DD282748A5

DD282748A5 - Verfahren zur bestimmung der schmutzschichtdicke bei rohrbuendelwaermeuebertragern

Info

Publication number: DD282748A5
Application number: DD32802789A
Authority: DD
Inventors: Horst Mueller; Klaus Hofmann; Michael Suder
Original assignee: Zittau Tech Hochschule
Priority date: 1989-04-27
Filing date: 1989-04-27
Publication date: 1990-09-19

Abstract

Das erfindungsgemaesze Verfahren zur Bestimmung der Schmutzschichtdicke bei Rohrbuendelwaermeuebertragern ermoeglicht ueber einfache Messung der Temperaturverhaeltnisse im unverschmutzten Zustand und zu den entsprechenden Meszzeitpunkten bei Einstellung festzulegender Massenstroeme der Medien die Ermittlung des Waermeleitkoeffizienten der Schmutzschicht und bei weiteren Messungen die Schmutzschichtdicke.{Messung; Rohrbuendelwaermeuebertrager; Verschmutzungsgrad; Waermeuebertragung}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung ist überall dort einsetzbar, wo Rohrbündelwärmeübertrager, deren Rohre außen zu Verschmutzungen neigen, zum Einsatz kommen.

Charakteristik d9s bekannten Standes der Technik

Bei einem Einsatz von Rohrbündelwärmeübertragern kann es zu einer Verschmutzung der Heizflächen kommen. Die Bestimmung des Verschmutzungszustandes hat daher große Bedeutung für den Betrieb dieser Wärmeübertrager. Zur Bestimmung des Verschmutzungszustandes sind eine Reihe von Verfahren und Vorrichtungen bereits bekannt. So kann nach DD 217303 der Wärmeübertrager mit definierten gasförmigen Medien betrieben werden und über eine Messung der Druckverhältnisse der Verschmutzungsgrad in Abhängigkeit von der Reynoldszahl bestimmt werden. In DE 1526136 wird eine Vorrichtung beschrieben, bei der die Schichtdicke oiner sich auf der Oberfläche bildenden Schmutzschicht mittels eingebrachter Temperaturfühler an einer Stelle des Wärmeübertragers bestimmt wird. In DD 232749 wird mittels eines Probekörpers der Verschmutzungszustand bestimmt. DE 2547832 beschreibt eine Anordnung zur Bestimmung des Verschmutzungsgrades in Rohren von Wärmeübertragern mittels einer speziell angeordneten Prüfstrecke.

Es ist kein Verfahren bekannt, mit dem unter Betriebsbedingungen der Verschmutzungszustand bestimmt werden kann. Alle bekannten Verfahren und Vorrichtungen sind teilweise mit erheblichem technischem Aufwand und/oder mit besonderen Betriebsbedingungen, wie z.B. genau definierte Medienzusammensetzung, verbunden. Weiterhin ist in den meisten Fällen die entsprechende Meßapparatur mit erheblichen Fehlern behaftet, so daß eine sichere Bestimmung des Verschmutzungszustandes nicht gewährleistet ist.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die mittlere Schmutzschichtdicke von Rohrbündelwärmeübertragern unter Betriebsbedingungen zu bestimmen.

Wesen der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Bestimmung der mittleren Cchmutzschichtdicke von Rohrbündelwärmeübertragern mit minimalem technischen Aufwand zu entwickeln.

Die vorstehend beschriebene Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem die durch den Rohrbündelwärmeübertrager fließenden Medien zum Zeitpunkt der Messungen auf vorher festgelegte Massenströme eingestellt werden, wobei es günstig ist, dafür die Auslegungswerte zu zählen. Die Ein- und Austrittstei^perature·. beider Medien werden zunächst im unverochmutzten Zustand und dann zu einem gewünschten Inspektionszeitpunkt bestimmt. Über die Beziehung s_exp(()

2 \ \ di \ AQj.ß AQj.A / ü,d_a

kann dann die mittlere Schmutzschichtdicke berechnet werden.

Zur Bestimmung des Wärmeleitkoeffizienten der Schmutzschicht kann nach der Messung im unverschmutzten Zustand und vor der beschriebenen Bestimmung der Schmutzschichtdicke eine Messung bei einem Verschmutzungszustand, in dem sich der Wärmedurchgangskoeffizient mindestens um 30% verschlechtert hat, erfolgen. Der Wärmeübertrager wird dann geöffnet, die mittlere Dicke s der Verschmutzung gemessen und der Wärmeleitkoeffizient über die Beziehung

. ln(1 + 2s/d„)

Ay —

Aj ( At_m,_B AU.A ] _{ 2 ( 1 1 )

d| V AQj_-B AQjA / α, \ d_a d, + 2s /

berechnet.

Die verwendeten Formelzeichen und Indizes haben folgende Bedeutung:

S	mittlere Schmutzschichtdicke
d	Durchmesser der Wärmeübertragerrohre
K	Wärmeleitkoeffizient der Verschmutzung
A	Wärmeübertragerfläche
At_n,	logarithmische Temperaturdifferenz
AQj	Wärmestromänderung des Mediums j
α	Wärmeübergangskoeffizient
i	innen
a	außen
A	unverschmutztem Zustand
B	Meßzeitpunkt
Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Zur Wärmerückgewinnung aus Rauchgasen braunkohlegefeuerter Verbrennungsanlagen wird ein Rohrbündelwärmeübertrager eingesetzt, bei dem in den Rohren Wasser und um die Rohre Rauchgas strömt. Der Dampferzeuger hat eine Auslegungsleistung von 6,5t/h Dampf, wobei die Parameter des Speisewassers und des Dampfes zumindestens während der Messungen den Auslegungswerten entsprechen. Die Messung der Medienein- bzw. Austrittstemperaturen a ι dem Wärmeübertrager erfolgt mittels entsprechender Thermoelemente. Vor jeder Messung werden die Massenströme ein gestellt und etwa 30 Minuten konstant gefahren. Am Wärmeübertrager wird ein Wassermassenstrom von 10m³/h und am lampferzeuger eine Dampfleistung von 6t/h bei 7 % Sauerstoffgehalt im Rauchgas am Kesselende eingestellt. Die erste Messung aer Ein- und Austrittstemperaturen erfolgt nach der ersten Inbetriebnahme des Wärmeübertragers. Alle weiteren Messungen werden in festzulegenden Abständen vorgenommen. Dabei wird zum Zeitpunkt 1 nach Aufnahme der Temperaturverhältnisse der Wärmeübertrager geöffnet und die mittlere Schmutzschichtdicke bestimmt, woraus sich der Wärmeleitkoeffizient der Schmutzschicht ergibt. In der folgenden Tabelle sind entsprechende Messungen angegeben.

I Zeitpunkt 2

63°C 78⁰C

209⁰C 148°C

Zum Zeitpunkt 1 wurden der Wärmeübertrager geöffnet und eine mittlere Schmutzschichtdicke von 5mm gemessen, woraus sich der Wärmeleitkoeffizient der Schmutzschicht zu 0,115 W/mK ergibt. Die mittlere Schmutzschichtdicke zum Zeitpunkt 2 beträgt somit 13,5mm.

	Inbetriebnahme	Zeitpi
Wassertemperaturen
Eintritt	58⁰C	61°C
Austritt	89 ⁰C	82⁰C
Rauchgastemperaturen
Eintritt	205⁰C	204°C
Austritt	102⁰C	135°C

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung der Schmutzschichtdicke bei Rohrbündelwärmeübertragern, deren Rohre außen zu Verschmutzungen neigen, dadurch gekonnzeichnet, daß zu jedem Meßzeitpunkt bei Einstellung vorher festzulegender gleicher konstanter Mnssenströme, die den Betriebswerten des Wärmeübertragers entsprechen, die Ein- und Austrittstemperaturen beider Medien gemessen werden, wobei die Messung im unverschmutzten Zustand erfolgt und zu einem späteren Inspektionszeitpunkt wiederholt und dann eine Kenngröße als mittlere Schmutzschichtdicke aus den Meßwerten im unverschmutzem und Inspektionszustand gebildet wird.

2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung des Wärmeleitkoeffizienten der Schmutzschicht nach der Messung im unverschmutzen Zustand und vor der Bestimmung der Schmutzschichtdicke gemäß Punkt 1 eine Messung bei einem Verschmutzungszustand, in dem sich der Wärmedurchgangskoeffizient mindestens um 30% verschlechtert hat, durchgeführt wird, wonach der Wärmeübertrager geöffnet, die mittlere Dicke s der Verschmutzung gemessen und aus unverschmutztem und verschmutztem Zustand der Wärmeleitkoeffizient der Verschmutzung gebildet wird.

3. Verfahren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Massenströme der Medien exakt auf die Auslegungswerte eingestellt werden.