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

На рис. 1.8 приведена фотография теплообменника, аналогичного показанному на схеме на рис. 1.4, сверху видны приваренные коллекторы; боковые крышки съемные – через них проходит газ низкого давления. На рис. 1.9 дана фотография небольших противоточных теплообменников; левый предназначен для двух теплоносителей, а два правые – для трех. Такие теплообменники применяются в воздухоразделительных установках малой и средней производительности. В крупных установках объединяется ряд однотипных теплообменников, которые могут включаться как параллельно, так и последовательно. На рис. 1.10 показан блок теплообменников установки технологического кислорода.

Рис. 1.10. Блок теплообменников воздухоразделительной установки [4]

При относительно высоком давлении одного из потоков коллекторные крышки и коллекторы выполняются небольшими по размеру из соображений прочности. В теплообменнике, показанном на рис. 1.11, газ высокого давления проходит вертикально: на снимке видны два коллектора сверху и два снизу; газ низкого давления движется горизонтально. На рис. 1.12 показан противоточный теплообменник, в котором газ высокого давления распределяется по четырем отдельным секциям

10

с помощью коллекторов, расположенных сверху и снизу; газ низкого давления движется противотоком.

Рис. 1.11. Перекрестноточный теплообменник высокого давления [4]

Рис. 1.12. Противоточный теплообменник высокого давления [4]

11

Для пластинчатых теплообменников рассматриваемого типа, применяемых в низкотемпературных установках, верхний предел рабочего давления определяется как размерами теплообменника, так и условиями его работы. Теплообменник на рис. 1.11 в части высокого давления собран из восьми отдельных секций, которые испытаны на давление 28 атм.

При знакопеременной нагрузке, связанной с переключениями потоков, допустимое давление снижается вдвое, хотя проведенные испытания типовых элементов показали, что при комнатной температуре они выдерживаются до 1106 циклов изменения давления в пределах от 0 до 10,5 ати без какихлибо признаков разрушения. При увеличении рабочего давления уменьшаются размеры коллекторов; соответственно теплообменник разбивается на ряд секций или внутри пакета выполняются перегородки, распределяющие газовый поток по всему его сечению.

При конструировании и изготовлении пластинчатых теплообменников, предназначенных как для газотурбинных, так и для низкотемпературных установок, необходимо считаться с возможными последствиями температурных деформаций и предусматривать соответствующие компенсирующие устройства.

1.1 Теплоотдача и потеря напора для пластинчаторебристых теплообменников

Различные типы оребрения пластинчатых поверхностей показаны на рис. 1.13; в табл. 1.1 – 1.4 приводятся данные, характеризующие геометрию этих поверхностей. Приняты следующие обозначения величин:

h – расстояние между пластинами, ограничивающими развитую поверхность (рис. 1.1), м;

a – толщина ограничивающих пластин, м; rГ – гидравлический радиус канала, м;

12

– отношение полной теплообменной поверхности на

стороне одного из потоков к объему, ограниченному пластинами на той же стороне теплообменника, м2/м3;

A – полная теплообменная поверхность, м2; Ac – минимальное свободное сечение, м2; Aф – полное сечение теплообменника, м2;

L – длина в направление потока, м;

V – полный объем теплообменника, м3;

– отношение полной теплообменной поверхности на

стороне одного их теплоносителей к полному объему теплообменника, м2/м3.

определенного теплоносителя; они могут быть различными для различных систем каналов в одном и том же теплообменнике. Величина V соответствует объему всего теплообменника. Ниже приводятся соотношения, которые необходимы для расчета пластинчато-ребристых теплообменников; индекс 1 указывает на принадлежность величины к одной стороне теплообменника, индекс 2 – ко второй стороне; отсутствие индекса указывает на принадлежность величины к обеим сторонам.

Рис. 1.13. Разновидности оребрения плоских поверхностей [4]

13