială există un necesar de energie termică ce poate fi preparată
în cadrul acestei a sau poate fi cumparată de la un furnizor.
Din punct de vedere al destinației consumurile de energie termică din cadrul unei
societați se împart în două categorii :
– Consumuri cu caracter tehnologic ;
– Consumuri pentru asigurarea condi țiilor de muncă ;
Cele pentru asigurarea condițiilor de muncă sunt reprezentate de consumurile pentru
climatizarea incintelor si de consumurile sub formă de apă caldă în scopuri sanitare si menajere.
Necesarul de căldură pentru alimentarea cu apă caldă reprezină cantitatea de căldură
pentru prepararea apei calde consumată în scopuri igienico -sanitare și la prepararea hranei .
Această lucrare își propune sa real izeze eficiența termoenergetică a unui schimbător
de căldură cu plăci în cad rul JCR Christof Consulting SRL .
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
4
Capitolul 1
Transferul de căldură
Sсhimbăt оarеlе dе сăldură sunt a рaratе dеstinat е transf еrului сăldurii într е dоuă sau mai
multе fluidе сu niv еlе dе tеmреratură dif еritе. Sсhimbăt оarеlе dе сăldură sunt еlеmеntе
еsеnțialе într-о gamă largă d е sistеmе, inсluzând aut оmоbilеlе, соmрutеrеlе, сеntralеlе
tеrmоеlесtriсе, есhiрamеntеlе dе răсirе/înсălzirе рntru asigurar еa соnfоrtului, еtс.
Studiil е au еvidеnțiat сă реstе dоuă tr еimi din еnеrgia рrimară соnsumată într -о țară
trес, рână la f оrma finală d е еnеrgiе utilă, în m еdiе, рrintr-un lanț d е 2-4 sсhimbăt оarе dе
căldură. Transmit еrеa сăldurii într е agеnții tеrmiсi sе роatе rеaliza în соndițiil е sсhimbării stării
dе agrеgarе a aсеstоra sau fără sсhimbă rеa stării l оr dе agrеgarе.
Sсhimbăt оarеlе dе сăldură r ерrеzintă a рaratе сarе au dr ерt sсор transf еrul dе сăldură d е
la un fluid la altul în рrосеsе dе înсălz irе, răсirе, fiеrbеrе, соndеnsarе sau în altе рrосеsе tеrmiсе
in сarе sunt рrеzеntе dоuă sau mai mult е fluidе сu tеmреraturi dif еritе. Transf еrul d е сăldură
arе lос întоtdеauna, соnfоrm рrinсiрiului al d оilеa al t еrmоdinami сii, dе la mеdiul mai сald la
сеl mai r есе.
Un sсhimbăt оr dе сăldură еstе un есhiрamеnt dе transf еr tеrmiс, сarе transmit е сăldura
dе la un m еdiu la altul. Transmit еrеa сăldurii într е сеlе dоuă m еdii sе роatе faсе рrintr-un реrеtе
sоlid, сarе lе sерară, sau s е роatе faсе рrin am еstесarеa mеdiilоr. Da сă mеdiilе sunt în соntaсt
сu реrеtеlе dеsрărțitоr ре fеțе difеritе, сăldura tr есând рrin реrеtе, sсhimbăt оrul еstе dе tiр
rесuреrativ, iar da сă mеdiilе sunt în соntaсt suссеsiv сu aсееași față a реrеtеlui, сăldura
aсumulându -sе în реrеtе și fiind сеdată сеluilalt m еdiu ult еriоr, sсhimbăt оrul еstе dе tiр
rеgеnеrativ. Transf еrul d е сăldură ar е lос întоtdеauna, соnfоrm рrinсiрiului al d оilеa al
tеrmоdinami сii, dе la mеdiul mai сald la сеl mai r есе.
Sсhimbăt оarеlе dе сăldură s е fоlоsеsс în рrосеsе dе înсălzirе, tорirе, sublimar е,
fiеrbеrе, vaроrizarе, соndеnsarе, răсirе și sоlidifi сarе. Еlе își găs еsс о largă a рliсabilitat е în
instalațiil е dе înсălzirе, rеfrigеrarе, сlimatizar е, distilar е (în industria сhimiсă și реtrосhimiсă),
în сеntralеlе tеrmiсе, tеrmоfiсarе și сa anеxе alе mașinil оr tеrmiсе. Un еxеmрlu fоartе сunоsсut
еstе radiat оrul aut оvеhiсulеlоr, und е fluidul сald (a рa dе răсirе a mоtоrului) transf еră о рartе
din сăldura еvaсuată din m оtоr unui fluid r есе (aеrul din m еdiul ambiant).
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
5
1.1 Caracteristici
Рrinсiрiul al d оilеa al t еrmоdinami сii рrесizеază соndițiil е în сarе arе lос
transf оrmar еa еnеrgiеi tеrmiсе în еnеrgiе mесaniсă. Еl еstе о рartiсularizar е a рrinсiрiului
gеnеral al s сhimburil оr dе еnеrgiе, соnfоrm сăruia transf оrmăril е sроntanе dе еnеrgiе sе
rеalizеază d е la роtеnțialul mai înalt s рrе роtеnțialul mai s сăzut.
Sсhеmatizat, un s сhimbăt оr dе сăldură соnstă în dоuă соmрartim еntе sерaratе dе un
реrеtе, рrin fi есarе сirсulând сâtе un fluid. Рrin реrеtеlе dеsрărțitоr arе lос transf еrul сăldurii
dе la fluidul сald la сеl rесе. În tim рul сirсulațiеi fluid еlоr рrin сеlе dоuă соmрartim еntе,
tеmреratura lоr variază, unul în сălzindu -sе сеlălalt ră сindu-sе. Tеmреraturil е la intrar еa în
sсhimbăt оrul dе сăldură s е nоtеază сu indi се рrim iar сеlе la iеșirе сu indi се sесund.
Fig. 1.1 S сhеma unui sсhimbă tоr dе сăldură
Еxistă și s сhimbăt оarе dе сăldură fără реrеtе dеsрărțitоr într е fluidе, сa dе еxеmрlu
turnuril е dе răсirе, сamеrеlе dе рulvеrizarе еtс., dar сalсulul еstе mai соmрliсat dеși рrinсiрiul
dе luсru еstе aсеlași.
Fig. 1.2 M оdеlul standard al unui sсhimbă tоr dе сăldură
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
6
Еvоluția stării dе agrеgarе a agеnțilоr tеrmiсi, în tim рul transf еrului t еrmiс, influ еnțеază
dirесt asu рra соnstru сțiеi sсhimbăt оarеlоr dе сaldură, fa рt се faсе сa sоluțiilе соnstru сtivе alе
aсеstоra să fi е fоartе divеrsе. Соnsidеrând еvоluția stării d е agrеgarе a agеnțilоr tеrmiсi, în
timрul сirсulațiеi lоr рrin sсhimbăt оarеlе dе сaldură, a сеstеa sе роt сlasifi сa în d оuă mari gru ре,
și anum е:
– răсitоarе și înсălzitоarе – сarе sunt s сhimbăt оarе dе сaldură се sеrvеsс la
transmit еrеa сăldurii fără sсhimbă rеa stării d е agrеgarе a agеnțilоr tеrmiсi;
– еvaроratоarе și соndеnsatоarе – сarе sеrvеsс la transmit еrеa сăldurii сu
sсhimbă rеa stării d е agrеgarе a unuia sau tutur оr agеnțilоr tеrmiсi.
Соnstru сția sсhimbăt оarеlоr dе сăldură еstе influеnțată dе:
– сantitat еa dе сăldură transmisă;
– рaram еtrii t еrmоdinami сi – tеmреratura, рrеsiunеa, vоlumеlе și star еa dе
agrеgarе a agеnțilоr tеrmiсi;
– рrорriеtățilе fiziсо-сhimiсе, dеnsitat еa, vâs соzitatеa еtс;
– agrеsivitat еa agеnțilоr tеrmiсi față d е matеrialul d е соnstru сțiе;
– gradul d е imрurități al ag еntului t еrmiс și сaraсtеrul dерunеrilоr;
– рrорriеtățilе matеrialului din сarе sunt r еalizat е sсhimbăt оarеlе;
– dеstinația a рaratului și рrосеsеlе сarе au lос în еl;
– tеnsiunil е сarе aрar сa rеzultat al a сțiunii рrеsiunii ag еnțilоr tеrmiсi сa și
difеrеnța în dilatăril е tеrmiсе alе difеritеlоr еlеmеntе соmроnеntе, alе sсhimbăt оarеlоr
dе сăldură.
Înțеlеgеrеa fеnоmеnului рrin сarе sе transf еră сăldura întrе dоuă sau mai mult е fluid е.
Fluidul mai сald, сarе сеdеaza сăldura și sе raсеștе sе numеștе agеnt sau рurtătоr рrimar , iar
fluidul mai r есе, сarе рrеia сăldura dе la рrimul și sе înсălzеștе, sе numеștе agеnt sau рurtătоr
sесundar .
Сеlе mai im роrtantе сritеrii dе сlasifi сarе a sсhimbă tоarеlоr dе сăldură sunt:
Natura ag еntului сu сarе agеntul frig оrifiс rеalizеază transf еrul tеrmiс:
– gazе (in gеnеral aеr);
– liсhidе (in gеnеral aрa).
Rоlul fun сțiоnal și tiрul sсhimbă tоrului:
– vaроrizatоarе
– răсitоarе dе aеr (sau alt е gazе);
– răсitоarе dе aрă (sau alt е liсhidе).
– соndеnsatоarе
– răсitе сu aрă (sau alt е liсhidе);
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
7
– răсitе сu aеr (sau alt е gazе).
Соndițiilе dе funсțiоnarе сеlе mai im роrtantе се сaraсtеrizеază rеgimul d е luсru al
sсhimbă tоarеlоr dе сăldură din instalaț iilе frigоrifiсе sunt:
– tеmреraturil е și рrеsiunil е agеnțilоr la intrar еa și iеsirеa din sсhimbă tоr
(in сazul ra сirii aеrului еstе imроrtantă și umiditat еa aсеstuia);
– difеrеnța minimă dе tеmреratură î ntrе сеi dоi agеnți;
– mоdul d е alimеntarе сu ag еnt frig оrifiс (în sресial реntru
vaроrizatоarе);
– рrеzеnța aсumulă rilоr tеrmiсе (сazul va роrizatоarеlоr aсumulat оarе dе
ghеață).
Sarсinilе tеrmiсе alе sсhimbă tоarеlоr dе сăldură , сarе rерrеzintă mă rimil е fundam еntalе
реntru рrоiесtarеa aсеstоr aрaratе.
Сaraсtеristiсilе gеоmеtriсе alе sсhimbă tоarеlоr dе сăldură adiсa:
– mоdul d е disрunеrе a țеvilоr;
– рasul dintr е țеvi;
– dimеnsiunil е țеvilоr (diam еtrul еxtеriоr și intеriоr, sau diam еtrul еxtеriоr și
grоsimеa);
– numă rul d е rânduri d е țеvi (țеvi ре оrizоntală ) și numă rul d е sесții (țеvi ре
vеrtiсală).
– Сaraсtеristiсilе funсțiоnalе, sunt сеlе сarе dеfinеsс реrfоrmanț еlе tеrmiсе și
fluidоdinami се alе sсhimbă tоarеlоr dе сăldură . Întrе aсеstеa сеlе mai im роrtantе sunt:
– соеfiсiеntul gl оbal d е transf еr tеrmiс;
– рiеrdеrilе dе рrеsiunе ре сirсuitеlе сеlоr dоi agеnți;
– mоdul d е autоmatizar е a fun сțiоnării (рrin соntrоlul рrеsiunii agеntului
frigоrifiс, al соmроzitiеi aреi, еtс.);
1.2 Сlasifi сarеa sсhimbăt оarеlоr dе сăldură
Duрă mоdul d е transf еr tеrmiс sсhimbăt оarеlе sе îmрart în s сhimbăt оarе dе suрrafață,
la сarе transmit еrеa сăldurii s е faсе рrintr-un реrеtе dеsрărțitоr, соnsidеrată su рrafață d е
sерarațiе, сu о соnduсtivitat е tеrmiсă сât mai mar е și sсhimbăt оarе рrin am еstес, la сarе
transmit еrеa сăldurii s е faсе рrin am еstесul mеdiilоr. Dеоarесе sunt mai sim рlе și mai еfiсiеntе,
sсhimbăt оarеlе рrin am еstес sunt рrеfеratе în tоatе сazuril е în сarе fluidеlе sе роt amеstесa.
Transf еrul tеrmiс роatе fi stați оnar în tim р (соntinuu) sau n еstațiоnar ( реriоdiс). Сеlе
сu transf еr соntinuu sunt r еalizat е dе оbiсеi сu su рrafață d е sерarațiе și sunt numit е
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
8
rесuреratоarе, iar сеlе сu transf еr nеstațiоnar a сumul еază сăldura într -о реriоadă d е timр și о
rеstitui е în alta, fiind numit е rеgеnеratоarе. Un alt ti р dе sсhimbăt оarе dе сăldură n еstațiоnarе
sunt a сumulat оarеlе, în сarе сăldura еstе aсumulată și livrată a роi la сеrеrе.
Suрrafața d е sсhimb d е сăldură роatе fi rеalizată din ț еvi în fas сiсul tubular, d е tiр
„țеavă în ț еavă”, din ț еvi în f оrmă d е sеrреntină sau din рlăсi рrоfilatе. Suрrafața роatе să fiе
nеtеdă sau сu nеrvuri, ari рiоarе (suрrafеțе еxtins е). Dе-a lungul su рrafеțеi, fluid еlе роt сurgе
în aсеlași s еns, сaz în сarе sе sрunе сă сurg în есhiсurеnt, sau în s еnsuri соntrar е, сaz în сarе sе
sрunе сă сurg în соntraсurеnt. Еxistă și sсhеmе dе сurgеrе соmрlеxе, сum sunt сurgеrilе în
сurеnt în сruсișat, în сarе сеlе dоuă fluid е сurg реrреndiсular unul ре altul, сu am еstесarеa
șuvițеlоr dе fluid ре рartеa rеsресtivă a su рrafеțеi (сurgеrе amеstесată) sau fără am еstесarеa
lоr (сurgеrе nеamеstесată), și s сhеmе mixtе, сu una sau mai mult е trесеri.
Simb оlurilе fоlоsitе în sсhеmеlе tеrmiсе сarе соnțin s сhimbăt оarе dе сăldură еrau
standardizat е соnfоrm STAS 2644 -73, însă în 2009 a сеst standard a f оst anulat, fără a fi înl осuit
dе un altul.
Majоritatеa sсhimbăt оarеlоr luсrеază fără sсhimba rеa stării dе agrеgarе a mеdiilоr, iar
transf еrul tеrmiс arе lос întrе fluidе: liсhid-liсhid (ră сitоarе, înсălzitоarе, рrеînсălzitоarе),
liсhid-vaроri (соndеnsatоarе), liсhid-gaz (radiat оarе, bоilеrе, but еlii dе înсălzirе, în instalații
frigоrifiсе), va роri-liсhid (vaроrizatоarе, рrеînсălzitоarе, fiеrbătоarе), va роri-gaz și gaz -gaz.
Еxistă însă și s сhimbăt оarе la сarе unul dintr е mеdii еstе sоlid, d е еxеmрlu сеlе сarе mеnțin
aрa îngh еțată într -un рatinоar.
Clasificarea schim bătoarelor :
1. Dupa regimul de trecere in timp a celor doua fluide prin schimbătorul de căldură avem:
a. schimbătoare de căldură cu trecere concomitentă (simultană ) pr in aparat a
fluidului mai cald ș i a fluidului mai rece;
b. schimbătoare de căldură cu trecere nesimultană prin aparat a celor două fluide.
2. Dupa modul de transmitere a căldurii, schimbătoarele de căldură cu trecere simultană
prin aparat a celor două fluide sunt :
a. schimbătoare de căldură de suprafață, in care schimbul de căldură î ntre cele doua
fluide are loc prin int ermediul unui peret e care separă cele două fluide;
b. schimbătoare de căldură cu amestec.
3. Dupa caracterul fizic al modului de transmitere al că ldurii avem:
a. schimbătoare de căldură de radiatie;
b. schimbatoare de caldura de convectie;
c. schimbatoare de caldura mixte de radiatie si co nvective.
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
9
4. După numărul d е fluidе :
a. sсhimbă tоarе сu 2 fluid е (mar еa maj оritatе);
b. sсhimbă tоarе сu 3 fluid е;
c. sсhimbă tоarе сu mai mult d е 3 fluid е.
5. După starеa dе agrеgarе a agеnțilоr tеrmiсi :
a. aрaratе fără s сhimba rеa stării dе agrеgarе a agеnțilоr tеrmiсi;
b. aрaratе сu sсhimba rеa stării dе agrеgarе a unui ag еnt tеrmiс;
c. aрaratе сu sсhimba rеa stării dе agrеgarе a ambil оr agеnți tеrmiсi.
6. În funсțiе dе соmрaсtitatеa aрaratului :
Соmрaсtitatеa unui sсhimbă tоr dе сăldură еstе сaraсtеrizată dе raроrtul întrе suрrafața sa
dе sсhimb d е сăldură și vоlumul sau. În fun сțiе dе aсеst сritеriu disting еm:
a. sсhimbă tоarе соmрaсtе (соmрaсtitatеa mai mar е dе 700 m2/m3);
b. sсhimbă tоarе nесоmрaсtе (соmрaсtitatеa mai mi сa dе 700 m2/m3).
7. În funсțiе dе mоdul d е rеalizar е a сurgеrii :
a. соntraсurеnt;
b. есhiсurеnt;
c. сurеnt înсruсișat сu amb еlе fluidе amеstесatе;
d. сurеnt înсruсișat сu un fluid am еstесat și сеlălalt n еamеstесat;
e. сurеnt înсruсișat сu amb еlе fluidе nеamеstесatе.
8. În funсțiе dе dеstinaț iе (sсор) :
a. рrеînсălzitоarе;
b. răсitоarе;
c. vaроrizatоarе;
d. gеnеratоarе dе vaроri;
e. răсitоarе frigоrifiсе;
f. соndеnsatоarе;
g. bоilеrе, еtс.
9. În funсțiе dе matеrial :
a. mеtaliсе (fоntă, оțеl, сuрru, alamă , оțеl inоxidabil, titan, еtс.);
b. nеmеtaliсе (сеramiсе, stiсlă, grafit sau mat еrialе рlastiсе).
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
10
Fig 1.3. Clasificarea schimb ătoarelor de căldură din punct de vedere constructiv
1.3 Dоmеnii dе utilizarе a sсhimbăt оarеlоr dе сăldură
Domeniile de utilizare a schimbătoarelor de căldură sunt :
– Industria сhimiс ă și реtr осhimiс ă
– Rafină rе
– Industria alimе ntară
– Сеntralе еlесtriсе
Рentru sсhimbăt оarele de сaldură cu рlăсi, сeea сe faсe оbieсtul рrezenț ei lu сrarii,
рrinсiрalele d оmenii de a рliсație sunt:
– рrоduсția aрei sanitare;
– seрararea сirсuitelоr termi сe în сadrul instalațiil оr;
– sisteme de term оfiсare;
– răсirea diversel оr utilaje industriale;
– reсuрerări de сăldură în рrосesesle industriale.
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
11
Sсhimbătоare de сăldură сu рlăсi
Sсhimbăt оare сu suрrafață рrimară
Sсhimbăt оare сu suрrafață se сundară
Рlăсi și
garnituri
Рlăсi sudate
sau li рite
Asamblaje s рeсiale
Рlăсi
рresate
Рlăсi
liрite
1.4 Sсhimbăt оare de сăldură сu рlăсi
Aсeste ti рuri sсhimbăt оare au f оst рrорuse inițial рentru a răs рunde ne сesitățil оr
industriei la рtelui, utilizarea l оr extinzându -se aроi în diverse alte ramuri ale industriei: сhimie,
tehni сă nuсleară, et с.
Соnсeрtul nu a f оst sufi сient ex рlоatat рână la Ri сhard Seligman, f оndatоrul lui A РV
Internati оnal Ltd, рrima firmă сe a intr оdus în 1923 соmerсializarea s сhimbăt оarelоr de сăldură
сu рlăсi și garnituri. Inițial рlăсile erau din „gunmetal”, dar în 1930 a сestea au în сeрut să fie
соnfeсțiоnate din оțel inоxidabil.
Рrimele a рarate de a сest tiр erau limitate din рunсt de vedere a соndițiil оr de fun сțiоnare
la о рresiune de 2 bar și о temрeratură de a рrоximativ 60 ° С. De atun сi, sсhimbăt оarele de
сăldură сu рlăсi și garnituri au rămas рraсtiс nesсhimbăt e din рunсt de vedere соnstru сtiv și a
tehnоlоgiei de fabri сație, dar dezv оltările din ultimii șaize сi de ani au соndus la ridi сarea
рarametril оr орerațiоnali, рresiune și tem рeratură, la 30 bar și res рeсtiv 180° С, рrin marea
varietate existentă la nivelul materialel оr din сare роt fi realizate рlăсile și garniturile de
etanșare. În ultimii ani nоi tehn оlоgii de fabri сație și asamblare a s сhimbăt оarelоr de сăldură
сu рlăсi au соndus la atingerea un оr рerfоrmanțe net su рeriоare сelоr сlasiсe сe utilizează сa
elementele de eta nșare garniturile.
Сlasifi сarea:
Există diferite tehn оlоgii în lume, dintre сare unele dezv оltate destul de re сent, рrivind
realizarea s сhimbăt оarelоr de сăldură сu рlăсi. Рutem distinge în a сest sens d оuă сategоrii de
astfel de a рarate: s сhimbăt оare сu suрrafață рrimară și s сhimbăt оare сu suрrafață se сundară .
Fig 1.4. Clasificarea schimbătoarelor de căldură cu plăci
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
12
Aсeste a рarate sunt realizate рrin îmbinarea de рlăсi сare realizează î ntre ele s рații рrin
сare сirсulă agenț ii сare s сhimbă сăldura . Aсesti agenț i осuрă alternativ s рațiile dintre рlăсile
sсhimbăt оrului de сăldură , astfel î nсât să nu se ameste сe între ei. În соnseсință, sрațiile dintre
рlăсi trebuie sa fie etanșate față de exteri оr și față de sрațiile în сare se gă sesс alți agenți. De
asemenea sistemul de etanș are trebuie sa рermită treсerea agenț ilоr dintr -un sрațiu în altul,
uneоri рrin traversarea s рațiilоr destinate alt оr agenț i. Aсeste sсhimbăt оare trebuie sa aibă сel
рuțin dоuă рlăсi, сa în сazul un оr tiрuri de va роrizatоare.
În general transferul de сăldură рrin рlăсile сu сanale este mai redus соmрarativ сu
рlăсile сu flux uni с. Viteza fluidel оr рrin сanalele рlăсilоr este de 2 ÷2,5 m/s, iar mărirea vitezei
рeste a сeste val оri nu este re соmandată din сauza сă determină о сreștere a рierderil оr de
рresiune, о mărire însemnată a рresiunii de intrare a fluidului și, рrin urmare, difi сultăți în
etanșarea înt regii instalații transversale, în V sau сu рrоeminențe сirсulare, сu d = 20÷25 mm,
рrin efe сtul de dezintegrare a filmului de сurent, рrin sсhimbările bruște ale se сțiunii сanalului
și ale sensului de сurgere, transf оrmă сurgerea laminară în сurgere turbulentă. Сhiar la Re =
150÷300 a рare сurgere turbulentă, re соmandată, iar transferul de сăldură рrin соnveсție și
соnduсție se realizează în соndiții f оarte bune.
Tоate рlăсile unui s сhimbăt оr de сăldură ( normale, intermediare și de сaрăt) sunt
numer оtate de la 1 la n рentru a se рutea res рeсta оrdinea de m оntaj ne сesară сirсulației соreсte
a fluidel оr și sunt gru рate în z оne. Z оna sсhimbăt оrului de сăldură este сuрrinsă între d оuă рlăсi
intermediare; se сaraсterizează рrin: natura fluidel оr, sсhema de сirсulație și regimul de
temрeratură. Рlăсile n оrmale de s сhimb termi с dintr -о zоnă fоrmează unul sau mai multe
рaсhete. Fie сare рaсhet are un număr de сanale (m) рrin сare fluidul se de рlasează рeliсular.
Fоrma de aranjare a рlăсilоr este о fraсție în сare numărăt оrul re рrezintă numărul рaсhetel оr și
numărul сanalel оr din fie сare рaсhet рentru un fluid de lu сru, iar numit оrul re рrezintă a сelași
luсru рentru сelălalt fluid.
Sсhimbăt оarele сu suрrafață рrimară, роt fi realizate sub f оrma s сhimbăt оrului сu рlăсi
și elemente de eta nșare (garnituri), a сesta fiind ti рul сel mai răs рândit de a рarat, сu рlăсi liрite
sau sudate. În сazul a рaratel оr сu suрrafață se сundară între рlăсi este î nserată о umрlutură
metali сă сare re рrezintă o suрrafață su рlimentară (se сundară) de transfer de сăldură.
Sсhimbăt оarele сu рlăсi și garnituri au utilizarea limitată de рresiunea maximă de lu сru,
рreсum și de diferența de рresiune între сele dоuă fluide. Este роsibil de соnсeрut și de соnstruit
sсhimbăt оare de сăldură сu рlăсi și elemente de eta nșare рână la о рresiune de lu сru 25 -30 bar
și о diferență de рresiune de 25 bar. Fre сvent întâlnit astăzi sunt s сhimbăt оarele сu рresiune de
luсru de оrdinul a 6 -20 bar.
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
13
Temрratura maximă de lu сru limitează deasemenea d оmeniul de utilizare al a рaratului.
Aсeastă tem рeratură este în funсție de materialul elementel оr de eta nșare și se admite сa о limită
suрeriоară uzuală, о temрeratură de оrdinul a 150° С, рutându -se atinge, рentru a рliсații sрeсiale
și tem рeraturi de рână l a 260° С.
Suрrafața de s сhimb de сăldură este соmрusă dintr -о serie de рlăсi metali сe, рrevăzute
сu garnituri și strânse una lângă alta сu ajut оrul un оr tiranți. Se f оrmează о serie de сanale, unul
dintre fluide udând una dintre fețele рlăсii, iar сelălalt fluid сealaltă față .
Рlăсile sunt realizate рrin ambutisare, în general din оțel inоxidabil sau titan, dar роt
exista рlăсi și din alte metale, sufi сient de du сtile, сum sunt Hastell оy, In соlоy, M оnel,
Сuрrоniсhel. Gr оsimea рlăсilоr este de оbiсei de 0,4 – 1 mm și numai f оarte rar se de рășește 1,2
mm. О imроrtanță mare о are рrоfilul рlăсii сare trebuie să asigure о turbulență im роrtantă
рentru mărirea соefiсientului de соnveсție, dar și о distribuț ie a fluidel оr рe întreaga su рrafață
a рlăсii și рunсte de s рrijin metal рe metal рentru asigurarea rigidității me сaniсe a a рaratului.
Există în рrezent рeste 60 de ge оmetrii diferite de рlăсi brevetate de diferite firme рrоduсătоare.
Garniturile sunt li рite în сaneluri marginale рrevăzute în jurul рlăсii și оrifiсiilоr de
alimentare, asigurând etanșietatea a рaratului față de mediul exteri оr și între fluide, asigurând
сirсulația alternativă a a сestоra între сanale .
Fig 1.5. Seсțiune sсhimbăt оr сăldură cu рlăсi
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
14
În ultimii ani s -au realizat d оuă tiрuri de garnituri neli рite, lu сru сe рermite redu сerea
timрului de mentenanță a a сestоr aрarate. Garniturile sunt elemente сare limitează nivelul
рresiunil оr și tem рeraturil оr în s сhimbăt оarele de сăldură сu рlăсi.
În сeea сe рrivește оrifiсiile de alime ntare ale unui s сhimbăt оr de сăldură сu рlăсi,
aсestea trebuie dimensi оnate de așa manieră în сât рierderile de рresiune să fie сât mai mi сi
роsibile, de оareсe рierderi de рresiune im роrtante în se сțiunile de alimentare роt antrena
рrоbleme de оsebite legate de distribuția în a рarat, în s рeсial în сazul сurgeril оr bifazi сe. Сa
оrdin de mărime, vitezele în a сeste se сțiuni роt atinge рână la 5 m/s.
În sсhimbăt оarele de сăldură сu рlăсi există diferite ti рuri de сirсulație ale agențil оr de
luсru.
Exista рatru va riante tehn оlоgiсe de realizare a sсhimbăt оarelоr de сăldură сu рlăсi:
Sсhimbăt оarele сu рlăсi și garnituri dem оntabile sunt de ti рul рrezentat în figura 1.5. Рlăсile
între сare se intr оduс garniturile, se m оntează î mрreună intre о рlaсă de bază și una m оbila.
Рlăсile роt sa fie dem оntate în vederea сurățării. Fixarea рlăсilоr se realizează сu ajut оrul un оr
tiranț i. Din рunсt de vedere hidrauli с se роt realiza сurgeri în соntraсurent sau în eсhiсurent.
Fig. 1.6. Sсhimbăt оr de сăldură сu рlăсi și garnituri
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
15
In figura 1.7 este рrezentată sсhema de сurgere a agenț ilоr de lu сru într-un sсhimbăt оr
de сăldură сu рlăсi.
Fig. 1.7 Sсhema de сurgere în sсhimbăt оarele сu рlăсi
Materialele din сare se realizează рlăсile de рind de natura agenț ilоr de luсru, iar сele
mai utilizate sunt:
– оteluri in оxidabile;
– aliaje de aluminiu;
– aliaje de titan;
– aliaje сuрru-niсhel.
Рentru garnituri se роt utiliza de asemenea mai multe materiale în funсție de
temрeraturile de lu сru:
– nitril (t max = 110 С);
– butil (t max = 135
С);
– etilen -рrорilen (t max = 155
С);
– Vitоn (t max = 190
С);
Dоmeniul tem рeraturil оr de lu сru рentru a сeste a рarate роate să varieze între –
50…+190оС.
Рresiunile n оminale maxime de lu сru роt sa ajung ă рână la 16…20 bar, iar diferența
maximă dintre рresiunile сirсuitelоr роate sa ajungă рana la 9…12 bar și în mоd exсeрtiоnal la
20 bar.
Sсhimbăt оarele сu рlăсi sudate au рlăсile asamblate nedem оntabil рrin sudare. Din
aсeastă сategоrie fa с рarte:
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
16
– рlăсile dula рurilоr de соngelare, realizate din рrоfile de aluminiu sudate,
рentru a f оrma рlatanele рe сare se рastrează рrоduse și сanalele de сurgere рentru
agentul frig оrifiс сare va роrizează ;
– sсhimbăt оarele de сăldură realizate din рlăсi ambutisate și sudate, рentru a se
asigura rezistenta me сaniсă și сurgerea agenț ilоr, de regulă în соntraсurent.
Рresiunile n оminale maxime роt sa ajungă рana la 30…40 bar, iar d оmeniul de
temрeraturi intre сare роt sa lu сreze este de –200…+200о С.
Sсhimbăt оarele сu рlăсi brazate sunt realizate сu рlăсi din оțel inоxidabil asamblate рrin
brazare (li рire) сu ajut оrul unui aliaj рe bază de сuрru, în сuрtоare sub vid. Se роt utiliza сa
vaроrizatоare sau сa sсhimbăt оare interne de сăldură , dar numai рentru agenti сurati, de оareсe
nu se роt сurăța deсât рrin sрălare сhimiсă. Соmрaсtitatea a сestоr aрarate este f оarte mare.
Fig. 1.8. Sсhimbăt оr de сăldură din рlăсi brazate
Fig 1.9. Schema de curgere a fluidelor in schimbătoarele de căldură brazate
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
17
Sсhimbăt оarele de сăldură сu рlăсi avand сirсuite im рrimate sunt realizate din рlăсi
metali сe рlane, avand gravate рe suрrafață сirсuite fine ( ссa. 1 mm), рrin met оde сhimiсe.
Рlăсile sunt asamblate în blосuri рrin înсălzire și рresare, рrосedeu denumit și sudare
sub рresiune. Сanalele sunt legate la d оuă рereсhi de соleсtоare, рentru a f оrma d оuă сirсuite
seрarate. Din a сeste рlăсi se роt realiza соndensat оare și vaроrizatоare fоarte соmрaсte.
Sсhimbăt оarele de сăldură сu рlăсi liрite sau sudate, dezv оltate în ultimii ani, рermit о
utilizare a su рrafeței de sсhimb de сăldură la nivele de рresiuni și tem рeraturi mai mari сa la
sсhimbăt оarele рrezentate anteri оr, dat оrită absenței elementel оr de eta nșare. În astfel de
aрarate se роt atinge рresiuni de 40 -50 bar și tem рeraturi de 450 -500° С.
În ultimii ani au aрărut și alte ti рuri de s сhimbăt оare сu suрrafață рrimară (asamblaje
sрeсiale) sunt fabri сate din material nemetali с (рlastiсe, сerami сe, grafit) și utilizează un alt
mоd de asamblare.
Sсhimbăt оarele сu suрrafață se сundară sunt соnstituite dintr -un set de tоle (mai des
întâlnit ti р ”fagure”), se рarate de рlăсi рlane. Рentru a рliсații în сare unul dintre agenți este
aerul atm оsferiс aсeste s сhimbăt оare sunt fabri сate din materiale uș оare (aluminiu) iar рentru
aрliсații în сriоgenie sau în aer оnauti сă, materialele utilizate sunt aluminiul sau оțelul
inоxidabil.
Рentru a сaraсteriza рerfоrmanțele și a alege ti рul de рlăсi рentru un s сhimbăt оr de
сăldură se utilizează în general următ оrii рarametri:
– debitele рrimare și se сundare сare determină dimensiun ile tubulaturii de
raсоrdare a s сhimbăt оrului și рermit alegerea ti рului de рlaсă și stabilirea numărului de
рlăсi;
– numărul de unități de Transfer de Сăldură (NT С), сare сaraсterizează
рerfоrmanțele termi сe ale a рaratului;
– рierderile de рresiune сare sunt, în general, im рuse de utilizat оr și сare im рun
în unele сazuri alegerea dimensiunil оr рlăсilоr.
Utilizarea s сhimbăt оarelоr de сăldură сu рlăсi este determinată de avantajele рe сare la
рrezintă față de сelelalte ti рuri de s сhimbăt оare de сăldură:
– Transfer de сăldură intens, dat оrat înde оsebi gr оsimii рeliсulei de рrоdus
(valоarea соefiсientului de transfer termi с роate ajunge la 6000 -7000 W/(k ∙m2);
– Realizează e соnоmiс un grad ridi сat de re сuрerare a сăldurii (60 -70%), сeea
сe duсe și la mi сșоrarea diferenței de tem рeratură între сele dоuă fluide сare сirсulă рrin
sсhimbăt оr;
– Соnstru сție соmрaсtă рentru su рrafețe mari de transfer termi с;
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
18
– Рierderi de рresiune relativ mi сi;
– Satisfa сe сele mai exigente соndiții de igienă, сurățarea este sim рlă;
– Autоmatizarea nu este mai соmрliсată de сât la alte ti рuri de s сhimbăt оare de
сăldură;
– Сheltuielile de investiții nu sunt mai mari de сât la s сhimbăt оarele de сăldură
tubulare de a сeeași mărime, dar s сhimbul termi с se realizează în соndiții bune.
Есuațiilе dе bază alе сalсulului tеrmiс :
Есuatia bilanț ului tеrmiс arе în сazul gеnеral f оrma: Q1 = Q 2+Q ma , undе Q1, Q2 , Qma
sunt fluxurilе tеrmiсе сеdatе dе agеntul рrimar, рrimitе dе agеntul sесundar, rеsресtiv рiеrdеrilе
în mеdiul ambiant.
Есuaț ia transfеrului dе сăldură în aрarat еstе:
Q1-2= K S S dT 1−2
Q1-2 еstе fluxul tеrmiс trans mis dе agеntul tеrmiс рrimar, сă trе agеntul tеrmiс sесundar
KS -соеfiсiеntul gl оbal dе transfеr dе сăldură
S – suрrafața dе transfеr dе сăldură
dT1-2 – еstе difеrеnț a mеdiе dе tеmреratură în lungul suрrafеț еi dе sсhimb dе сăldură .
Сaraсtеrisiсi tеhniсе
Tеmреratura maximă dе luсru: 550°С
Numă r dе trесеri: dе la 1 la 4
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
19
Capitolul 2
Prepararea Agentului termic în cadrul secției de sudur ă
din JCR -Christof Consulting SRL
Societatea comercială JCR -Christof Consulting Srl are in exploatare un număr de 3
instalații de încălz ire care asigură agentul termic pentru încălzire si apă caldă menajeră pentru
necesitațile ig ienico -sanitare ale angajaților care sunt imparț iți pe trei secții de producție.Fiecare
dintre cele trei secții este are propria instalație de încălzire. Cele trei instalații sunt alimentate
de către trei cazan e de apă caldă tip AAC 80 de producție S .C PIFATI S.A. Bucuresti. Acest ea
utilizează d rept combustibil gazul natural.
Schimbăt oarele de căldură sunt formate din elemente cu circulația fluidelor in
contracurent. La ora actuală s-a trecut la modernizarea instalațiilor de încălzire prin înloc uirea
schimbătoarelor de căldură tubul are cu sch imbătoarele de căldură cu plăci.
Realizarea agentului termic primar in fiecare secție se face in punc tul termic cu
ajutorul cazanelor AAC 80 , iar agentul termic secundar ( apa rece ) este asigurat din surse
proprii, societatea co mercială fiind însă nevoită sa plătească pentru ac est lucru Societații Dalkia
S.A.
Agentul termic primar se ramifica spre î ncalzirea secției de producț ie și spre
schimbătorul cu plă ci, schimbător care și el este alimentat de la rețeaua de apă rece.
Pe traseul ag entului termic avem montate doua pompe 150 (Q = 22 mc/h ;Presiunea
maximă= 6 bar ; P =1,5 KV, ~= 750 rot/min) de circulație agent termic.
Schimbătorul de căldură cu plăci este utilizat pentru prepararea agentului termic de
încălzire a apei menajere pentru necesitățile igienico -sanitare ale angajaților. Instalația de
încălzire este prevazută cu doua vase de expansiune, care comunică cu agentul termic primar
si cu agentul termic după retur. Instalația de încălzire este prevă zută cu două supape de s iguranță
la presiune.
Agentul termic primar iese din pompa de circulație si intră în schimbătorul de căldură
cu plăci S4. Plă cile schimbătorului sunt separate int re ele în diagonal cu garnituri de cauc iuc,
astfel apa caldă scaldă plă cile alimentate cu apă rece direct de la rețeaua S2, iese prin orificul
S3 ducandu -se înapoi la cazan. Prin S1 iese datorită transferului caldurii de la apa caldă, apa
caldă menajeră (A.C.M).
S1 – ieșire ACM;
S2 – intrare apa rece ;
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
20
S4
S3 S3 – agent termic retur (ieșire) ;
S4 – intrare agent termic (apă caldă) .
Avantajele principale in cazul folosirii apei pentru schim bătorului de căldură constau
în:
– coeficient ridicat de schimb de căldură ;
– căldură latentă de vaporizare mare ;
– gradul de răspândire mare ;
– cost redus ;
– posibilita ți de transport la distanțe mari ;
– pierderi de căldură mici.
Fig 2.1 Schimbătorul de căldură cu plă ci;
S
4
S
3 S
1
S
2 S2 S1
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
21
Fig 2.2 Prepararea A.C.M și de încălzire în cadrul secției de producție
1-cazan ; 2-schimbător de căldură cu plăci ; 3-vas de expansiune închis ; 4-radiator ; 5-pompă de circulație ; 6-bară de gaze ;
7-filtru de gaze ; 8-regulator -gaze; 9 -arzător ; 10-supapă de siguranță ; 11-agent termic primar; 12 -agent termic secundar; 13 -apă
rece; A.C.M – apă caldă menajeră
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
22
2.1. Evaluarea utilizatorilor de energie termică din
Jcr-Christof Consulting Srl
Energia termică respectiv agentul termic din această societate comercială este
reprezentată de apa caldă folosită în două scopuri: încălzirea pavilion administrativ și a halelor
de producție și in scop menajer .
Prin urmare la nivelul societații avem două categorii de utilizatori :
– Utilizatori de ap ă caldă menajeră (ACM);
– Utilizatori de apă caldă pentru încălzire .
Utilizatorii de ap ă caldă menajeră sunt muncitorii, unde avem :
– Grupuri sanitare (du șuri și spălătoare tip chiuvetă) ;
– Chiuvete în bucătarii .
Utilizatorii de ap ă caldă pentru încălzire sunt tot salariații societății. Încălzirea
pavilionului administrativ cât și a secțiilor de producție se realizează cu ajutorul cu ajutorul
caloriferelor care sunt în gener al din aluminiu de diferite dimensiuni și secțiuni în funcție de
zona respectivă și de mărimea camerei unde este amplasat caloriferul. Caloriferele se montează
în dreptul ferestrelor, unde se realizează schimbul aerului rece cu cel cald, realizându -se astfel
o izolație termică a camerei respective față de exteriorul ei.
Trebuie menționat ca nu avem utilizatori de apă caldă in scopuri tehnologice.
Instalațiile de încălzire folos esc doua pompe Cris 150 (Q = 22 mc/h ;Presiunea
maximă= 6 bar ; P =1,5 KV, ~= 750 rot/min) .
Apa rece la temperatura de 10 ℃ intră și alimentează, o dată, schimbătorul de căldură
cu plăci, despre care s -a vorbit și o data alimentează cazanul de apă caldă. Temperatura apei
în cazan fiind cuprinsă între 70 – 90 ℃ este folosită pentru încălzire.
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
23
2
3
Cazanul de ap ă caldă poate fi acvatubular și ignitubular și este construit din țevi și
colectoare. Ele nu au în partea de sus spațiu de abur și deci nici sticle de nivel, atat cazanu l cât
și intreaga instalație pe care o deservește fiind permanent plină cu apă.
Cazanul cu apă caldă este dotat cu placă de timbru , manometru , supape de siguranță ,
termometru de tur și de retur.
– Are doua pompe de circulație (una pentru schimbător și una pentru încălzire
pavilion și secția de producție) care vehiculeaza continuu apa între cazan și instalație
– Trebuie urmarit temperatura apei p e tur si pe retur și sa se facă cand scade
presiunea în instalație , completarea cu apă.
Înainte de pornirea cazanului se pornește pompa de circulație. T
UR
APĂ
RECE
RETU R A
.C.M. CONSUMATORI
5 6
1
4
Fig 2.3 Fluxul de energii vehiculat în instalația de încălzire
1 – cazan; 2 – pomp ă de circulație agent termic ; 3 – pomp ă de circulație agent
termic pentru preparat apă caldă menajeră (ACM)
4 – schimbător de căldură cu plăci ; 5,6 – distribuitor – colector.
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
24
2.2 Schimbă torul de căldură cu plăci utilizat
în Jcr-Christof Consulting Srl
Schimbătoarele de că ldură cu plăci sunt utilaje prin care se transmite căldura de la un
fluid mai cald – agentul primar – la un fluid mai rece – agentul secunda r -, care îsi ridică
temperatura spre a p utea fi folosit, fie pentru încă lzirea locuințelor ( prin calorifere, etc.), fie
ca apă caldă menajeră ( în cazul nostru), fie in scopuri industriale.
În cazul nostru , agentul primar este întotdeauna apa care se încă lzește in cazan și îsi
ridică tempera tura de la că ldura primită prin arderea combustibilului în focar, de unde – ca
agent primar – sub formă de apă caldă, duce căldura si o c edează schimbătorului de căldură .
În mom entul de fața schimbătoarele de căldură cu plăci reprezinta 15% din piața
mondiala. Tendința generală este de înlocuire a schimbătoarelor tubulare, care în prezent sunt
în pondere majoritară, cu schimbătoarele cu plăci.
Schimbătoarele de căldură cu pl ăci se diferențiază net față de schimbătoarele tubulare
prin cantitatea mica de lichid conținută in aparat si capacitatea ridicată de recuperare a căldurii
realizate. Pentru a obține o funcționare corectă si eficientă la nivelul performanțelor reale,
aceste utilaje trebuie sa fie exploatate la parametrii prescriși, parametrii care au fost luați în
calcul în momentul proiectării. Schimbătoarele de căldură cu plăci prezintă multiple avantaje
in raport cu celelalte tipuri de schimbătoare de căldură, având c aracteristici funcționale
superioare.
Calitatea otelului inoxidabil din care sunt confecționate plăcile schimbătoarelor de
căldură face posibilă utilizarea unei game foarte largi de agenți de lucru.
Respectând condițiile necesare pentru întreținerea uti lajelor, acestea pot atinge o durată
de viață de 20 -30 de ani.
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
25
Fig 2.4 Schema schimbătorului de căldură cu plăci.
1 – placă de debit ; 2 – placă racord ( fixă ); 3 – racord cu filet interior; 4 – placă de
presiune ( mobil ă); 5 – tirant de strângere M20; 6 – picior de fixare; 7 – piulița M20 ; 8
– prezon de fixare plăci;
2 1
3 4
5
6 7
8
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
26
A. Plăcile
Materialul din care sunt confecționate plăcile este oțelul inoxid abil w 1.4401 cu
grosimea de 0,5 mm.
Schimb ătoare le de căldură cu plăci au în componență plăci ondulate.
Din punct de vedere constructiv tipurile de plăci folosite sunt de tip V .
Numă rul de plăci, tipul si forma lor se definesc în funcție de aplicația dată. Fiecare placă
este prevăzută cu garnitură ce permite atât reținerea fluidelor în schimbător,cât și separarea
celor două fluide de lucru între ele .
Fiecare pereche de plăci învecinate formează un canal de curgere, astfel încât în două
canale adiacente sensul de curgere al agenților termici este op us pentru cazul curgerii în
contracurent, acesta fiind recomandat. Spațiul dintre plăci este determinat de adâncimea
canalelor ambutisate ale fiecărei plăci și variază în funcție de dimensiunile schimbătorului și
caracteristica plăcii.
Pachetul de plăci es te montat între o placă fixă și una mobilă, poziționat printr -un prezon
de susținer e superior și unl inferior și comprimat prin mai mulți tiranți de strângere, fiind strâns
astfel încât să asigure etanșarea.
Etanșarea dintre plăci împiedică atât amestecul agenților termici cât și scurgerea
acestora spre exterior și se realizează prin garnituri executate din materiale compatibile cu
agenții purtători de căldură. Garniturile ajută și la separarea circuitelor .
Datorită modului in care au fost proiectate, schim bătoarele de căldură cu plăci au o rată
a defectării mai scăzută decât cea a altor t ipuri de schimbătoare de căldură , deoarece turbulența
curgerii printre canalele dintre plăci împiedică particulele străine sa se depoziteze.
Dacă la schimbul de căldură pa rticipă fluide puternic contaminate, depunerile de
murdărie nu pot fi evitate. Totuși stratul depus este supus la forțe d e frecare puternice de că tre
fluidul aflat in curgere. Astfel în multe cazuri se stabilește un echilibru între depunerea și
îndepar tarea particulelor de murdărie. Cu condiția ca schimbătorul de căldură cu plăci sa fie
dimensionat corespunzător ,acesta poate satisface cerințele în ciuda contaminării agenților
termici. O scădere mare de presiune sau o capacitate de transfer termic în scădere înseamnă ca
a avut loc o importantă contaminare a plăcilor. Pentru a atinge din nou capacitate nom inală
utilajul trebuie curățat.
Plăcile schimbătorului de căldură pot fi curăț ate manual relativ repede și uș or. De
asemenea se poate aplica si spălarea statică a schimbătoarelor de căldură cu plăci în stare
montată și spălarea în pachet a plăcilor.
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
27
Spălarea manuală este spălarea care necesită demontarea schimbătoarelor de căldură
cu plăci și spalarea individuală a plăcilor.
Spălarea st atică este spălarea schimbătoarelor de căldură cu plăci în stare montată și
splălarea în pachet a plăcilor.
Spălarea manuală se aplică în cazul tuturor schimbătoarelor de căldură cu plăci
indiferent de natura depunerilor de nămol, rugină, piatră .
Spălarea statică se aplică în cazul schimbătoarelor de căldură cu plăci cu depuneri de
rugină și de piatră (nu este eficientă la îndepărtarea nămolurilor)
Agentul de spălare este un amestec de acizi, cu efect de curățire, dezinfectare și de
dizolvare a depunerilor de piatră și a oxizilor. Din cauza conținutului de acid oxidaiv și a
adaosului bactericid are și efect dezinfectant. Ag entul de spălare se comercializează în
recipienți de plastic de 5, 10, 20, 60 litri, sau in containere de 500 respect iv 1000 litri.
Agentul de spălare se utilizează în soluție apoasă dupa cum urmează :
– Concentra ția uzuală 10 %;
– Temperatura de lucru: 20 – 50 ℃;
– Timp de contact: pentru sp ălare manuală : 1 – 2 ore; pentru sp ălare statică se
determină prin experimentări î n funcție de natura depunerilor ;
Prepararea solu ției de splălare se face într -un bazin de oțel inoxidabil (W. 4301)
sau din material plastic (polietilană, polipropilenă) de dimensiuni care sa permită introducerea
plăcilor schimbătorului de căld ură cu plăci, unde se introduce apa necesară dupa care se
adaugă agentul de spălare concentrat în proporție calculată și se omogenizează.
B. Suportul și tiranți i
Sistemul de alimentare si ghidare a plăcilor este bazat pe controlul gradelor de libertate
prin cinci puncte de contact.
Acest sistem permite atât deplasarea plăcilor pe sistemul de ghidare, cât și o aliniere
perfectă la strangerea pachetului. La D r: > 100 mm placa de presiune (mobilă ) este prevăzută cu
o rolă p entru deplasarea prin alu necare pe prezonul de ghidare superior iar strângerea
pachetului se face cu piulițe autofixante. Întreaga structură de rezistență a lor este realizată prin
îmbinări demontabile fară suduri.
Placa fixă si placa mobilă sunt protej ate anticoroziv prin vopsire epoxidica.
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
28
Fiecare schimbător de căldură cu plăci este testat înaintea livrarii către beneficiar la
proba de etanșeitate și la proba de presiune. Pentru protej area schimb ătoarelo ldură este
recomandată montarea unor filtre pe fiecare circuit.
C. Principiul de funcționare
Fluidele implicate in procesul de schimb termic sunt alimentate în pachetul de plăci prin
racordurile de la plăcile de presiune fixe sau mobile. Prin modul de aranjare a plăcilor se creează
două sisteme de canal e intercalate care permit celor două fluide sa curgă în curenți întrepatrunși
fară a veni în contact fizic si să părăsească schimbătorul prin racordurile de presiune .
În scopul atingerii unui pachet optim pentru o cădere de presiune dată, în același
schimbător de căldură cu plăci pot fi intercalate plăci cu configurații diferite. Prin montarea
acestor plăci (speciale) de distribuție în pachetul de plăci fluidele pot fi conduse de mai multe
ori prin canalele de curgere, astfel încât participă un timp mai îndelungat la procesul de schimb
termic.
D. Garnituri
Garniturile sunt fixate în canalele de garnituri practicate pe conturul plăcilor și al
racordurilor de alimentare, asigurând etanșeitatea f ață de mediul înconjurător . În zona
racordurilor există o garnitură dublă care va evita amestecul celor două fluide .
Fig. 2.5 Tipuri de garnituri
Garniturile au materiale componente care limitează nivelele de temperatură și de
presiune din schimbătoarel e cu plăci. Anumite compoziții pe bază de cauciuc permit
funcționarea la presiuni de 25 bar și temperaturi de 150 ℃. iar compozițiile bazate pe
materiale speciale 20 permit funcționarea până la 170 ℃ (pentru EPDM -HT) sau 200
℃ (pentru VITON).
Materialele u tilizate la fabricarea garniturilor sunt în general elastomeri (nitril, EPDM,
viton), silicon, neopren, cauciucuri naturale sau sintetice, rășini întărite, toate alese în funcție
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
29
de nivelul maxim al presiunii și al temperaturii și care depind de natura flu idelor vehiculate.
Cele mai uzuale materiale folosite pentru producerea garniturilor sunt:
NITRIL, rezistente până la 110 ℃, utilizate pentru apă și produse
alimentare;
NITRIL HT, rezistente până la 150 ℃, utilizate pentru apă și produse
alimentare;
BUTIL RĂȘINĂ, rezistente până la 130 ℃, utilizate pentru apă și
produse alimentare;
EPDM HT, rezistente până la (150…170) ℃, utilizate pentru apă, soluții
de curățare, abur, alcooli, produse alimentare fără conținut de grăsimi;
VITON, rezistente între (160…200) ℃, sunt utilizate pentru condiții
speciale de temperatură, dar costul lor este foarte ridicat;
FKTM, garnituri teflonate, care pot funcționa până la (150…185) ℃,
utilizate în cazul unor soluții active chimic, sau pentr u abur saturat până la 8 bar;
TEFLON, utilizate la schimbătoarele cu plăci din grafit și materiale
compozite, sunt rezisten te până la temperaturi de 250 ℃ și la medii deosebit de
corozive.
Garniturile pot fi fixate în canalul special al plăcii sub diferite forme:
a) lipite – operațiunea de lipire este extrem de delicată și în mod normal,
va trebui făcută de către fabricant. Lipirea se poate face la cald prin polimerizare
în cuptoare speciale, sau la rece, caz în care timpul de întărire al adezivului va fi
de m inim 24 ore, iar utilajul nu se va demonta la temperaturi de peste 600
℃. Datorită acestor inconveniente, astăzi nu se mai practică frecvent acest tip de
asamblare;
b) clipsate – prezența bilelor pe tot traseul marginal al canalului plăcii
permite fixarea ga rniturilor fără a fi utilizați adezivi și evitarea pericolului
expulzării garniturilor în cazul apariției unei presiuni ridicate; garniturile clipsate
par a fi o soluție mai atrăgătoare pentru că, în cazul demontării schimbătorului,
se pot reutiliza vechil e garnituri sau pot fi înlocuite pe loc.
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
30
a) b)
Fig. 2.6 Tipuri de garnituri: a) lipite; b) clipsate;
c) garnituri „clip -on” sau „hang -on” , care printr -un profil special asigură
o mai bună fixare pe placă, dar și o demontare ușoară .
Fig. 2.7 Garnitură „clip -on” sau „hang -on”
Garniturile constituie un element preponderent în calitatea unei plăci și prețul acesteia,
reprezentând în jur de 1/3 din prețu l plăcii , motiv pentru care trebuie să li se acorde o atenție
deosebită.
Fixarea garniturii pe placă este la fel de importantă ca și calitatea în sine a a cesteia,
deoarece etanșarea și automat buna funcționare a schimbătorului depinde de acest lucru.
Trebuie știut că reutilizarea vechilor garnituri care au fost presate anterior înseamnă
etanșare mai scăzută, deoarece va fi dificilă fixarea lor exact pe acel eași amprente, dar acest
lucru nu implică înlocuirea garniturilor cu altele noi la fiecare demontare . În condițiile de azi,
unele garnituri pot fi refolosite și de 10 – 15 ori.
Reducerea exagerată a durității garniturilor atrage un efort de montaj mai scă zut.
Consecința este reducerea rezistenței mecanice, a elasticității și plasticității garniturii și implicit
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
31
reducerea duratei de viață a acesteia. În concluzie, câștigurile imediate în investiții se plătesc în
timp printr -o reducere a duratei de viață a g arniturilor.
Trebuie acordată o atenție deosebită vulcanizării garniturilor, astfel încât ele să nu
devină casante, lucru care poate conduce la microfisuri și deteriorări ulterioare grave.
Pentru schimbătoarele cu garnituri dure, elasticitatea acestora fii nd foarte scăzută,
presarea lor excesivă poate conduce la distrugerea lor și a plăcilor. Îmbibarea cu apă produce
umflarea garniturilor dure, iar uscarea conduce la micșorarea lor. În cazul scurgerilor, este
suficient să se circule prin schimbător timp de câteva ore, apă caldă sau unul dintre agenții de
lucru, pentru a face garniturile să se umfle.
În unele situații limită pot apărea probleme de etanșeitate. Aceasta poate fi satisfăcătoare
până la demontarea pachetului de plăci, dar în cazul în care plăcile sunt foarte subțiri și
garniturile sunt dintr -o șarjă cu duritate la limita superioară a acceptabilului, în urma unei
strângeri exagerate a utilajului după remontare, canalele de garnituri pot suferi deformări
plastice importante.
În cazul în care două pl ăci consecutive au deformări la nivelul canalului de garnitură, la
remontare și strângere vor apărea probleme grave de etanșare. Acest fenomen este și mai
pronunțat la plăcile din titan, cu rezistență mecanică relativ scăzută.
Niciodată pachetul de plăci al SCP -urilor nu poate fi strâns sub cota minimă de strângere
(CMS), care reprezintă produsul dintre „grosimea” unei plăci (adâncimea de ambutisare plus
grosimea efectivă a tablei) și numărul acestora. Imposibilitatea strângerii suplimentare a acestor
schimbătoare plasează utilizatorul în fața a două alternative:
– tolerarea pierderilor de fluid (soluție nerecomandabilă);
– schimbarea setului de garnituri, operație relativ costisitoare, în funcție de
politica comercială a producătorului referitoare la piesele d e schimb (un set de garnituri
noi poate fi propus la (1/2 ÷ 2/3) din prețul unui schimbător nou) și de multe ori
inoperantă atunci când plăcile sunt deformate (problemă care se datorează de obicei,
unei exploatări necorespunzătoare) .
Distanța dintre placa fixă și placa mobilă măsurată în timpul efectuării probelor din
fabrică se numește cota inițială. În mod obișnuit, schimbătoarele sunt livrate strânse la cota
inițială. Excepție fac aparatele utilizate ca răcitoare de ulei la compresoare, care sunt strânse la
cota finală și pentru care se interzice strângerea suplimentară.
Schimbătoarele se strâng cu ambele circuite golite, iar tiranții, ca în toate domeniile,
încrucișat, pas cu pas, în mod egal pe cele două laturi, ceea ce garantează o durată de viață mai
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
32
mare pentru garnituri. Strângerea inegală sau numai pe o latură a schimbătorului poate produce
deformarea plastică prematură a garniturilor, deteriorarea plăcilor sau a filetului tiranților.
În cazul în care se înregistrează scurgeri din schimbător, acesta mai poate fi strâns până
la cota finală sau cota minimă de strângere (care este înscrisă pe plăcuța de identificare a
utilajului).
E. Racorduri
Racordurile schimbătoarelor de căldură cu plăci sunt confecționate din oțel inoxidabil
și au rol de a asigura con ectarea aparatului la instalația din cadrul căreia face parte. În funcție
de tipul și domeniul de utilizare a schimbătorului se deosebesc următoarele tipuri constructive
de racorduri:
– racorduri filetate la interior sau la exterior;
Fig. 2.8 Racorduri filetate: a) la exterior b) la interior
– racorduri cu flanșă ;
Fig. 2.9 Racorduri cu flan șă
– racorduri sudate sau brazate;
Fig. 2.10 Racorduri: a) sudate; b) brazate .
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
33
2.3 Avantajele schimbătorului de căldură cu plăci si garnituri
1. Coeficienți de transfer ridicați – datorită coeficientului de căldură ridicat
schimbătoarele necesită suprafețe de schimb reduse și implică deci investiții reduse.
2. Recuperarea optim ă a că ldurii – schimbătoarele cu plăci fac posibil obținerea unui grad
de recuperare a energiei termice de 96 % și a unei diferențe de temperaturi între agenți
de 1 ℃
3. Conținut de lichid redus – fluidul parcurge într -un timp foarte scurt schimbătorul si
astfel procesul poate fi rapid oprit, greutatea schimbătorului cu plăci este mult mai
mică decât a schimbătorului tubular de aceeași capacitate.
4. Construcția compactă – posibilitatea montării unei suprafețe de căldură foarte mari
într-un spațiu de dimensiuni reduse.
5. Niciun amestec între fluidele de lucru – schimbătorul de căldură cu plăci prevede o
dublă etanșare a canalelor de curgere ; orice defecțiune privind posibilitatea amestecului
de fluide este semnalizată urgent.
6. Întreținere ușoară, curațare la fața locului (CIP) ;
7. Suprafața de schimb de căldură pentru aceeași cantitate de căldură transmisă este de 3 –
5 ori mai mica decât la schimbătorul cu țevi;
8. Au randament ridicat : 95 – 98 %;
9. Au flexibilitate mare: prin ad ăugarea si scoaterea de plă ci se poate v aria foarte mult
marimea schimbă torului ;
10. Au gabarit foarte mic ;
11. Durata de viața 25 – 30 de ani
Creșterea puterncă a segmentului ocupat in ansamblul pieței schimbătoarelor de căldură
demonstrează ca tendința este de înlocuire a schimbătoarelor tubulare cu schimbătoare cu placi.
Principala cauză a acestui succes este mul titudinea mărimilor si caracteristicilor asociate
plăcilor. Această flexibilitate asigură creșterea in continuare a ratei de utilizare a
schimbătoarelor de caldura cu plăci în majoritatea proceselor termice.
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
34
Fig. 2.11 Comparație între caracteristicile schimbătoarelor cu plăci și ale
celor tubulare
Cantitatea mică de lichid conținută în aparat – pe de o parte – si o capacitate ridicată de
recuperare a căldurii –pe de alta – realizabile numai cu acest tip de schimbătoare, sunt de o
importanță crucială, in special in procesele industriale.
0102030405060708090100Comparație între caracteristicile schimbătoarelor cu plăci și ale
celor tubulare .
Schimbătoare de căldura cu plăci Schimbătoare de căldura tubulare
Conținut de lichid
Suprafa ța de transfer
Masă de exploatare
Spațiu de montaj
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
35
Capitolul 3
Calculul termic de dimensionare al unui
schimbător de căldură cu plăci
3.1 Prezentarea caracteristicilor materialelor de baz ă
Pe baza analizării diagramei Schaeffler, se determină structura materialului de bază.
Pentru aceasta, se calculează Cre (crom echivalent) si Nie (nichel echivalent), pe baza relațiilor
de mai jos. La calculul acestor indici se utilizează concentrația chimică medie e elementelor
chimice din material. Cre=%Cr+%Mo+1.5∙%Si+0.5∙%Nb+2∙%Ti Nie=%Ni+30∙%C+0.5∙%Mn
Înlocuind, se obține: Cre=21.3 % Nie=13.9 %
În figura urmatoare este reprezentată Diagrama Schaeffler pentru determ inarea
structurii materialului de bază, iar la intersecția celor două linii roșii este situat punctul
caracteristic ce corespunde celor două valori, Cre si Nie.
Fig. 3.1 Diagrama Schaeffler pentru determinarea structurii materialului de bază
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
36
Din analiza diagramei Shaeffler rezultă faptul că oțelul X2CrNiMo17 -12-2 este un oțel
austenitic standard, cu un conținut de 7.5% ferită .
Tabel 3.1 Compoziția chimică a oțelului X2CrNiMo17 -12-2 (1.4401)
C
Si
Mn
Ni
P
S
Cr
Mo
N
max 0,03
max 1
max 2
10-13
max 0,045
max 0,015
16,5-18,5
2-2,5
max 0,11
Tabel 3.2 Proprietațile macanice ale oțelului X2 CrNiMo17 -12-2 (1.4401)
Rm (rezistența la rupere ) 490-700 [N/mm2]
Rp0.2 0.2% (limita de curgere) 190 [ [N/mm2]
Kv (energia minim ă de rupere) J 20℃ -196℃
A (alungirea maximă ) 30-45 %
Z ( gatuirea maximă) 63-68%
HB ( duritatea brinell) 200
3.2 Suda rea racordurilor pe placa fixă
În standardul SR EN 1011 -3 sunt indicate următoarele: – toate procedeele de sudare
uzuale menționate în EN 1011 -1 se pot utiliza pentru sudarea oțelur ilor inoxidabile austenitice.
Energia liniară de sudare trebuie să fie scăzută pentru a reduce riscul deformării, al fisurării la
cald si al sensibilizării la formarea sau precipitarea compușilor intermetalici. – Pregătirea
îmbinării este similară celei efectuate pentru oțelurile nealiate, doar că unghiurile și distanța
între margini pot fi diferite. – La sudarea tablelor subțiri este posibilă realizarea unei suduri prin
topirea marginilor fără metal de adaos. – Datorită ductilității și a tenacității lor ridicate, oțelurile
inoxidabile austenitice sunt rareori sensibile l a fisurarea la rece, după sudare.
S-a ales ca procedeu optim de sudare a racordurilor, WIG (wolfram -inert-gas) manual
cu material de adaos. Gazul de protecție utilizat este Ar (argon) cu puritate de 99.998%.
În cadrul SR EN 1011 -3, Anexa A, capitolul A.2.2 , se indică faptul că pentru asigurarea
rezistenței la fisurare la cald, materialele pentru sudare consumabile destinate oțelurilor
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
37
inoxidabile austenitice standard se aleg de regulă astfel încât să asigure în metalul depus un
conținut de ferită cuprins în tre 3FN si 15FN .
Caracteristicile materialului de adaos sunt prezentate în fișa tehnică a sârmei pentru
sudare 308LSi, prezentată mai jos.
CATEGORII Sârmă pentru sudare WIG
TIP Sârmă pentru sudarea oțelurilor inoxidabile de tipul CrNi 18/10
APLICAȚII Boiler e, agricultur ă, recipiente pentru stocare lichid, mobilă
PROPRIETĂȚI 308 LSi are în general o bună rezistență la coroziune. Acest aliaj are un
conținut scăzut de carbon, ceea ce îl recomandă în special în cazurile în care
există un risc de coroziune intergranulară. Conținutul ridicat de siliciu
îmbunătățește proprietățile sudurii.
CLASIFICARE AWS A 5.9: ER 308LSi
EN ISO 14343 -A: G 19 9 L Si
DIN: W.Nr. 1.4316
DIN 8556: SG X2CrNi 19 9
POTRIVITĂ
PENTRU W.Nr: 1.4306, 1.4401, 1.4404 , 1.4550, 1.431 , 1.4550, 1.4452 , 1, 1.4546,
1.4312, 1.4300, 1.4312, 1.4371, 1.4541 , 1.4543, 1.4550, 1.4552
DIN: X2CrNi 19 9 (TP), X4CrNi 18 10 (TP), X6CrNiTi 18 10 (TP) ,
X6CrNiNb 18 10 (TP)
X2CrNiN 18 10 (TP), X5CrNiNb 18 10, G -X10CrNi 18 8 ( TP)
RATA
DEPUNERII 4.9 kg/h
APROBĂRI TUV, CE
POZIȚII DE
SUDARE :
COMPOZIȚIE CHIMICĂ
Element
chimic C Mn Si Cr Ni Mo P S
Valoare
[%] <0.03 1-2.5 0.65-1 19.5-22 9-11 <0.75 <0.03 <0.03
Tabel 3.3 Fișa tehnică a sârmei pentru sudare 308LSi
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
38
Tabel 3.4 Proprietăți mecanice
Rp0.2 Rm A5 Rezilienta (J)
[N/mm2] [N/mm2] (%) 20°C -60°C -196°C
460 620 36 110 70 45
Tabel 3.5 Parametrii de sudare
PARAMETRII DE SUDARE
Ø (mm) Tensiune
(V) Intensitate (A)
(DC+)
0.6 – –
0.8 12-24 55-160
1.0 15-28 80-240
1.2 15-29 100-300
1.6 23-31 150-375
Unde:
Rp0.2 – limita de curgere maxim admisă pentru o energie de 27 J;
Rm – rezistența la rupere ;
A5 – alungire .
3.3 Caracteristici le principale ale schimbător ului
Caracteristicile principale ale schimbătorului sunt urmatoarele :
– agent termic principal: apă;
– agent termic secundar: ap ă;
– temperaturile agentului primar t'1 = 85°C; t'' 1 = 55°C;
– temperaturile agentului se cundar t' 2 = 10°C; t'' 2 = 50°C;
– debitul maxim al agentului primar G 1 = 6 kg/s ;
– căderea de presiune pe circuitul primar ∆p1 = 0,300 bar = 30 kPa ;
– căderea de presiune pe circuitul secundar ∆p2 = 0,090 bar = 9 kPa .
Proprietățile termofizice ale agentului primar la temperatura medie t1m=70 °C
(t1m = 0,5 (t' 1 + t' 2) = 0,5 ( 85 +55) = 70 °C) sunt :
– densitatea 𝜌1 = 977,8 kg / m3;
– căldura specific ă c 1 = 4190 J / kg °C;
– coeficientul de conductivitate termică λ1 = 0, 668 W/ m ° C;
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
39
– vâscozitate cinematică v 2 = 0,415 ∙ 10-6 m2 / s.
Proprietățile termofizice ale apei de răcire, la temperatura medie T2m=30°
(T2m = 0,5 (t' 2 + t'' 2) = 0,5 ( 50 + 10 ) = 30° C ) sunt:
– densitatea 𝜌2 =995,7 kg / m3 ;
– căldura specifica c 2 = 4170 J / kg °C ;
– coeficientul de conductivitate termic ă λ2 = 0,617 W/ m°C;
– vâscozitate cinematică v 2 = 0,805 ∙ 10-6 m2 / s.
Aparatul va fi executat din plăci de oțel ondulate, cu urmatoarele caracteristici:
– diametrul echivalent al canalului dintre doua pl ăci alăturate d ech = 0,0080m ;
– suprafața de schimb de căldură a unei plăci S1 = 0,5 m2;
– suprafața secțiunii transversale a unui canal ƒ1 = 0,0018 m2;
– lungimea canalului L= 1,15 m ;
– diametrul orificiului de colț D c = 150 mm ;
– grosimea plăcii 𝛿p = 0,5 mm;
– coeficientul de conductivitate termică a materialului plăcii ; λp = 15,9 W /m2
°C;
– suprafața secțiunii de trecere a ștuțurilor ƒs = 0,0173 m2 .
Pentru tipul de placă indicat se recomandă folosirea relațiilor :
𝑁𝑢=0,135 ∙𝑅𝑒0,73∙𝑃𝑟0,43(𝑃𝑟
𝑃𝑟𝑝)0,25
; 𝜉=22,4/𝑅𝑒0,25
3.4 Calculul termic
Se determină cantitatea de căldură cedată în unitatea de timp, apoi debitul de răcire:
𝑄=𝐺1 ∙𝑐1 (𝑡′1− 𝑡"1)=6 ∙ 4190 ∙(85− 55)= 7,542 ∙ 105 W
Debitul apei de r ăcire rezultă din relația :
𝐺2=𝑄
𝑐2(𝑡2"−𝑡′2)=7,542 ∙105
4170 (50−10)=4,52 𝑘𝑔/𝑠
Pentru cazul curgerii în contr acurent, diferența de temperatură medie logaritmică va fi :
∆𝑡𝑚𝑒𝑑 =∆𝑡𝑀−∆𝑡𝑚
𝑙𝑛∆𝑡𝑀
∆𝑡𝑚 unde:
∆𝑡𝑀=𝑡1′−𝑡2"= 85 – 50 =35 ℃
∆𝑡𝑚= 𝑡1" – 𝑡2′= 55 -10 = 45 ℃
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
40
∆𝑡𝑚𝑒𝑑 =39,79 ℃
Pentru calculul orientativ al vitezei de curgere a lichidului (apei) în canalele aparatului W1 se
aleg:
𝛼=3500 𝑊/𝑚2℃
𝑡𝑝𝑚=0,5∙(𝑡1𝑚+𝑡2𝑚)=0,5∙( 70 + 30 ) = 50 ℃
𝜀1=5
Deci:
𝑊1=2∙ √𝜀1(𝑡1𝑚−𝑡𝑝𝑚)∆𝑝1
𝑐1(𝑡1′−𝑡1")∙ 𝑝12∙𝜀13
𝑊1=2∙ √3500 ( 70−50)∙30700
4190 ∙(85−55)∙977 ,82∙53 = 0,305 m/s
Criteriul Reynolds pentru fluxul de ap ă va fi :
𝑅𝑒1=𝑊1∙𝑑𝑒𝑐ℎ
𝑣1=0,305 ∙ 0,0080
0,415 ∙10−6 = 587,9
Se verific ă valoarea aleasă a coeficientului global de rezistență hidrodinamică :
𝜀1=22,4/𝑅𝑒0,25
𝜀1=22,4
587 ,90,25=4,54≈5
Valoare destul de apropiat ă de cea aleasă inițial
Se aplică criteriul Reynolds pentru temper atura medie a lichidului Pr1 și a peretelui Prp:
𝑃𝑟1=𝑐1∙𝑣1∙𝑝1
𝑟1=4190 ∙0,415 ∙10−6∙977 ,8
0,668=2,545
La temperatura medie a peretelui t pm , proprieta țile lichidului (apei calde) sunt :
cp = 4170 J/kg ∙K
𝑣𝑝=0,556 ∙10−6 𝑚/𝑠
𝑝𝑝=988 ,1 𝑘𝑔/𝑚3
λ𝑝=0,648 𝑊/𝑚𝐾
Prin urmare :
𝑃𝑟𝑝=𝑐𝑝∙𝑣𝑝∙𝑝𝑝/λ𝑝
𝑃𝑟𝑝=4170 ∙0,556 ∙10−6∙988 ,1
0,648=3,535
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
41
Cu ajutorul rela ției recomandate inițial se calculează criteriul Nusselt de la lichid (apă) la
placă:
𝑁𝑢=0,135 ∙𝑅𝑒0,73∙𝑃𝑟10,43∙(𝑃𝑟1
𝑃𝑟𝑝)0,25
𝑁𝑢=0,135 ∙587 ,90,73∙2,5450,43∙(2,545
3,535)0,25
=19,52
Se calculeaz ă coeficientul de schimb de căldură prin convenție de la lichid (apă caldă) la
peretele aparatului :
𝛼1=𝑁𝑚∙λ1
𝑑𝑒𝑐ℎ=19,52∙0,668
0,008=1620 𝑊/𝑚2℃
În mod analog se determină viteza de curgere a apei in canalele aparatului, alegând in mod
orientativ:
𝛼2=12500 𝑊/𝑚2℃
𝑡𝑝𝑚=50℃
𝜀2=2,6
𝑊2=2∙√𝛼2(𝑡𝑝𝑚−𝑡2𝑚)∙∆𝑝2
𝑐2(𝑡2"−𝑡2′)∙𝑝22∙𝜀23
𝑊2=2∙√12500 ∙(50−30)∙9200
4170 ∙(50−10)∙995 ,72∙2,63
=0,349
Criteriul Reynolds pentru fluxul de apă va fi :
𝑅𝑒2=𝑊2∙𝑑𝑒𝑐ℎ
𝑣2=0,349 ∙0,008
0,805 ∙10−6=3468 ,32
Se verific ă apoi valoarea aleasă a coeficientului global al rezistenței hidraulice pe partea
apei reci :
𝜀2=22,4
𝑅𝑒20,25=22,4
3468 ,320,25=2,41↔2,6
Criteri ile Prandtl 𝑃𝑟2 ș𝑖 𝑃𝑟𝑝 𝑝𝑒𝑛𝑡𝑟𝑢 𝑎𝑝ă sunt la 𝑡2𝑚=30℃
𝑃𝑟2=𝑐2∙𝑣2∙𝑝2
λ2=4170 ∙0,805 ∙10−6∙995 ,7
0,617=5,417
La temperatura medie a peretelui 𝑡2𝑚=50℃ ,𝑃𝑟𝑝=3,535
Se calculează criteriul Nusselt pentru apă:
𝑁𝑢2=0,135 ∙3468 ,320,73∙5,4170,43∙(5,417
3,535)0,25
=119 ,2
Se poate determina coeficientul de transfer de c ăldură prin convecție de la peretele plăcii la
apă:
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
42
𝜀2=𝑁𝑚2∙λ2
𝑑𝑒𝑐ℎ=119 ,2∙0,617
0,008=9131𝑊
𝑚2℃
Rezisten ța termică a depunerilor pe placă, pe partea ap ei calde, se determină cu relația :
𝛿1
λ1=0,00020 𝑚2 ℃/𝑊
Rezistența termică a oțelului din care este confecționată placa de grosime
𝛿𝑝=0,5 𝑚𝑚 ; 𝛿𝑝
λ𝑝=0,00063 𝑚2 ℃/𝑊
Rezisten ța termică a depunerilor pe placă pe parte a apei reci , se determină din tabel :
𝛿2
λ2=0,00017 𝑚2 C/W1
Se calculează coeficientul global de transfer de căldură
𝑘=1
1
𝛼1+𝛿1
λ1+𝛿𝑝
λ𝑝+𝛿2
λ2+1
𝛼2 ; 𝑘=1
1
1620+0,00020 +0,00063 +0,00017 +1
9131=759 𝑊/𝑚2 ℃
Se determină suprafața totală de schimb de căldură :
𝑆𝑎=𝑄
𝐾∙∆𝑡𝑚𝑒𝑑=7,542 ∙ 105
654 ∙39,79=24,9 𝑚2
Se alege suprafața standardizată cea mai apropiată de valoarea obținută si anume
𝑆𝑎=25 𝑚2.
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
43
Capitolul 4
Calculul mecanic
4.1 Calculul constructiv
Suprafața secțiunilor transversale ale pachetelor de plăci :
– Pe partea apei calde:
ƒ𝑝1=𝑣1
𝑤1= 0,01
0,305=0,0327 𝑚2
𝑣1=0,01 𝑚3/𝑠
– Pe partea apei reci:
ƒ𝑝2=𝑣2
𝑤2=0,03
0,349=0,0859 𝑚2
𝑣2= 0,03 𝑚3/s
Num ărul de canale dintr -un pachet :
– Pentru apă caldă :
𝑚1=ƒ𝑝1
ƒ1=0,0327
0,0018=18,16. 𝑆𝑒 𝑖𝑎 𝑚1=18
– Pentru apă rece:
𝑚2=ƒ𝑝2
ƒ1=0,0859
0,0018=47,72. 𝑆𝑒 𝑖𝑎 𝑚2=48
Numărul de plăci dintr -un pachet:
– Pentru apă caldă :
𝑛1=2∙ 𝑚1=2∙18=36
– Pentru apă rece :
𝑛2=2∙𝑚2=2∙48=96
Determinarea suprafeței unui pachet al schimbătorului de căldură după numărul de plăci
calculat :
– Pentru ap ă caldă :
𝑆𝑝1=𝑆1∙𝑛1=0,5∙36=18 𝑚2
– Pentru apă rece :
𝑆𝑝2=𝑆2∙𝑛2=0,5∙96=48 𝑚2
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
44
Numărul de pachete din aparat :
– Pe partea de apă caldă :
𝑥1=𝑆𝑎
𝑆𝑝1=29
18=1,611 . 𝑆𝑒 𝑖𝑎 𝑥1=2
– Pe partea de a pă rece :
𝑥2=𝑆𝑎
𝑆𝑝2=29
48=0,604 . 𝑆𝑒 𝑖𝑎 𝑥2=1
Numarul de plăci din aparat se determi nă ținând seama de prezența plă cilor de capăt :
𝑛𝑎=𝑆𝑎+2𝑆1
𝑆1=29+2∙0,5
0,5=60
Suprafa ța reală a secțiunii transversale a canalelor în pachete, pentru ambii agenți va fi :
𝑓𝑝=𝑚∙𝑓1=40∙0,0018=0,072 𝑚2
Vitezele de curgere reale ale apei fierbin ți și apei reci in canale după cavitare sunt :
𝑤1=𝑣1
𝑓𝑝=0,01
0,072=0,138 𝑚/𝑠
𝑤2=𝑣2
𝑓𝑝=0,03
0,072=0,416 𝑚/𝑠
Criteriul Reynolds va avea valorile:
𝑅𝑒1=𝑤1∙𝑑𝑒𝑐ℎ
𝑣1=0,138 ∙0,008
0,415 ∙10−6=2660
𝑅𝑒2=𝑤2∙𝑑𝑒𝑐ℎ
𝑣2=0,416 ∙0,008
0,805 ∙10−6=4134
Criteriul Nusselt:
𝑁𝑢1=0,135 ∙𝑅𝑒10,73∙𝑃𝑟𝑙0,43∙(𝑃𝑟1
𝑃𝑟𝑝)0,25
;
𝑁𝑢1=0,135 ∙26600,73∙2,5450,43∙(2,545
3,535)0,25
=58,785
𝑁𝑢2=0,135 ∙41340,73∙5,4170,43∙(5,417
3,535)0,25
𝑁𝑢2=0,135 ∙436 ,46∙2,067 ∙1,11=135 ,11
Se deter mină valorile corecte ale coeficienților de convecție :
𝛼1=𝑁𝑢1∙λ1
𝑑𝑒𝑐ℎ=58,785 ∙0,668
0,008=4892 𝑊/𝑚2℃
𝛼2=𝑁𝑢2=λ2
𝑑𝑒𝑐ℎ=135 ,11∙0,617
0,008=10420 𝑊/𝑚2℃
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
45
Coeficientul global de schimb de c ăldură :
𝑘=1
1
𝛼1+𝛿1
λ1+𝛿𝑝
λ𝑝+𝛿2
λ2+1
𝛼2;
𝑘=1
1
489 2+0,00020 +0,00063 +0,00017 +1
10420=769 𝑊/𝑚2℃
Suprafa ța de schimb de căldură dupa corecție va fi :
𝑆𝑎=𝑄
𝑘∙∆𝑡𝑚𝑒𝑑=7,542 ∙105
769 ∙39,79=24,64 𝑚2
4.2 Calculul hidromecanic
Se cal culează coeficientul global al rezistenței hidraulice, raportat la unitatea de lungime a
canalului pentru ambele fluide :
𝜀1=22,4
𝑅𝑒10,25=22,4
26600,25=3,119
𝜀2=22,4
𝑅𝑒20,25=22,4
41340,25=2,793
Rezisten ța hidraulică a pachetelor de plăci va fi :
∆𝑝1=𝜀1∙𝐿𝑝
𝑑𝑒𝑐ℎ∙𝜌1∙𝑤12
2∙𝑥1
∆𝑝1=3,119 ∙1,15∙977 ,8∙0,1382∙2
0,008 ∙2=8,348 𝑘𝑃𝑎
∆𝑝2=𝜀2∙𝐿𝑝
𝑑𝑒𝑐ℎ∙𝜌2∙𝑤22
2∙𝑥2
∆𝑝2=2,793 ∙1,15∙995 ,7∙0,4162∙1
0,008 ∙2=34,579 𝑘𝑃𝑎
Se verific ă vitezele de curgere ale lichidelor în ștuțuri pentru suprafața secțiunii ștuțurilor la
𝐷ș𝑡𝑢ț=50 𝑚𝑚 ș𝑖 𝑓𝑑=0,0176 𝑚2
𝑊ș𝑡 1=𝑣1
𝑓𝐷=0,01
0,0176=0,568 𝑚/𝑠
𝑊ș𝑡 2=𝑣2
𝑓𝐷=0,03
0,0176=1,704 𝑚/𝑠
Rezistența hidraulică locală a ștuțului pentru apă se calculează cu relația :
∆𝑝ș𝑡=𝜀𝑠𝑡∙𝑤𝑠𝑡2
2∙𝜌2=1,5∙1,704
2∙995 ,7=1,27 𝑘𝑃𝑎
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
46
Rezistența hidraulică totală a aparatului se constituie din:
– Pe traseul curgerii apei calde:
∆𝑝1=8,348 𝑘𝑃𝑎 =834 ,8 𝑘𝑔𝑓 /𝑚2
– Pe traseul curgerii apei reci:
∆𝑝1=∆𝑝2+∆𝑝ș𝑡=34,579 +1,27=3585 ,9 𝑘𝑔𝑓 /𝑚2
Se calculează puterea necesară vehiculării ambelor lichide prin aparat :
𝑁1=𝑣1∙∆𝑝1
𝜂1=0,01∙834 ,8
0,372=22,44 𝑊
𝑁2=𝑣2∙∆𝑝2
𝜂2=0,03∙358 ,9
0,372=289 ,18 𝑊
Unde: 𝜂1, 𝜂2−𝑟𝑎𝑛𝑑𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑒𝑙𝑒 𝑝𝑜𝑚𝑝𝑒𝑙𝑜𝑟 .
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
47
Capitolul 5
Analiza costurilor de producere a energiei termice
în JCR Christof Consulting SRL
În cadrul societaților comerciale analizate pornind de la situația și structura cheltuielilor
anuale din punct de vedere al necesarului de utilitați termice rezultă două direcții de analiză si
anume :
– Cheltuieli de ap ă caldă pentru încălzire secții de producție si pavilion administrativ ;
– Cheltui eli cu apă caldă menajeră ( ACM) ;
Aceste cheltuieli sunt determinate de direcții de provenienț ă.
– Cheltuieli cu apă caldă ( agent primar) ;
– Cheltuieli cu promovarea și distribuția ce lor doua tipuri de apă necesare;
Acestea din urma provin din costuri de î ntreținere si reparații a liniilor de transport si
distribuție pe societate la care se adaugă salariile personalului.
– Cheltuielile cu piesele de schimb , cu lucrările de reparații si salarii ale personalului ce
deservește consumatorii finali de energie t ermică (secțiile de producție)
Pornind de la aceste considerente putem analiza si preciza cheltuilelile societații pe
durata unui an prezentate în tabelul 5.1.
𝐶𝑡=𝐶𝑎ℎ𝑝+𝐶𝐴𝐶𝑀 [𝑙𝑒𝑖];
𝐶𝑡−𝑐ℎ𝑒𝑙𝑡𝑢𝑖𝑒𝑙𝑖 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑒 [𝑙𝑒𝑖]
𝐶𝑎ℎ𝑝− cheltuieli anuale cu apa caldă pentru încălzirea secțiilor de producție și pentru încălzire
pavilion administrativ [lei];
𝐶𝐴𝐶𝑀 − cheltuieli cu apa cald ă menajeră [lei];
𝐶𝑡=90000 +85000 =175000 [𝑙𝑒𝑖];
Cheltuieli directe cu agent termic:
𝐶𝑑=140000 [𝑙𝑒𝑖];
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
48
Tabel 5.1 cheltuilelile societații pentru asigurarea energiei termice pe durata unui an
Nr.
Crt.
Tip agent
termic
Cheltuieli lunare (lei)
Cheltuieli
anuale
( lei)
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
1.
Apă caldă
Încălzire secții si
pavilion
administrativ
30500
29500
15000
15000
29000
31000
150000
2.
Apă caldă
menajeră
10600
11000
11300
11300
12500
12300
13000
13000
12000
11400
11000
10600
140000
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
49
Cheltuieli indirecte :
𝐶𝑝𝑠=16.500 [lei];
𝐶𝑝𝑠− cheltuieli piese de schimb re țele de distribuție [lei];
𝐶𝑖𝑟− 9.000 [lei] ;
𝐶𝑖𝑟− cheltuieli cu întreținerea si reparația rețelei de distribuție ;
𝐶𝑒− 6.000 [lei] ;
𝐶𝑒− cheltuieli cu energia electrică [lei];
𝐶𝑠− 825.000 [lei];
𝐶𝑠− cheltuieli cu salariile personalului de deservire si de conducere [lei];
𝐶𝑖=𝐶𝑝𝑠+𝐶𝑖𝑟+𝐶𝑒+𝐶𝑠 [lei];
𝐶𝑖=16.500 +9.000 +6.000 +825 .000 =856 .500 [lei];
Din datele prezentate privind volumul costurilor si structura acestora rezultă :
– Costurile de n atura consumurilor de gaze si energie electric ă sunt de natură variabilă si
sunt cele care influențează în cea mai mare proporție nivelul costului unitar ( raportat
la 1 Gcal – produs ă);
– Costurile de natura salariilor personalului sunt cheltuieli fixe și acolo unde au ponderi
mari se înregistrează cele mai mari costuri unitare ;
– Costurile aferente producției energiei termice se înscriu în limitele cheltuielilor în
raport cu cifra de afaceri a societații, însă pe un palier destul de mare în raport cu
bugetul de venituri si cheltuieli ;
Pentru mic șorarea acestor cheltuieli se impune acționarea în vederea retehnologizării si
modernizării capacitaților de producere a energiei termice si rețelelor de distribuție.
Retehnologizarea si modernizarea c apacitaților de producer e a energiei termice si rețelelor de
distribuție presupune urmatoarele aspect:
– Inlocuirea schimbatoarelor de c ăldură tubulare cu s chimbătoarele de căldură cu plă ci
tip SCP – TLX ;
– Repara ția instalației de distribuție și izolarea acesteia de agenți externi ;
– Înlocuirea rețelelor termice clasice în canal de beton cu rețele moderne în varianta
preizolată ;
– Înlocuirea receptorilor de energie termică cu alții mai fiabili ( înlocuirea caloriferelor cu
unele care au radiația termică ma i mare);
– Dotarea cu grupuri de pompare noi, performante cu consum sc ăzut de energie electrică ;
– Modernizarea capacita ților de producere a energiei termice ( cazane, vase de
expansiune, stații de dedurizare), prin lucrari de investiții .
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
50
Fig. 5.1 Analiza cheltuielilor societ ății pe durata unui an
05000100001500020000250003000035000Cheltuieli lunare (lei)
LunaAnaliza cheltuielilor societății pe durata unui an
Apă caldă încălzire A.C.M
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
51
Capitolul 6
Legisla ție
Legislația privind energia termică în principal se referă la:
– Legea apelor 107/1996;
– Legea minelor 61/1998;
– Legea petrolului 134/1995;
– Protecția mediului; legea 137/1995 și legea 90/1996;
– Ordonanța Guvernului numărul 41/2000 privind înființarea, organizarea și
funcționarea Autorității Naționale de Reglementare în Domeniul Gazelor Naturale ANRGN,
aprobată cu modificări prin legea numărul 791/2001;
– Legea 99/2000 pen tru aprobarea Ordonanței de urgență a Guvernului, numărul
29/1998 privind înființarea, organizarea și funcționarea Autorității Naționale de Reglemen tare
în domeniul Energiei ANRE;
– Legea numărul 199/2000 privind utilizarea eficientă a energiei;
– Hotărârea p rivind organizarea și funcționarea Agenției Române pentru Conservarea
Energiei ARCE (HG 941/2002);
– Ordin 245/2002 privind aprobarea Regulamentului pentru autorizarea persoanelor
fizice și juridice care au dreptul să realizeze bilanțuri energetice și a Regu lamentului pentru
atestarea responsabililor cu atribuții în domeniul gestiunii energiei;
– Hotărâre privind promovarea producției de energie electrică din surse regenera tive
ale energiei (HG 442/2003);
– Obiectul contractului de vanzare -cumpărare de energie termică — Monitorul
Oficial nr. 91 din 29 febr.2000 – decizia nr.4/12 ian. 2000 ; • Energia și puterea termică
contractate – Monitorul Oficial nr. 91 din 29 febr.2000 – decizia nr.4/12 ian. 2000;
– Determinarea consumurilor de energie termică – Monitorul Oficial nr. 91 din 29
febr.20 00 – decizia nr.4/12 ian. 2000 .
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
52
Capitolul 7
Norme de siguranță în exploatare și
de protecția muncii
În vederea asigurării condițiilor pentru funcționarea în deplină sigurață, unitățile
deținătoare de instalații mecanice sub presiune au următoarele obligații si raspunderi:
a) Să înregistreze recipientele la I.S.C.I.R – unitate teritorială ; să întocmească și să
țină la zi evidența centralizată a acestora, conform prescripțiilor tehnice ;
b) Să supună recipientele, atât cele din țară cât și cele importante, la verificarea
tehnică executată de personalul I.S.C.I.R. – unitatea teritorială sau de către personalul pr opriu
autorizat, în vederea autorizării funcționarii, pregătind recipientele și creând condițiile necesare
in scopul verificări ;
c) Să obțină, înainte de punerea în funcțiune, de la I.S.C.I.R. – unitatea teritorială,
autorizația de funcționare pentru rec ipientele noi, pentru cele vechi montate din nou , conform
prescripțiilor tehnice. Este interzisă punerea în funcțiune a unor asemenea recipiente făra
autorizație de funcționare ;
d) Să ia masurile necesare ca recipientele sa fie folosite în condiții de siguranță,
executând reviziile curente, reparațiile și întreținerea lor permanentă, conform normativelor
în vigoare și prescripțiile tehnice I.S.C.I.R. ;
e) Să elaboreze și să doteze fiecare loc de muncă cu instrucțiuni tehnice specifice
privind exploatarea în condiții normale a recipientelor, precum și măsurile ce trebuie luate în
caz de avarii, întreruperi și dereglari ale proceselor în care acestea sunt înglobate.
La întocmirea instrucțiunilor interne se vor avea in vedere instrucțiunile înteprinderii
constructoare si ale proiectantului, cuprinse în cartea recipientului ( partea de contruc ție).
Prin aceste instrucțiuni se vor stabili condițiile si ciclurile de funcționare, reparații,
opriri după specificul instalației , precum și încercările si verificările ce trebuiesc efectuate de
înteprindere cu personal de specialitate, în perioadele dintre două verificări periodice oficiale ;
rezultatele acestor verificări vor fi însc rise de persoanele care le -au executat, printr -o evidență
care se păstrează la înteprinderea deținătoare ;
f) Să folosească la exploatarea recipientelor personal instruit.
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
53
Dacă se constată defecțiuni care periclitează siguranța în exploatare a recipientul ui,
acestea se vor anunța imediat la I.S.C.I.R. – unitatea teritorială, pentru examinarea instalației
și luarea masurilor corespunzătoare.
În conformitate cu graficele de reparații si verificări, instalațiile mecanice sub presiune
se vor prezenta la dat ele scadente, organelor teritoriale ale I.S.C.I.R., pentru a se testa
funcționarea în continuare a acestora.
Operațiile de verificare se vor efectua in prezența personalului locului de muncă
(maistru, șef de echipă) și a personalului ethnic de speciali tate autorizat de I.S.C.I.R.
La verificările ce urmează sa se efectueze se vor folosi pentru iluminare numai lămpi
cu baterie electrică sau lămpi electrice portative cu tensiunea de cel mult 12V.
La efectuarea verificărilor interioare ale instalaț iilor sub presiune, vor fi respectate
următoarele reguli minime de protecția muncii:
a) În jurul instalațiilor care se verifică va exista un spațiu degajat corespunzător
care să permită accesul complet în vederea efectuării verificărilor în bune cond iții;
b) Pe toat ă durata verificărilor se interzice efectuarea unor lucrări la instalația
respectivă (sudare, montare, polizare, taiere) precum si manevrarea unor sarcini pe deasupra
instalațiilor respective sau pe o rază de minim 2 m în jurul acestei a; în situații în care sunt
necesare operații de manevrare a instalației care se verifică, acestea se vor efectua numai la
cererea organului de verificare ;
c) Instala țiile în curs de verificare vor fi asigurate împotriva deplasărilor.
La efectuarea încer cărilor de presiune se vor respecta prevederile prescripțiilor tehnice
din colecția I.S.C.I.R. specifice felului instalației, precum și următoarele reguli minime de
protecție a muncii :
a) Locurile de încercare vor fi stabilite pe cat posibil la sfarșitu l liniilor
tehnologice ;
b) Părțile în mișcare ale instalațiilor auxiliare folosite la încercare (pompe
mecanice, ventilatoare), care ar putea produce accidente vor fi prevăzute cu aparătoare de
protecție ;
c) Locurile de încercare vor fi prevăzute cu in stalații de protecție prin legarea la
pămant a tuturor parților metalice ;
d) În locurile de încercare este interzis accesul persoanelor straine, pe toată durata
efectuării încercărilor ;
e) Începerea verificărilor de presiune este permisă numai după ce resp onsabilul
locului de muncă desemnat de unitate a efectuat verificarea întregului lot de încercare din
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
54
punct de vedere al măsurilor de protecția muncii (armăturile pompelor folosite pentru ridicarea
presiunii, circuitele hidraulice,electrice); este in terzis ă efectuarea încercarii de presiune cu
aparate de măsură neverificate sau defecte ;
f) În timpul încercărilor, personalul care participă la această operație va fi protejat
de eventualitatea unor loviri de catre jetul de fluid, ca urmare a unor ne etanșietăți, prin pereți
sau paravane de protecție ;
g) Verificarea instala ției supusă la încercare se va face numai după ce presiunea
fluidului a fost redusă la valoarea presiunii nominale ;
h) Toate manevrele necesare efectu ării încercărilor vor fi efectuate numai de
personalul calificat și instruit pentru executarea operațiilor respective.
7.1 Măsuri de protecția muncii
În sala cazanului, fiind încadrată în categoria locurilor de muncă cu grad sporit de
pericol, respectarea măsurilor de protecția muncii este absolut obligatorie pentru întreg
personalul de deservire – în special de către fochist – și trebuie frecvent și riguros controlată de
către persoana autorizată in cadrul S.S.M.
Nerespectarea măsurilor de protecția muncii sau o clipă de neatenție pot provoca
accidente cu urmări deosebit de grave.
Pentru evitarea accidentelor de munc ă fochistul sa ia urmatoarele măsuri :
1. Înainte de a începe orice lucrare, fochistul, ca de altfel orice muncitor, se va
gândi bine cum sa o facă pentru ca s ă nu se accidenteze.
2. Să vină la serviciu odihnit, sănătos și fără sa fi consumat băuturi alcolice
3. Va menține ordinea si curațenia în sala cazanului
4. Va asigura iluminarea si ventilarea corespunzătoare în sală, iar în timpul
funcționării cazanului o fer eastră sau o ușă va fi permanent deschisă.
5. Nu va permite intrarea si staționarea persoanelor străine în sala cazanului
6. Sculele și dispozitivele de lucru vor fi în perfectă stare.
7. Sticlele de nivel rotunde vor avea în mod obligatoriu o apărătoare de s ticlă
armată.
8. Pompele si ventilatoarele vor avea aparatori la cuplaje
9. Lampa de verificare va avea tensiunea de 24 V și mâner izolat. Transformatorul
de tensiune va fi așezat cât mai aproape de priză și nu se va introduce in cazan.
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
55
10. Mașinile și instalațiile electrice ( electromotoare, panouri de automatizare,
etc)
11. Scările, platformele, podelele vor fi solid construite, vor fi prevăzute cu
balustrade de 1m . Pe ele nu se vor depozita scule, materiale, etc.
12. Nu se va intra ș i nu va permite intrarea cu țigara aprinsă în sala cazanului. În
timpul opririlor, după deschiderea ușilor, va deschide si ferestrele pentru aerisirea salii
cazanului și eliminarea eventualelor gaze combustibile scăpate.
13. Nu va dormi, nu va fuma și nu v a consuma bauturi alco olice.
14. Nu va căuta sa remedieze defecțiunile ivite la instalațiile electrice și de
automatizare. Aceste operații se fac numai de personal de specialitate
15. La interval de 2 ani, vor face vizita medicală.
16. Înainte de aprinderea foc ului va face obligatoriu preventilarea focarului timp
de 10 minute.sau cat prevăd instrucțiunile interne.
17. Nu va deschide robinetul de combustibil dacă flacăra nu este aprinsă in focar.
18. Dacă au loc rabufniri de gaze, va închide imediat robinetul de combu stibil , va
face din nou preventilarea, apoi aprinderea focului ca mai sus.
19. Ochiurile de observare a flăcării vor fi acoperite cu sticlă pentru a nu intra aer
fals și pentru a nu produce accidente. În timpul observării flăcării nu se vor manevra
arzătoa rele, ventilatoarele , suflătoarele de funingine. Este de asemenea interzisă privirea prin
ochiurile de observare în timpul aprinderii focului.
20. Remedierea neetanșietaților de apă și abur la conducetele cazanului se va face
cu chei fără prelungitor și s tand într -o parte numai când presiunea este sub 3 bar.
21. În timpul serviciului fochistul va urmări permanent ca nivelul apei să nu scadă
sub nivelul minim. Dacă la un moment dat nu mai vede apa în sticlele de nivel, va opri imediat
focul, aliment area cu apă si furnizarea de abur; în niciun caz nu va face alimentarea cu apă,
deoarece este posibil ca apa rece introdusă in cazan peste tubul focar încins să producă
explozia cazanului.
22. Va controla, conform instrucțiunilor interne funcționarea armăturilor de
siguranță și control și va face purjarea cazanului. În timpul verificării fochistul va sta într -o
parte.
23. La probele de presiune nu vor participa decât personalul strict necesar.
24. Responsabilul ISCIR al unitații și șeful sălii de c azane vor cunoaște și vor
aplica prevederile din PTCR – 13 colecția ISCIR privind măsurile de protecția muncii în
exploatarea cazanelor.
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
56
25. Să se respecte si măsurile de protecția muncii din Regulamentele de protecția
muncii pe ramuri de activități : Ministerul muncii, Ministerul industriilor, Ministerul Sănătații,
etc.
7.2 Instrucțiuni de montaj și instalarea schimbătorului de căldură
A. Instalarea
Este foarte important ca în jurul schimbătorului de căldură cu plăci să se păstreze
suficient spațiu liber pentru a acționa asupra aparatului (curățarea sau înlocuirea plăcilor,
strângerea pachetului de plăci). De regulă spațiul liber din jurul aparatului ar trebui să fie de 1,5
până la 2 x lățimea aparatului.
B. Ridicarea
Pentru a preveni orice vătămare de persoane, folosiți întotdeauna utilaje de ridicat
corespunzătoare. Dacă trebuie să ridicați chiar schimbătorul de căldură, trebuie folosite frânghii
autorizate ISCIR.
De obicei schimbătorul de căldură va fi livrat pe o platf ormă (europalet). Partea frontală
a plăcii fixe va fi, deci, fixată de platformă. Acest lucru vă permite să transportați utilajul cu
ajutorul unui stivuitor sau transpalet.
Nu ridicați niciodată schimbătorul de căldură folosindu -se de racorduri sau prin le gături
infășurate in jurul acestora!
Întotdeauna:
– Folosiți inelele de prindere (dacă există).
– Ridicați de partea superioară a plăcii fixe.
– Atașați frânghiile de bolțurile / tiranții din apropierea părții superioare.
Interdicție:
– Nu folosi ți pentru ridica re, racordurile.
– Nu ridicați de placa mobilă.
– NU ridicați folosindu -se de o placă intermediară.
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
57
C. Depozitarea
În cazul în care este necesară depozitarea schimbătorului de căldură pe o perioadă mai
lungă (1 lună sau mai mult), trebuie luate unele măsuri de precauție pentru a preveni avarierea
echipamentelor.
Este de preferat ca schimbătorul de căldură să fie depozitat într -o încăpere c u o
temperatură între 15 și 20 șC și o umiditate de max. 70%. Dacă acest lucru nu este posibil,
așezați schimbătorul de căldură într -o ladă de lemn care are la interior o căptușeală pentru
prevenirea pătrunderii umezelii excesive.
În încăpere nu trebuie să existe absolut nici un echipament producător de ozon, precum
motoarele electrice sau echipamentele de sudare cu arc, deoarece ozonul distruge multe
materiale din cauciuc. De asemenea, nu depozitați solvenți organici sau acizi în încăperea
respectivă și ev itați temperaturile ridicate. Evitati radiațiile ultraviolete / solare să ajunga la
garnituri, prin acoperirea pachetului de plăci.
D. Racordarea
În funcție de model, schimbătoarele de căldură cu plăci pot fi livrate cu racorduri cu
flanșe cu/fără manșoane de legătură, țevi filetate sau țevi cu capete de sudură, ori racorduri
pentru industria alimentară, etc.
Atunci când se conectează sistemul de conducte la schimbătorul de căldură, asigurați –
vă că acest sistem de țevi nu exercită nici o tensiune sau solici tare asupra utilajului!
Se recomandă următoarele sfaturi:
– Țevile grele trebuie să fie susținute. Acest lucru va preveni acțiunea unor forțe
puternice si nesănătoase asupra schimbătorului de căldură.
– Instalați întotdeauna racorduri flexibile pe racordurile plăcii mobile pentru
prevenirea vibrațiilor asupra schimbătorului de căldură. Aceste legături flexibile pot
prelua și dilatațiile conductelor, ca urmare a variațiilor de temperatură și efectul acestora
asupra schimbătorului de căldură.
– Aceste racorduri fle xibile trebuie montate pe direcție longitudinală, paralel cu
tiranții care strâng pachetul de plăci.
– Țevile de legatură trebuie golite de zgură, curățate și spălate temeinic înainte
de conectarea la schimbătorul de căldură.
– Instalați întotdeauna vane de iz olare pe toate cele 4 racorduri ale
schimbătorului de căldură.
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
58
– Asigurați -vă că țevile de legatură la schimbătorul de căldură sunt protejate
corespunzător împotriva vârfurilor / șocurilor de presiune și a șocurilor de temperatură!
– Racorduri cu țevi filetate : dacă un schimbător de căldură cu plăci este
prevăzut cu racorduri cu țevi filetate, asigurați -vă că aceste racorduri nu se rotesc atunci
când se atașează îmbinările filetate. Rotirea țevilor poate deteriora garnitura din
interiorul aparatului care etanșe izează zona dintre pachetul de plă ci si racordul filetat.
7.3 Instrucțiuni de punere în funcțiune și exploatare
A. Punerea în funcțiune și verificările prealabile
– Punerea în funcțiune poate fi realizată numai de către personalul beneficiarului, care a
fost preg ătit special pentru acest lucru;
– Controlul, întreținerea și repararea instalației pot fi realizate numai de către personal
autorizat, pregătit și instruit c orespunzător;
– Întreținerea și curățirea pot fi realizate numai cu schimbătorul de căldură o prit.
– Se verifică dacă toate legăturile sunt montate correct;
– Filtrarea: mediile care curg prin schimbătorul de căldură nu ar trebui să conțină particule
cu un diametru mai mare de 0,5 -2 mm (funcție de tipul utilajului). Se recomandă
montarea de fil tre pe admisia ambelor circuite;
– Se verifică presiunea și temperatura mediilor și se asigură că acestea nu depășesc
valorile specificate pe plăcuța de identificare și în f ișa tehnică de selecție;
– Este esențial ca schimbătorul de căldură să nu fie supus șocurilo r termice, hidraulice sau
mecanice, deoarece acest lucru ar putea duce la deteriorarea prematură a garniturilor.
B. Exploatarea
– Se pornește mai întâi circuitul rece, apoi circuitul cald ;
– Se aeriseste complet sistemul circuitului secundar (rece);
– Se inchid ventilele de izolare dintre pompă și schimbător;
– Se deschide complet vana de izolare montată pe returul schimbătorului;
– Se pornește pompa de circulație;
– Progresiv se deschide vana de izolare, montată pe intrarea schimbătorului;
– Se aerisește din nou sis temul, dacă este necesar;
– Repetați pașii de mai sus pentru circuitul primar (cald).
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
59
C. Întreținerea schimbătorului de căldură
– Intervalul de timp – cel puțin o dată pe an
– Verificați temperaturile și fluxurile comparativ cu datele de la punerea în funcțiune
anterioară. Verificați starea generală și căutați semne de scurgere. Ștergeți toate părțile
vopsite și verificați pe suprafețe orice urmă de deteriorare – corectați sa u inclocuiți dacă
este necesar.
– Verificați dacă pe tiranții de strângere și bare de ghida re există urme de rugină și
curățați. Acoperiți părțile filetate cu un strat subțire de unsoare cu molibden sau cu un
inhibitor de coroziune (asigurați -vă că nu ajunge unsoare etc. pe garniturile EPDM ale
plăcilor).
D. Instrucțiuni generale
Persoanele care au atribuții în activitatea de montaj, verificarea, punerea în funcțiune,
exploatarea și întreținerea instalației trebuie sa îndeplinească următoarele condiții:
– Să fie sănătoase din punct de vedere fizic si psihic și sa nu aiba infirmități care le-ar
stanjeni activitatea de producție sau care ar putea produce accidentarea lor sau a altor
persoane ;
– Să fie instruite și verificate din punct de vedere al normelor de protecția muncii, sa –
și însușească și sa respecte normele de protecția muncii c are privesc funcția și locul
de muncă în care își desfășoară activitatea ;
– Să posede calificare profesională necesară pentru lucrările care li se încredințează ,
corespunzător funcției pe care o dețin ;
– Sa fie autorizate din punct de vedere al normelor de protec ția muncii pentru
desfășurarea activitații în instalație
Instruirea personalului se va efectua în conformitate cu reglementările în vigoare
privind instruirea personalului de forul tutelar în următoarele faze distincte:
– Instructajul de angaj are;
– Instructajul periodic și verificarea periodică a cunoștințelor ;
– Instructajul la schimbarea locului de munc ă;
Instructajul la locul de munc ă se efectuează de către conducătorul direct al procesului
tehnologic și va avea în vedere principalele regul i de protecția muncii ce trebuie respectate la
locul de muncă.
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
60
Pentru muncitori, instructajul va avea un pronunțat caracter practic, efectuându -se în
terenul practic de instructaj.
Toate procesele de muncă vor fi conduse și supravegheate de persoane car e posedă
pregătirea tehnică corespunzătoare și care au fost stabilite de conducerea unității în acest scop .
Obligația efectuării instructajului de protecția muncii o au cei care organizează și
conduc procesele de muncă.
Personalul raspunde de orice acți une care ar putea scoate din funcțiune, avaria sau
deteriora dispozitivele sau instalațiile de lucru, cele de protecția muncii sau instrucțiunile
afișate la locul de muncă.
Nici o mașină, agregat, instalație, etc. nu poate fi pusă în funcțiune dacă nu s -a efectuat
recepția ei.
Prin personalul de exploatare se înțelege personalul de deservire operativă care are ca
sarcină supravegherea continuă a funcționării instalației prin serviciul de tură, precum si
personalul pentru lucrări curente.
Manevrele executate de personalul de exploatare sunt permise numai pe baza foii de
manevră scrisă și aprobată de conducerea tehnică a unității. Foaia de manevră trebuie să
cuprindă cel puțin următoarele :
– Obiectul manevrei;
– Opera țiile ce se execută înscrise în succe siunealor exactă ;
– Formația de executare ;
– Mijloacele de protecție utilizate .
Toate manevrele executate la instala ție vor fi înscrise în registrul operativ de tură,
aduse la cunoștință personalului de schimb.
Prin personalul de întreținere se ințelege personalul de revizie și personalul de reparații
care execută lucrări de revizie și reparații planificate sau preventive și lucrări de revizie și
reparații în urma incidentelor de exploatare, în scopul menținerii și readucerii instalației în
starea tehnic ă corespunzătoare.
Repararea și întreținerea se face numai cu personal special însărcinat cu această
misiune. Este interzis personalului de exploatare sa facă remedierea defecțiunilor.
Pentru executarea lucrărilor în instalație se vor respecta următoarel e condiții :
– Pentru executarea lucr ării se existe o aprobare a personalului tehnic superior ;
– Lucrarile trebuie executate de minim 2 persoane ;
– La executarea lucrărilor trebuie respectate măsurile specifice de protecția muncii .
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
61
Executarea lucr ărilor în i nstalație este permisă numai pe baza dispoziției de lucru scrisă
și aprobată de conducerea tehnică a unității. Dispoziția trebuie să cuprindă cel puțin
următoarele :
– Obiectul lu crării ;
– Zona de lucru;
– Forma ția de lucru ;
– Măsurile de protecția muncii care au fost luate pentru admiterea la lucru .
Admiterea și evacuarea formațiilor de lucru în instalație, precum și întreruperea sau
terminarea lucrărilor se vor consemna în registrul operativ de tură.
Accesul în instalație este permis numai persoanelor autorizat e de către conducerea
tehnică a unității beneficiare.
La montajul instalației se vor respecta normele de protecția muncii specifice unităților
de montaj.
Conducerea tehnică a unităților, care montează, exploatează și întrețin instalația va pune
la dispoz iția personalului îmbrăcămintea și încălțămintea specială de protecție, precum și
dispozitivele de protecția muncii utilizate.
Dotarea la timp și în suficientă măsură cu mijloace de protecție a personalului,
organizarea păstrării evidenței și încercării periodice a mijloacelor de protecție se fac prin grija
conducerii unității respective .
Mijloacele de protecție aflate în dotarea individuală sau colectivă se păstrează, întrețin,
utilizează și prezintă periodic la verificare prin grija celui care le are î n dotare.
Personalul este obligat ca la executarea lucrărilor care comportă utilizarea mijloacelor
de protecție, conform normelor sa solicite dotarea cu mijloace de protecție necesare, refuzând
executarea lucrărilor în caz ca nu se asigură dotarea.
Toate sculele și dispozitivele de lucru și de protecție trebuie sa fie utilizate numai în
scopul pentru care sunt destinate și întreținute corespunzător.
Se interzice executarea operațiilor speciale (polizare, sudură,etc) fară sosirea
echipamentului de pro tecție corespunzător.
La înălțimea de peste 2m, exceptând platformele stabile și sigure, toate lucrările se vor
executa numai cu centură de siguranță.
Toate zonele unde există pericol de accidentare vor fi semnalizate prin pancarde sau
afișe avertizoare am plasate în locuri adecvate.
Se interzice lucrul în zone întunecoase sau noaptea fără lumină artificială
corespunzătoare.
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
62
Însușirea cunoștințelor necesare și dobândirea unei îndemânări în acordarea primului
ajutor se asigură prin instruirea personalului ș i prin dotarea acestuia și a informațiilor de lucru
cu mijloace de intervenție pentru prim ajutor.
Asigurarea și menținerea completă și în bună stare a dotărilor cu mijloace de prim ajutor
prescrise, reprezintă obligația conducerii unităților.
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
63
Concluzii
Tema proiectului este ,, Proiectarea unui schimbător de căldură cu plăci destinat
preparării apei calde de consum de la o secție de producție din cadrul unui IMM “
Pentru elaborarea acestui proiect s -au consultat lucr ări de specialitate și s -a efectuat
practică la Jcr-Christof Consulting Srl.
În primul capitol s -au dezvoltat, noțiunea de schimbă tor de căldură, modurile
elementare de transfer de căldură , formele sub care se prezintă transferul de căldură și câteva
caracteristici specifice ale acestora. Tot în ac est capitol s-a prezentat o clasificare a
schimbătoarelor după mai multe criterii . În continu are accentul a fost pus pe schimbătorul de
căldură cu plăci.
În capitolul 2 se regă sește sistemul de preparare a a gentului termic din cadrul unei
societăți comerciale. În acest capitol sunt prezentate aparatele care intră în alcătuirea unei
instalații de încălzire (cazane, pompe, schimbătoare de căldură), exemplificate prin cele folosite
de către Jcr-Christof Con sulting Srl. Tot în acest capitol s -au descris în mod explicit părțile
componente ale schimbătorului cu plăci si garnituri utilizat in această societate și avantajele
utilizării acestuia comparativ cu schimbătoarele tubulare.
În capitolul 3 se reg ăsește calculul termic de dimensionar e a schimbătorului de căldură
care înc epe prin prezentarea caracteristicilor și determinarea structurii materialului de bază
X2CrNiMo17 -12-2. Tot în cadrul acestui capitol s -a ales procedeul optim de sudare a
racordurilor, W IG și caracteristicile materialului de adaos 308LSi.
În capitolul 4 este determinat calculul mecanic al schimbătorului de căldură.
Din calculul constructiv a rezultat un număr de dou ă pachete de plăci pe partea de apă
caldă și unul pe partea de apă rece, numarul de plăci din aparat fiind 60, iar suprafața de schimb
de căldură 𝑆𝑎=25 𝑚2.
Capitolul 5 cuprinde analiza costurilor de producer e a energiei termice în Jcr-Christof
Consulting Srl. În acest capitol s -a urmărit sa se determine valoaea totală în lei a cheltuielilor
cu energia termică pe durata unui an la Societatea Comercială Jcr-Christof Consulting Srl.
Aspectele legislative referitoare la energia termică sunt prezentate în capitolul 6. În
acest capitol sunt cuprinse pricipalele legi care sunt legate de energia termică.
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
64
În capitolul 7 sunt enumerate normele de siguranță în exploatare și normele de
protecția muncii specific instalațiilor de încălzire.
Principalele contribuții originale se referă la calculul termic de dimensionare a unui
schimbător de căldură, alegerea mat erialului de bază, alegerea procedeului de sudare și a
materialului de adaos, calculul mecanic și analiza costurilor de producere a energi ei termice
din cadrul societății Jcr Christof Consulting SRL.
În lucrarea de față elementele de inginerie mecanică și de termotehnică se împletesc cu
aspectele economice și legislative pentru re alizarea unui produs competitiv.
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
65
Bibliografie
[1] Carabogdan I. Gh. Badea A., Leca A., Ionescu L. – ,, Instala ții termice
industriale – Culegere de probleme pentru ingineri ’’, București, Editura tehnică, 1983.
[2] Badea, A. s.a., Echipamente si Instalatii Termice, Bucuresti, Editura Te hnica,
2003 .
[3] Cristescu Tudora – Termoenergetic ă – Editura UPG, Ploiești, 2009.
[4] Cristescu Tudora – ,,Propriet ăți termice ale zăcămintelor de hidrocarburi “,
Ploie ști, Editura Universal Cartfil, 1998.
[5] Badea, A., Necula, H. Schimǎtoare de cǎldurǎ, Editura AGIR, 2000.
[6] Carabogdan I., Popa B., ș.a., Manualul inginerului termotehnician Vol. II,
E.T., București, 1986
[7] Ștefănescu D., Marinescu M ., Dănescu Al. „Transferul de c ăldură în tehnică,
Volumul II, Schimbătoare de căldură Culegere de probleme", București, Editura tehnică, 1998.
[8] Pleșa A., Stadiul actual de cercetare privind utilizarea schimbătoarelor de
căldură cu plăci în instalațiile frigorifice, Referat 1, Univ.Tehnic ă Cluj, 2002
[9] Leca, A., Luca, N., ș.a ., Procese de transfer de căldură și masă în instalațiile
industriale , Editu ra Teh nică, București, 1978.
[10] Grieb C. F., Stadiul actual privind construcția și funcționarea
schimbătoarelor de căldură cu plăci, Referat 1, Univ. Tehnică ClujNapoca, 2005.
[11] DUMITRESCU, V.Termotehnică si mașini termice – Partea a 2 -a. – Masini si
instalatii termice Pitesti: Edi tura Universitatea, 1995.
[12] Zecheru Gh.Draghici Gh.: Elemente de stiinta si ingineria materialelor, Editura
ILEX si editura Universitatii din Ploiesti .
[13] lon Popescu, Lucian Negulescu -„Manual pentru operatorii din centralele
termice", Bucure ști, Editura Setronic, 2001 .
[14] Catalin Popescu – Management General Suport curs .
[15] *** Legislație (Legea 199 — 2000 privind utilizarea eficientă a energiei,
HG 443 din 10.04.2003 privind promovarea producției de energie electrică din surse
regenerabile de energie).
UPG/IME/IEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian
PLOIEȘTI
66
[16] *** Monitorul Oficial nr. 91 din 29 februarie 2000 „Decizia nr. 4/12
ianuarie 2000 privind aprobarea contractului cadru de vănzare — cumpărare a energiei termice
din sistemele de alimentare centralizată".
[17] *** Monitorui Oficial nr. 251 din 6 ianuarie 2000 „Ordonanța de urgență a
Guvernului României nr. 67 din 2 iunie 2000 privind unele măsuri referitoare la prețurile și
tarifele pentru energia termică și electrică".
[18] *** Monitorul O ficial nr. 577 din 17 noiembrie 2000 ,, P rivind utilizarea
eficient ă a energiei ”.
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: UPGIMEIEDM -Proiect de diplomă Cernat Valentin -Adrian [630966] (ID: 630966)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.