Материал: Теплообменное оборудование предприятий

Глава 4. РЕКУПЕРАТИВНЫЕ ГАЗОЖИДКОСТНЫЕ ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ

4.1. Области применения и конструктивные особенности

Рекуперативные газожидкостные теплообменники получили широкое распространение в различных отраслях промышленности.

В котельных агрегатах они используются в качестве водяных экономайзеров для подогрева питательной воды. В котлах низкого давления типа ДКВР применяются чугунные трубы с квадратными или круглыми ребрами. Для котлов среднего и высокого давления используются гладкие стальные трубы, а в последнее время в опытном порядке – плавниковые трубы.

Большую группу теплообменных аппаратов составляют различного рода охладители и подогреватели воздуха. К их числу относятся промежуточные воздухоохладители из каплеобразных латунных труб с медными насадными ребрами компрессорных установок. В системах кондиционирования воздуха и отопления производственных помещений широко используются калориферы и поверхностные охладители, выполняемые в большинстве случаев из круглых труб со спиральными ребрами или пластинчатым оребрением.

Значительное число газожидкостных теплообменных аппаратов применяются в качестве различного рода радиаторов в транспортных установках, конденсаторов в холодильных машинах и др.

Конструктивное оформление газожидкостных аппаратов весьма разнообразно и определяется их назначением и условиями эксплуатации. Отличительной особенностью аппаратов данного типа является наличие оребрения с газовой стороны. Наиболее распространенные типы оребрения приведены в табл. 4.1.

Увеличение поверхности теплообмена по стороне газов за счет оребрения вызвано особенностью процесса передачи теплоты. С газовой стороны коэффициенты теплоотдачи значительно меньше, чем со стороны жидкости.

Степень оребрения поверхности теплообмена характеризуется коэффициентом оребрения р Fр Fгл , который представляет собой

отношение полной поверхности оребренной трубы к поверхности гладкой (несущей) трубы. Коэффициент компактности П FV та-

ких поверхностей нагрева, определяемый величиной поверхности теплообмена, размещенной в единице объема, достигает 600 м2/м3, что позволяет создавать малогабаритные установки.

86

Таблица 4.1

Типы оребренных поверхностей нагрева

4.2. Конструкции

На рис. 4.1 приведена конструкция водяного экономайзера, применяемого в котлах низкого давления (до Р = 2,4 МПа) и малой мощности.

Рис. 4.1. Водяной экономайзер из ребристых труб:

1 – вход питательной воды; 2 – выход питательной воды; 3 – несущая труба; 4 – ребра; 5 – калачи

Экономайзер выполнен в виде пакета чугунных ребристых труб. Длина труб в зависимости от конструкции котлоагрегата составляет 1,5; 2 или 3 м, диаметр несущей трубы 76 мм, толщина 8 мм, наружные ребра квадратные размером 150x150 мм. Число рядов труб в пакете в горизонтальной плоскости определяется исходя из скорости дымовых газов, число рядов труб по вертикали рассчитывается из требуемой поверхности теплообмена.

Для современных котлов высокого и среднего давления устанавливаются водяные экономайзеры из гладких труб. Одна из ступеней экономайзера представлена на рис. 4.2 [20] .

Экономайзер выполнен в виде пакета из змеевиков, изготовленных из стальных труб наружным диаметром 28–38 мм при толщине стенки 2,5–3,5 мм. Питательная вода проходит внутри труб, продукты сгорания – в межтрубном пространстве. Концы змеевиков экономайзера объединяются коллекторами, вынесенными из области газового обогрева.

Трубки экономайзера обычно располагаются в шахматном порядке, что обеспечивает эффективность теплообмена примерно на 25 % больше по сравнению с коридорным расположением.

Значительную группу аппаратов составляют различные охладители и подогреватели воздуха. В качестве поверхности теплообмена используют оребренные трубы из цветных металлов с высокими коэффициентами теплопроводности.

88

Рис. 4.2. Ступень экономайзера из гладких труб:

1 – змеевики; 2 – нижний коллектор для входа питательной воды; 3 – верхний коллектор для выхода питательной воды

На рис.4.3 приведена конструкция промежуточного воздухоохладителя из каплеобразных латунных труб с медными насадными ребрами прямоугольной формы для компрессорных установок.

Рис. 4.3. Промежуточный воздухоохладитель:

1 – трубный пучок; 2 – корпус; 3,4 – верхняя и нижняя трубные доски; 5,6 – верхняя и нижняя водяные камеры; 7,8 – патрубки для входа и выхода охлаждающей воды

Для предотвращения “проскоков” воздуха пространство между трубной доской и крайними ребрами, образующееся при переходе с каплеобразной форма трубы к круглой, заполняют колпачками по фронту и глубине трубного пучка. Расстояние между ребрами край-

89

них труб и корпусом аппарата не должно превышать половины высоты ребра.

С целью сокращения водопотребления в охладителях технологических продуктов и энергоносителей в различных отраслях промышленности в последнее время осуществляется замена воды как рабочего охлаждающего агента более доступным агентом – воздухом. На рис. 4.4 в качестве примера приведена конструкция типового теплообменника воздушного охлаждения (ТВО).

Рис. 4.4. Общий вид типового ТВО:

1 – теплообменная секция; 2 – вентилятор с приводом; 3 – опорная металлоконструкция; 4 – пучок из оребренных труб; 5 – камеры; 6,7 – штуцера для входа и выхода технологического продукта; 8 – рама; 9 – коллектор; 10 – диффузор; 11 – увлажнитель воздуха; 12 – подогреватель воздуха; 13 – жалюзийное устройство; 14,15 – приводы для изменения угла наклона лопаток жалюзи и лопастей вентилятора

ТВО представляет собой аппарат, состоящий из двух основных частей: поверхности охлаждения, выполненной из оребрённых труб, и системы подачи воздуха, включающей привод.

90