Разработка конструкции и технологии изготовления компактных теплообменных аппаратов с профилированными трубками для морской техники тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.08.04, кандидат наук Науменко Ася Викторовна

• Науменко Ася Викторовна
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Науменко Ася Викторовна

В веление

1 Обзор конструкций теплообмепных аппаратов

1.1 Классификация теплообмеиных аппаратов

1.2 Кожухофубные теплообмеиные аппараты

1.2.1 Оребрение поверхностей теплообмена

1.3 Секционные геплообменные аппараты

1.4 Змеевиковме теплообмеиные аппараты

1.5 Спиральные гсплообменные аппараты

1.6 Коробчатые теплообмеиные аппараты

1.7 Пластинчатые теплообменные аппараты

1.8 Пластинчато-ребристые теплообмеиные аппараты

2 Опытный образец теплообменника с плоскими трубками МХД-4

2.1 Конструкции теплообменников с плоскими трубами

2.2 Конструкция новой плоской профилированной трубки

2.3 Конструкция опытного образца МХД-4

2.4 Программа-ал! ортм расчета холодильника масляного МХД-4

2.4.1 Расчет трубной полости

2.4.2 Расчет межтрубной полости

2.5 Теплогидравлические испытания холодильника масляного МХД-4.............,49

3 Применение плоских трубок в охладителях типа OKII

ЗА Конструкция охладителей ОКП

3.2 Программа-алгоритм расчета охладителей ОКП...........................................~

3.3 Теплогидравлические испытания охладителя ОКП 29-420 на пресной воде

3.3.1 Результаты испытаний ОКП 29-420............,

3.3.2 Сопоставление проектного и рассчитанного но результатам испытаний значений мощности охладителя ОКП

3.3.3 Заключение

3.4 Теплогидравлические испытания охладителя OKI I 29-420 на масле

3.4.1 Заключение

3.5 Модификация конструкции плоскотрубного охладителя....,

3.5.1 Гепл огидра клическнй расчет ОК11 29-420 модифицированной конструкции без продольной перегородки

3-52 Тепло1 ндравлнческнй расчёт ОКИ 29-420 модифицированной конструкции с продольной перегородкой п утлом уплотнения

3.5.3 Итоговая конструкция шюскотрубных охладителей ОКИ

3.6 Испытания итоговой конструкции плоскотрубного охладителя ОКИ

3.6.1 Проведение испытаний

3.6.2 Результаты испытаний и их внедрение

4 Технология производства теплообмеиных аппаратов с плоскими трубками

4.1 Технология производства плоской трубки..................................................... I

4.1.2 Технология контактной сварки плоской трубки

4.2 Технология крепления трубок в трубных решетках

5 Эксплуатация теплообмеиных аппаратов с плоскими трубками

5.1 Чистка теплообмеиных аппаратов с плоскими трубками

5.1.1 Чистка полосгн охлаждаемой среды (масло в трубах)

5.1.2 Чистка полости охлаждаемой среды (пресная пода п трубах)

5.1.3 Чистка полости охлаждаемой среды (масло в межтрубной полости)

5.1.4 Чистка полости охлаждающей среды (морская вода и межтрубной полости).............................................................,

5.1.5 Чистка полости охлаждающей среды (морская вода в трубках)

5.2 Технология глушения плоских трубок

Заключение

Список литературы

Приложение Л

Результаты расчета МХД-4

I Триложение Б

Результаты испытаний МХД-4

11риложснне В

Результаты расчета ОКИ

I 1рпложсние I

Результаты испытаний ОКИ

11риложс1Ше Д

Результаты расчета перетечек в поперечных

перегородках ОК11

Приложение Р

Результаты расчета модифицированной конструкции

СЖП 29-420 бет продольной перегородки..............................<

11риложснне Ж

Результаты расчета модифицированной конструкции ОК11 29-420 с продольной перегородкой

и узлом уплотнения

I Триложеиие И

Результаты испытании итоговой конструкции ОКГ1

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка конструкции и технологии изготовления компактных теплообменных аппаратов с профилированными трубками для морской техники»

Введение

Настоящая диссертация посвящена разработке коиструцни и технологии изготовления судовых теплообменных аппаратов с плоскими профилированными трубками. Использование компактных гешюобменных аппаратов актуально не только и судостроении, но н в других областях, где требуется экономия пространства« Чаще всею это же военная техника и системы сооружения. Уменьшение в размерах любого оборудования военной техники приволт к увеличению используемою объема вооружения и, следовательно« росту огневой мощи военных единиц. Согласно Военной доктрине Российской Федерации, военно-морской флот является одной из приоритетных направлений развития отечественного вооружения. В связи е mm 1, развитие судостроения в современных инновационных направлениях, связанных с технологичностью и компактностью оборудования, является п настоящее время особенно актуальным

Устойчивая боеспособность корабля одна из важнейших тактических характеристик, которая прямо пропорциональна живучести корабля. Живучесть корабля это способность его решать боевые задачи в полном объеме вне зависимости от его состояния. В связи с этим важным моментом, уменьшение в размерах судовой энергетической установки и вспомогательного оборудования приводи*! к высвобождению свободного пространства, которое можно более рационально использовать для компоновки современных систем вооружения. Что приводит к повышению коэффициен т боевого применения.

Ведущие производители кораблей во всем мире работают по пути совершенствования технологий, приводящих к росту эффективности энергетической установки (СЭУ) при уменьшении ее в размерах. Судовая энергетическая установка представляет* собой комплекс технических средств (тепловых двигателей, агрегатов, механизмов и систем), предназначенных для автономного обеспечения судна всеми видами шергни, необходимыми для его использования по назначению. В сосгав СЭУ входя i главные и вспомогательные энергетические установки.

Главная судовая энергетическая установка включает н себя главный двигатель, главную судовую передачу, валонровод и движитель, Эти элементы главной СЭУ составляют судовой машннио-движпгельный комплекс (МДК),

энергия которою используется дли дпижения судна. Для работы главной СЭУ необходимы:

• непрерывная подача воздуха и топлива к главным двигателям;

• подача смазки к узлам трения двигателя, главной передачи и судовог о валопровода;

• постоянный отвод тепла от деталей, работающих г* зоне высоких температур, масла, воспринимающего тешкггу трения, охлаждающих жидкостей, непосредственно соприкасающихся с горячими деталями двигателя и выхлопными газами;

• специальные средства лля запуска двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и отвода 01 них продуктов с »оран и я топлива.

Эти функции выполняю! системы энергетической установки: топливная, масляная, охлаждения, сжатого воздуха и газовоздушиая. Каждая из систем включает вспомогательные механизмы, обеспечивающие циркуляцию рабочих жидкостей, емкости дня их хранения, геплообменные аппараты, трубопроводы, арматуру, средства ко1тгроля и управления.

Для привода в действие вспомогательных механизмов нужна электрическая энергия, а лля подогрева топлива пар низких параметров. Источниками энергии для ттих целей служи! судовые электрические станции (СЭС) и вспомогательные котельные установки (ВКУ).

Д|-регаты СЭС и ВКУ со своими системами составляют вспомогательные энергетические установки. Системы, обеспечивающие работу дизель-г енераторов (ДГ), подобны системам главной СЭУ Работу ВКУ обеспечивают топливная, конденсатио-иитатш.нам и газовоздушная смеси.

Вспомогательные энергетические установки лишь формально считают вспомогательными. Они играю*! важную роль а обеспечении безопасности мореплавания, живучести судна и его функционирования по своему назначению. Вспомогательные энергетические установки снабжают всех потребителей элсктроэнершей и паром низких параметров на судне, н юм числе механизмы и оборудование главной энергетической установки.

Одной из важнейших задач отечественного судостроения является уменьшение массогабаритных характеристик оборудования при повышении его

эффективности. Важным элементом вспомогательного оборудования судовой энергетической установки является теплообмениый аппарат. 11а долго различных по конструкции н назначению гсилообменных аппаратов приходится значительная часть массы и объема С'ЗУ. Совершенствование современных судовых энергетических установок требует дальнейшего уменьшения их массы и габаритов, повышение надежности и экономичности.

Мировой рынок судового энергетического оборудования насыщен теплробменными аппаратами различных производителей из стран 1:.вропы, Азии, Америки. Потребителям предлагаются изделия в широком диапазоне исполнений, размеров, материалов и технических характерно] нк. удовлетворяющих практически любые представления об эффективности геплообмениых аппаратов. Поэтому завоевание достойного места в этом сегменте мирового рынка представляется актуальным с точки зрения эффективного нмпортозамещения и обеспечения российского судостроения изделиями высшего качества по доступным пенам.

В главе 1 рассмотрены все типы конструкций теплообмениых аппаратов. При проектировании новых гегиюобмеииых аппаратов инженеры и проектировщики боролись за компактность при одновременном росте эффективности его работы. Благодаря этому возникали все новые поверхности теплообмена, принципы работы и режимы течения рабочих жидкостей В книге В.М Кейса и А.Л. Лондона «Компактные теплообменники» (27| описаны различные конструкции, позволяющие минимизировать массогабаритные характеристики теплообменников за счет различных компоновок теплообменных труб и схем оребрення.

Уменьшение массогабаритных характеристик гегшообмеи инков при сохранении гепловой мощности происходит за счет интенсификации теплообмена. Чаще всего интенсификация теплообмена происходит за счет турбулизацни потока рабочих сред и увеличения эффективной площади поверхности теплообмена Увеличение плршади поверхности теплообмена достигается за счет различного оребреиия поверхностен. Различные способы интенсификации рассматривались в работах Дрейцера I.A. |20, 211. Дзюбенко U.B. [19]. Теплоотдачу различных поверхностей исследовали ткне

специалисты кок Кртатедалэе С.С. |25J, Валунов Ь.Ф |4. 5]. Тем не менее, вопрос компактности ТА в СЭУ требует дальнейшей проработки.

Существует лвз основных nuia теплообмен и ых аппаратов: пластинчатые и кожухотрубные. Пластшшатьге теплообменники обладают высоким теплосъемом. но работают ни низких давлениях, к тому же сложны в изготовлении« Кожух отрубные теплообменники работают с высокими давлениями, просты в изготовлении, но теилосъсм не так высок. Требовалось разработать теплообменный аппарат, сочетающий в себе достоинства обоих типов конструкций.

Исходя из задачи уменьшения массогабаритных характеристик теплообмениых аппаратов при сохранении тепловой мощности изделий, был разработан новый профиль плоской трубки. Трубка представляет собой пластину с сечением сложной формы.

Гсгшообмсшше аппараты с плоскими профилированными трубками сочетают в себе эффективность теплообмена пластинчатых теплообменников и надежность кожухо i рубi (ы х

Использование новых типов поверхностей теплообмена требует внедрения новых технологий, применяемых для производства инновационных геплообмет1ых аппаратов, ß книге A.C. Мряхина и И.Д. Семенова «Конструкции и тепловой расчет геплообменных аппаратов» (341 описана основная технология изготовления теплообменников. Главная технологическая проблема — это крепление трубок в трубных досках. Гснлообмениыс трубы закрепляют развальцовкой, сваркой или комбинирование этих двух способов. Крепление груб и трубных досках должно обеспечивать плотност ь и долговечность соединения.

Использование плоских трубок в теплообменниках потребовало новых способов крепления. Ранее трубки нестандартной формы крепились в трубных досках пайкой. Сели обратиться к источнику [41], в котором описана технология производства теплообмениых аппаратов, мы убедимся, что технологическая проблема крепления нестандартных грубок в трубных досках не рассмотрена, как и в прочей литературе но технологии судового машиностроения.

В данной диссертационной работе буду! описаны новые, не описанные в научной литературе способы крепления плоских трубок в трубных досках

В 1907 было создано центральное конструкторское бюро судового машиностроения ОАО ЦК1> «Таврия», которое занималось созданием судового оборудования, в том числе новых теплообменник аппаратов- Па их производственной базе были созданы теилообмениые аппараты с плоскими трубками. Трубок было разработано три типа: гладкие плоские трубки, плоские трубки с лунками и плоские трубки с решетками. Подробно ути конструкции рассмотрены в главе 2. Грубки изготавливались пайкой из нескольких частей. Данная технология довольно сложна, увеличивает массу трубного пучка и используется в системах с давлениями не выше 0,4 МПа Материалы испытаний геплообмснных аппаратах с данными плоскими трубками описаны в «Результатах научно-технических отчетов ОАО ЦКБ «Таврия» [36|.

Об ьск том иеслслова и ни является технология изготовления судовых геплообмснных аппарат» с плоскими профилированными трубками.

Предмет исследовании эффективность и массогабаритные характеристики судовых теплообменник аппаратов.

Цель работы обоснование конструкции и технологии изготовления компактных геплообмснных аппаратов с профилированными трубками для морской техники.

Для решения этой главной зядичн исследования были поставлены и решены следующие частные практические задачи:

- установить современное состояние вопроса в области проектирования и технологии изготовления компактных судовых ТА;

- разработать модель компактного ТА с плоскими трубками;

разработать алгоритм н программу расчета ТА с плоскими профилированными трубками;

- разработать технологии изготовления ТА в целом и плоской трубки в частности;

- установить >ффективность использования плоских профилированных трубок в судовых ТА экспериментальным путем;

• провести сравнительный анализ эффективности ТА с плоскими и с круглыми I рубками.

Научная пошипи:

1. Модель I Л с профилированными плоскими трубками;

2 Результаты экспериментальных данных по оценке эффективности ТА;

3 Зависимость для определения коэффициента теплоотдачи при обтекании плоских трубок.

Личный в клал автора состоит в постановке цели и задач исследования, разработке нескольких конструкций ТА с плоскими трубками, технологии их изготовления, алгоритма и программы их расчета, программы и методики теплотехнических испытаний ГА; проведении экспериментов и обработке их результатов.

Практическая значимоегь работы.

Предложенная конструкция ГА позволила уменьшить их массогабаритные характеристики в 2-2.5 раза по сравнению с кожухотрубными.

Разработанные модели и расчетные программы позволяют проводить исследования аналогичных конструкций ТА различною назначения.

Предложенные новые технологические решения для производства ТА с плоскими трубками позволяют повысить эффективность производства.

Разработан новый технологический процесс производства труб и ТА, внедрено новое оборудование и материалы.

Мсгодо-ии ни и методы исследований. В работе использовались как теоретические методы (идеализации, формализации), гак и зкепериментальные (моделирования, сравнения). 11ри выполнении расчетов использовались графические и расчетные пакеты, такие как MS bxecl. Autodesk Inventor. MathCad.

При экспериментальном исследовании использовался метол косвенного измерения физической величины. Проведен анализ достоверности и погрешности измерений согласно общепринятым методикам обработки экспериментальных данных.

На защиту вынося геи:

L Конструкция судовых ТА с плоскими грубками и технология их изготовления;

2. Модель ТА с профилированными плоскими трубками, алгоритм и программа расчета;

Результат м жсиериментлльпых исследований опытного и головного образцов ТА.

Достоверность научных псту.тыатов исследования подтверждена введением обоснованных допущений и упрощений при создании модели ГА, алгоритма и программы расчета.

Образец ГА МХД-4 (холодильник масляный) прошел теплогндравлнческие испытания на комплексном стенде ОАО «НПО ЦКТИ» (г Санкт-Петербург) в период с 23.04.201.1 по 25.04ДО 13, Результаты испытаний подтвердили целес<к>бразность применения программы и методики расчета ТА с плоскими трубками типа MX Д.

Охладитель с плоскими трубками OKI I 29-420 прошел тсплогидрашшческие испытания на комплексном стенде ОАО «НПО ЦКТИ» (г. Санкт-Петербург) в период с 23.05.2015 по 29.05.2015. Испытания подтвердили применимость программы и методики расиста ТА с плоскими трубками типа OKTI.

Образны охладителей с плоскими и круглыми трубками ОКИ 29-420 прошли сравнительные испытания в лаборатории злекфоилгревательпых приборов в ЗАО «Концерн «Гермаль» (г. Нижний Новгород) в период с 8.06.2015 по 11.06.2015. По результатам испытании выявлено полное соответствие работы плоскотрубных и круглотрубных охладителей.

Охладители с плоскими и круглыми трубками ОКП 29-420 прошли 1сплотсхннческие испытания, организованные ООО «Вннсга» с ООО «Азрогаз» на территории НИЦ ЦИАМ (г. Лыткарнио, МО) 24.06.2016. Данные испытания вошли и состав типовых испытании охладителен OKII с плоскими трубками. По результатам испытаний илоскотрубиые охладители типа ОКП были рекомендованы для применения на судах.

Апробаций.

Материалы исслслованнй опубликованы в 4 печатных работах (2 в журнале из 11еречня рецензируемых научных изданий ВАК РФ, из них 2 без соавторов).

Материалы исследований отображены в официальных протоколах испытаний ОАО «НПО ЦКТИ» (i Саню -Петербург), ЗАО «Концерн « Гермаль» (г. Нижний Новгород). 11ИЦ ЦИАМ (г. Лыткарино, МО).

0 результатах роботы докладывалось на выставках «Морская индустрия России» (г. Москва. 2011 г.). «Нева-2011» (г. Санкт-Петербург, 20J 1 г.). «Военно-морской салон» (т. Санкт-Петербург, 2015 г.), «BOKOP-2Q16» (г. Санкт-Петербург, 2016 г.).

Материалы исследований докладывались и обсуждались на семинарах кафедры «Технологии судового машиностроения» факультета Корабельной энергетики и автоматики ФГБОУ ВО «Саикт-l 1етербургский государственный морской технический университет» (2012-2017 гг.).

Диссертация изложена на 196 страницах стандартного машинописного текста, состоит из Введения, пяти глав и Заключения, включает 36 рисунков* 26 таблиц и 8 Приложений.

Реалнглиня результатов работы.

1 la основе результатов исследования штущено иронзводст но линейки холодильников масляных типа МХД, водяных типа ВХД и охладителей судовых типа ОКП.

Холодильник масляный МХД-4 был изготовлен и поставлен дли обеспечения ремонтного заказа иа АО «33 судоремонтный тапод» в рамках Гос. Заказа Х»Р/1 /8/0016/1 К-14-Д1 'ОС от 30.12.2013.

Холодильник водяной ВХД-17 был изготовлен и поставлен для обеспечения ремонтного заказа на «35 судоремонтный завод» АО «ЦС «Звездочка» в рамках Гос. Заказа №Р/1/2/0137ЛЖ-ДГОС.

Охладители плоскотрубные шпа ОКИ планируются к установке на новом заказе ДО «Северное 11КЬ».

1 Обзор конструкции теплообмсипых аппаратов

1.1 Классификации тенлообмснных аппаратов

Тешюобмсииым аппаратом (далее - ТА) называется аппарат» предназначенный для передачи теплоты от одной среды к другой. Среды, участвующие в процессе теплообмена, называются теплоносителями, которые в свою очередь подразделяются на теплоотдающие и тепловосприиимеющие теплоносители.

11о способу передачи теплоты теплообменники делят на три вида:

1 Рекуперативные, в которых теплообмен между теплоносителями осуществляется через разделяющую их твердую стенку (к ним относятся все судовые аппараты, за исключением деаэраторов);

2 Регенеративные« в которых тепло от горячего теплоносителя к холодному передается при поочередном обтекании горячим и холодным теплоносителями специальной тегшоаккумулирующей поверхности;

3 Контактные, в которых передача теплоты происходит при непосредственном соприкосновении рабочих сред и. следовательно, сопровождается их полным или частичным смешением (к ним относятся судовые деаэраторы).

Классификация рекуперативных ТА представлена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 Классификация рекуперативных ТА

Кроме того, судовые ТА могут быть классифицированы по назначению па энергетические, вспомогательные и бытовые.

Энергетические ТА применяют в судовых энергетических установках (СЭУ) для охлаждения воды, масла и наддувочного воздуха дизелей* конденсации пара п подогрева питательной воды в кондсмсатпо-пптатсльных системах, а также для подогрева топлива перед его использованием в дизелях и котлах.

Вспомогательные ТА используют в общесудовых системах и вспомогательных установках - системах гидропривода, водоонрсснительных установках и т.п.

Бытовые ТА применяют в системах кондиционирования воздуха, отопления жилых и служебных помещении, санитарно-бытоных системах.

Рассмотрим основные виды конструкций теплообмен ных аппаратов.

1.2 Кожухотрубные тсилообмениме аппараты

Кожухотрубн Ь1е теплообменники представляют собой аппарат*»!, выполненные из гтучков труб, скрепленных при помощи трубных решеток и ограниченных кожухами и крышками с патрубками. Трубное и межтрубное пространства в аппарате взаимодействую! через стенки трубок, и каждое из них может быть разделено перегородками на несколько ходов. Перегородки, устанавливаемые в межтрубном пространстве, предназначены для увеличения скорости теплоносителя и, следовательно, коэффициента теплоотдачи, что одновременно с установкой перегородок в крышках ГА позволяет значительно снизить его габариты. Теплообменники этого типа предназначаются для теплообмена между различными жидкостями (водоподогреватели и водоохладители, топливоподогревателн, маслоохладители и т. п.; между жидкостями и паром (конденсаторы и испарители); между жидкостями и газами (промежуточные воздухоохладители компрессоров, охладители наддувочного воздуха и пр.).

Геплоисредающая поверхность судовых аппаратов может составлял» от нескольких сотен квадратных сантиметров до сотен квадратных метров.

Корпус (кожух) кожухотрубного теплообменника представляет собой цилиндр, сваренный из одного или нескольких стальных листов или изготовленный из цельнотянутых труб. Кожухи различают главным диаметром аппарата, но не делается тоньше 5 мм. К цилиндрическим кромкам кожуха привариваются фланцы для соединения с крышками или днищами. На наружной поверхности кожуха привариваются патрубки и опоры аппарата.

Трубки кожухотрубиых аппаратов изготовляют прямыми или изогнутыми (Ц-образными). Материал г рубок выбирается и зависимости от среды, омывающей ее поверхность. В судовых ТА применяю! трубы из стали, латуни, мели и медно-ннкелевых сплавов.

Трубные доски служат для закрепления в них труб при иомоши развальцовки, сварки, пайки или сальниковых соединений. Трубные доски зажимаются болтами между фланцами кожуха и крышки или привариваются к

кожуху, или соединяются болтами только с фланцами свободной камеры. Толщина досок твист от расчетног о давления, но. как правило, не менее 20 мм.

Крышки кожухотрубных аппаратов имеют форму плоских плит, конусов, сфер или эллипсов.

Кожухотрубные теплообменники выполняют одно- и мио! оходовымн, прямо*, протнво- и поперечно-точными, горизонтальными, вертикальными и наклонными.

Схема теплообменника в значительной степени зависит от способа компенсации температурных напряжений (рисунок 1.2). В ТА жесткой конструкции топлообменные трубы и кожух жестко соединены с трубными досками. Для полужесткой конструкции на кожухе устанавливают специальные компенсаторы температурных деформаций, выполняемые чаше всего в виде гофр. Такие аппараты применяют в тех случаях, когда возникающие гсмнературные напряжения в прямых грубах и кожухе вследствие разности температур не превышаю* допустимые. Н случае значительных температурных напряжений применяются ТА нежесткой конструкции - с и-образными трубами» зМесвиковые, с плавающей трубной доской или со специальными компенсаторами

а) в

Рисунок 1.2 - Схемы рекуперативных геплообменных аппаратов с различными способами компенсации температурных удлинений

а жесткой конструкции; б - полужесткой конструкции; аь г, <) нежесткой конструкции (и с 11-образными трубами; г с плавающей трубной доской; д с с плавающей трубной доской н »компенсатором}: I распределительная камера; 2 кожух; 3 теплообмеиныс трубы; 'I опора; 5 - задняя крышка; 6 трубная доска; 7 - компенсатор

Во всех конструкциях теплообменников предусмотрены устройства дня выпуска воздуха при заполнении аппарата и во время его эксплуатации и слива теплоносителей.

Если в теплообменнике происходит изменение агрегатного состояния теплоносителя (кипение или конденсация) в межтрубном пространстве, то конструкция аппарата, предусматривает установку элемента для сбора пара (паросборник) или конденсата (кондснсатосбориик).

1.2.1 Оребреннс поверхностен теплообмена

Нел и коэффициенты теплоотдачи со стороны теплоносителей, омывающих поверхности теплообмена, значительно отличаются друг от друга (более чем на порядок), то с той стороны поверхности, где теплоотдача меньше, устанавливается оребреиие. способствующее интенсификации теплообмена за счет снижения термического сопротивления, и увеличивающее площадь поверхности теплообмена. Например, в воздухоподогревателях, где со стороны воздуха ау = 1040 П\/(м К), а со стороны ¡реющей среды (воды) «/ = 1000 5000 Вт/(м^К). оребреиие производится со стороны воздуха.

Оребреиие может производиться с обеих сторон, если значения «/ и а: имеют приблизительно одинаковые значения В обоих случаях интенсификация теплообмена приводит к значительному уменьшению габаритов ТА.

Ребристые поверхности могут быть монолитными (литыми или накатными), приварными и насадными (рисунок 1.3).

В монолитных конструкциях ребре получают отлнпкой трубы с ребрами (рисунок 1.3, о, б) или выдавливанием их из стснки трубы накаткой по спирали (рисунок 1.3,«).

0) а

«ШИЗ» ш &

V

^ 9 1 Т3%

1 § ш

Рисунок 1.3 - Виды орсбрения

а - труба с наружным и внутренним игольчатым (штырьковым) оребреинем; о - наружное игольчатое оребрсние; «- накатные ребра на биметаллической трубе: г - продольные ребра; О - поперечные прямоугольные ребра; с\ ж - навитые спиральные ребра; з - пластинчатое (коллективное) оребрсние

В насадных конструкциях ребра (пластинчатые, спиральные и другие), изготовленные часто даже из другого металла, плотно насаживают па трубу. Иногда для увеличения поверхности контакта ребра с трубой и обеспечения определенного шага насадки ребер их делают с отворотами (отбортовкой. "воротниками") по диаметру труб (рисунок 1.4). Для создания хорошего контакта между трубой и ребром и антикоррозионной защитой поверхности её покрывают каким-либо металлом. Часто применяют лужение.

•О

TÎÏ1T

Рисунок 1.4 - Грубы с навитыми ребрами аппаратов воздушного охлаждения а приварное; б - завальцоваиное: в - L — образное; г - двойное L -образное; d Т - образное; с KLM - образное

Наружные ребра могут иметь различную конфигурацию и располагаться как поперек, так и вдоль груб. Продольные ребра, как правило, отливают вместе с грубой или приваривают к ней.

Для воздушных охлади гелей п нагревателей применяется проволочное оребрепне - из медной или стальной проволоки диаметром 0.5 0,7 мм формируют петли, располагающиеся но винговой линии па наружной поверхности трубки. Положение петель фиксируются бандажной проволокой.

1.3 Секционные тенлообмонные аппараты

Секционные теплообменники состоят из нескольких последовательно соединенных секций, представляющих собой небольшой трубный пучок, размещенный в кожухе, выполненном из трубы большого диаметра При малых

тепловых ншрузкпх секция может выполняться не из пучки труб, а т одной грубы, *1 .е. по типу «труба в трубе».

Секционные аппараты типа «труба в грубе» мог-уг быть разборными и неразборными Теплообменники данною гина подразделяются на аппараты жесткой конструкции, полужесткой с линзовым компенсатором, с сальниками на одной и на обоих концах труб. Внутренние трубы могут иметь продольные ребра или поперечную накатку (как правило, для нагревания или охлаждения газообразных сред)

Разборные теплообменные аппараты типа «труба в трубе» находят широкое применение при температурах теплоносителей от -40 до +450 °С и давлении 1,6 -10 МПа, Путем последовательного или параллельной) соединения отдельных секций можно получить ГА с различной площадью поверхности теплообмена. К недостаткам рассматриваемых ТА относятся их сравнительно высокая стоимость и большой расход металла на единицу площади поверхности теплообмена.

Секционные теплообменники и аппараты типа «труба в грубе» применяют в основном для подогрева жидкого топлива с небольшим расходом (рисунок 1.5). Они удобны для размещения, из них легко можно скомпоновать аппарат требуемой поверхности теплообмена. При этом греющий пар направляется но внутренней трубе, а нагреваемое топливо— по кольцевому зазору.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Науменко Ася Викторовна, 2020 год

- - - •

дР поди

орсмм

0 200 400 600 800 100012001400 1600180020002200240026002800:10003200

у = 0,015?*' 0,<ПШ • 0.4133

с1Р. *тм И1б

1.6

С*Р ООД1/

Полиномиальна* поди) в о оды, м/с

Экспериментальные данные при испытании теплообмен и и ка

140.0 120,0 100,0 80,0 60.0 4040 20,0 0,0

Т,оС

Температура

— ? масля а*

— Г масла выя

время

200 400 600 НСО 1000 1700 1400 1600 1Й00 ?000 27.00 7400

----Т ВОДЫ ПЫХ

оремй

200 400 ЬОО 800 1000 1300 1400 1Ь00 1800 2000 2200 2400

Температура

Т млела выл

ПОДЫ <11.1*

вркмм

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400

80.0 70.0 00,0 50.0 40,0 30,0 20.0 10,0 0.0

Перепад температур

М1НМ0М

■

■ _ - ■■ ■ ■ ■

- г!7 масла

- с*Т оодм

оремп

200 400 600 ВОО 1000 1200 1400 1600 1800 7000 2200 2400