Zvýšení výkonu deskových výměníků
Deskové výměníky tepla patří k nejefektivnějším zařízením pro předávání tepelné energie mezi dvěma médii. I přesto se v praxi často setkáváme se situací, kdy stávající výměník přestává stačit — ať už kvůli navýšení tepelných nároků objektu, změně provozních parametrů, nebo postupnému zanášení teplosměnných ploch. Než sáhnete po pořízení zcela nového zařízení, má smysl nejprve prověřit, zda se výkon stávajícího výměníku nedá zvýšit efektivnějším způsobem.
Obecně existují čtyři základní cesty, jak zvýšit výkon deskového výměníku:
- Zvýšení průtoku média na primární nebo sekundární straně
- Zvýšení teplotního spádu mezi vstupním a výstupním médiem
- Přidání teplosměnných desek (navýšení teplosměnné plochy)
- Chemické nebo mechanické čištění zanesených desek
Který z těchto postupů je proveditelný a jak efektivní bude, se zásadně liší podle konstrukčního typu výměníku. Pojďme se podívat na oba nejběžnější typy — pájené a rozebíratelné — a na to, jaké možnosti navýšení výkonu nabízí každý z nich.
Pájené deskové výměníky
Pájené výměníky jsou tvořeny sadou nerezových desek, které jsou v peci spojeny mědí (případně niklem) do jednoho kompaktního celku. Tato konstrukce přináší výhody v podobě vysoké kompaktnosti, tlakové odolnosti a nízké ceny, zároveň však znamená, že výměník je jako celek neoddělitelný — desky nelze rozebrat, přidat ani mezi nimi měnit počet kanálů.
Zvýšení průtoku je u pájených výměníků prvním logickým krokem. V mnoha případech byl výměník navržen s určitou rezervou a hydraulický systém dovoluje mírné navýšení průtoku na primární nebo sekundární straně. Je ale třeba počítat s tím, že s vyšším průtokem roste i tlaková ztráta, a to nelineárně. U pájených výměníků bývá tento nárůst výraznější než u rozebíratelných, protože kanály mezi deskami mají pevně danou geometrii, kterou nelze žádným způsobem upravit. Navýšení průtoku je tedy vhodné vždy ověřit výpočtem, aby nedošlo k překročení disponibilního tlaku čerpadel nebo k nadměrnému hluku a erozi.
Zvýšení teplotního spádu je druhou možností, která často přináší nejrychlejší efekt bez zásahu do zařízení. Typicky snížením teploty vratné vody na sekundárním okruhu (např. úpravou topné křivky nebo seřízením směšovacích ventilů) se zvětší rozdíl teplot, čímž se zvýší přenesený výkon i při stejném průtoku.
Přidání desek u pájeného výměníku bohužel není možné — konstrukce je pevně daná výrobním procesem pájení a nelze ji dodatečně upravit. Pokud ani zvýšení průtoku, ani úprava teplotního spádu nedostačují, jedinou cestou k navýšení teplosměnné plochy je výměna za nový výměník s vyšším počtem desek nebo větší velikostí.
Čištění je u pájených výměníků prakticky výhradně chemické — cirkulační proplach vhodným čisticím roztokem (typicky zředěná kyselina, u vodního kamene například roztok na bázi kyseliny fosforečné, u olejových aplikací pak roztok na bázi louhu), který rozpustí usazeniny na vnitřních stěnách kanálů, aniž by bylo nutné výměník rozebírat. Mechanické čištění zde není možné, protože k vnitřním kanálům není fyzický přístup. Pravidelné chemické proplachy dokážou u zanesených výměníků obnovit výkon o desítky procent a jsou často nejrychlejším a nejlevnějším způsobem, jak snížený výkon výměníku napravit.
Rozebíratelné deskové výměníky
Rozebíratelné výměníky jsou sestaveny z jednotlivých desek s gumovým těsněním, staženými mezi rámovými deskami pomocí stahovacích šroubů. Tato konstrukce je konstrukčně flexibilnější a nabízí větší prostor pro dodatečné úpravy výkonu.
Zvýšení průtoku funguje na stejném principu jako u pájených výměníků — je třeba prověřit hydraulické parametry okruhu a tlakovou ztrátu. Výhodou rozebíratelných výměníků je, že v případě potřeby lze tlakovou ztrátu ovlivnit i změnou uspořádání desek (počtem paralelních průchodů), což dává o něco větší prostor pro optimalizaci než u pájené konstrukce.
Zvýšení teplotního spádu platí stejně jako u pájených výměníků — úprava provozních teplot na sekundárním okruhu je jednoduchý a nenákladný způsob, jak výkon navýšit bez zásahu do samotného zařízení.
Přidání desek je hlavní předností rozebíratelné konstrukce. Pokud rám a stahovací šrouby mají dostatečnou rezervu (a u většiny výměníků bývá rám navržen s určitým prostorem pro budoucí rozšíření), lze doplnit další sadu desek a tím navýšit teplosměnnou plochu, aniž by bylo nutné měnit celý výměník. Jedná se o poměrně efektivní a nákladově výhodné řešení, je však vždy třeba prověřit:
- dostupnou délku rámu a stahovacích tyčí,
- zda přídavné desky odpovídají typem a materiálem těsnění stávající sadě,
- hydraulický dopad na rozložení průtoku a tlakovou ztrátu.
Čištění rozebíratelných výměníků lze provádět jak chemicky (cirkulační proplach bez demontáže), tak mechanicky. Po rozebrání výměníku lze jednotlivé desky ručně nebo tlakovou vodou očistit od usazenin, zkontrolovat stav těsnění a případně je vyměnit. Mechanické čištění je časově náročnější, ale u silně zanesených nebo mechanicky znečištěných výměníků (např. usazeninami, které chemie nerozpustí) bývá jediným způsobem, jak obnovit původní výkon v plném rozsahu. Kombinace obou metod — chemický proplach doplněný pravidelnou mechanickou kontrolou při odstávkách — bývá v praxi nejspolehlivějším přístupem.
Shrnutí
| Opatření | Pájené výměníky | Rozebíratelné výměníky |
|---|---|---|
| Zvýšení průtoku | Ano, s ohledem na tlakovou ztrátu | Ano, s možností úpravy uspořádání desek |
| Zvýšení teplotního spádu | Ano | Ano |
| Přidání desek | Není možné | Ano, dle rezervy rámu |
| Chemické čištění | Ano | Ano |
| Mechanické čištění | Není možné | Ano |
Než přistoupíte k jakémukoli zásahu, doporučujeme vždy nechat provést tepelně-hydraulický přepočet stávajícího zařízení — ať už s cílem posoudit rezervu pro zvýšení průtoku, ověřit proveditelnost přidání desek, nebo jen odhadnout míru zanesení podle poklesu výkonu. Rádi vám s tímto posouzením i s návrhem konkrétního řešení pomůžeme.
