Материал: Интенсификация теплообмена в энергоустановках. Сборник задач. В двух частях. Трошин А.Ю., Коновалов Д.А

0, 0304, или 3,04 %;

р газ 0, 0304 р1 газ 0, 0304 1, 05 104 319 кг/м2, или

319 мм вод. ст.

Приведенный пример иллюстрирует методику расчета пластинчатых теплообменников и способ использования той информации, которая содержится в таблицах и графиках, характеризующих различные типы развитых поверхностей. Следует иметь в виду, что в реальных теплообменниках существуют дополнительные термические сопротивления, обусловленные загрязнениями поверхности теплоотдачи, а также дополнительные потери напора в коллекторных крышках и в результате несовершенного распределения потоков по сечению; последнее обстоятельство сопряжено также со снижением эффективности и несколько подробнее рассматривается ниже. Выбор типов оребренной поверхности случаен и не отвечает оптимальным условиям и конструкции. Наконец, в выполненном расчете эффективность оребрения на стороне воз-

духа была найдена равной р возд роятность некоторых ошибок: при эффективности менее 0,80

возможность применения обычного метода расчета теплоотдачи в длинных каналах с развитой поверхностью до некоторой степени сомнительна.

1.4. Теплоотдача и потеря напора для пластинчатых теплообменников других типов

Помимо описанных типов пластинчатых теплообменников, известны и другие формы поверхности; на некоторых наиболее интересных из них мы остановимся более детально.

Антуфьевым была предложена оригинальная конструкция пластинчатого теплообменника для газотурбинных уста-

55

новок, исследование которой выявило достаточно высокую её эффективность.

Теплообменник собирается из металлических листов (обычно стальных), на поверхности которых выштампованы овалообразные выступы, как это показано на рис. 1.51. В продольном разрезе (разрез по Б-Б на рис. 1.51) лист имеет прерывистый контур,состоящий из прямых участков длиной tс шагом s2 изакругленных впадин размером s2 t .

В поперечном разрезе (разрез по А-А на рис. 1.51) лист имеет волнообразный профиль. Крайние ряды выступов отстоят от кромок листа на расстояниях, отличающихся на s1 / 2 .

Два листа, сложенные вместе по плоскости д с совмещением кромки I одного листа с кромкой IIдругого образуют элемент с волнообразным каналом В. При совмещении выступами б двух элементов с волнообразными каналами образуются двуугольные каналы Д, расположенные перпендикулярно первым.

Рис. 1.52 показывает порядок сборки такого теплообменника и некоторые детали его конструкции. Края пакета со стороны входа и выхода продуктов сгорания образуют зубчатую линию, по конфигурации которой выполняется специальная гребенка А, АО по двум другим сторонам пакет окантовывают планки Б; гребенки и планки соединяются с пакетом на сварке: к образовавшимся прямоугольным рамкам привариваются короба, к которым присоединяются газоходы.

Боковые усилия, возникающие под влиянием внутреннего давления, воспринимаются прочными боковыми стенками: пакет зажимается между ними с помощью стяжных болтов

(рис. 1.53).

Пластинчатые теплообменники описанной конструкции при размере листов 200×350 мм выдерживают давление по 15 ати, а при размере листов 760×900 – до 4 ати. Влияние высоких температур не снижает прочности сварных швов.

56

Рис. 1.51. Профильный лист с овалообразными выступами [4]

Рис. 1.52. Сборка пакета из листов [4]

На основании выполненных исследований установлены эмпирические соотношения, описывающие теплоотдачу и споротивление в теплообменнике. Для волнообразных каналов

57

причем в качестве определяющего линейного размера принят поперечный размер двуугольного канала d (рис. 1.54).

Рис. 1.53. Теплообменник из листов с овалообразными выступами [4]

Потеря напора в волнообразном канале

где - плотность газа;

s1 - шаг между трубными элементами (рис. 1.54);

s - ширина волнообразного канала (рис. 1.54); n - число двуугольных трубок по ходу газа;

58

t1, t2 - температура воздуха на входе в пакет и выходе

из него, ºС;

T tср 273 - абсолютная средняя температура пото-

ка, К.

Рис. 1.54. Система каналов в пластинчатом теплообменнике [4]

Уравнения (1.12) и (1.13) справедливы в области значе-

ний:

s1 d 2,85; s1 s 6 13,3;

Re 10 60 103.

Для пакета с овалообразными выступами

где в качестве определяющего линейного размера принят эквивалентный диаметр dэ , вычисленный по сечению канала

двуугольной формы; s1 и s2 - см. рис. 1.51.

59