Здавалка
Главная | Обратная связь

Аппараты других типов



 

При термообработке вязких жидкостей в трубчатых или пластинча­тых ТА коэффициенты теплопередачи не превышают 4000 Вт / (м2 К), а тепловые потоки, отнесенные к площади поверхности теплопередачи, составляют 50 кВт / м2. Увеличить интенсивность переноса теплоты можно путем разделения потока вязкой жидкости на тонкие устойчивые пленки толщиной несколько десятков микрометров в устройствах, использующих принцип работы упорных подшипников скольжения с секторными подуш­ками. На вал 1 (рис. 1.27) насажены плоские диски 2, которые могут самоустанавливаться, перемещаясь вдоль оси вала. Диски размещаются между секторными камерами 3, составляющими единую гидросистему. Зазор между вращающимися дисками и секторными камерами обеспечи­вается проставышами 5, которые одновременно являются отводящими патрубками. Для создания зазора клиновидной формы секторные каме­ры 3 имеют скосы граней 6 и 7 в тангециальном направлении.

При вращении вала 1 охлаждаемое масло под действием сил вязкого трения затягивается вращающимися дисками 2 в зазор клиновидной фор­мы между ними и камерами 3, образуя жидкостную пленку толщиной 20...80 мкм. Одновременно через полости камер 3 протекает охлаждаю­щая вода, которая отбирает теплоту от тонкой движущейся пленки мас­ла, в результате чего температура масла в зазоре клиновидной формы значительно понижается.

При движении масла в зазоре растет его давле­ние, вследствие чего масло отводится из зоны теплообмена через щель 4 и патрубки в сборный коллектор и далее в систему. Требуемая поверх­ность теплообмена формируется из определенного числа дисков 2 и ка­мер 3. Минимально допустимая линейная скорость движения подушек составляет 4 м/с.

 

Анализ данных показывает, что при одном и том же тепло­вом потоке поверхностная плотность теплового потока в тонкослойном ОМ больше, чем в МХД-8 (охладитель МХД-8 собран из плоских тонко­стенных труб), примерно в 11 раз, а площадь теплопередачи меньше примерно в 16 раз. Учитывая также существенное преимущество в габарит­ных размерах, массе и сопротивлении (обеспечивается подпор масла 0,03... 0,08 МПа на линии всасывания), можно считать, что затраты энергии на при­вод вращающихся дисков в тонкослойном ОМ компенсируются полностью.

В судовых замкнутых системах охлаждения все чаще используются обшивочные аппараты 2 (рис. 1.28), представляющие собой каналы лабиринтного типа прямоугольной формы, которые прилегают с внутренней стороны к обшивке 3 корпуса судна. Проходя каналы 4 обшивочного ТА, горячая пресная вода после энергетической установки передаёт теплоту забортной воде 1. В этом случае не нужен насос забортной воды, уменьшается вероятность загрязнения поверхности теплообмена микро- и макро­организмами, продуктами кристаллизации растворенных в забортной воде солей, частицами ила, глины и т.д., снижается вероятность электрохими­ческой коррозии и отпадает необходимость в протекторной защите. Кроме того, становится меньше вредное влияние на биологические ресур­сы рек, морей и океанов, которое оказывают традиционные разомкнутые системы охлаждения. Эффективная работа обшивочного ТА обеспечива­ется при скорости судна 7...13 км/ч. Преимуществом обшивочных ТА является также низкая стоимость eс единицы площади поверхности теп­лообмена . Если у обычных трубчатых 0В величина eс = 80...90 руб/м2, у ОМ eс = 10...230 руб/м2 , то у обшивочных ТА eс » 20 руб/м2.

РЕГЕНЕРАТИВНЫЕ ТА

Регенеративные ТА нашли применение в основном в высокотемпе­ратурных технологических установках, ГТУ, низкотемпературных установ­ках разделения газов и газовых холодильных машинах. Теплоаккумулирующая насадка этих аппаратов может быть подвижной и неподвижной. В последнем случае для получения непрерывного процесса теплообме­на от одного теплоносителя к другому необходимы два аппарата (рис. 1.1, б). При подвижной насадке процесс теплообмена происходит в одном аппарате.

Область применения и температурный уровень теплоносителей предопределяет конструкцию регенеративного ТА и тип его насадки. В связи с этим выделяют аппараты, работающие в областях высоких, средних и очень низких температур.

В области высоких температур (800...1000 С) после различных пе­чей применяют аппараты с неподвижной насадкой из огнеупорного кир­пича, который выкладывают таким образом, чтобы образовались сплош­ные каналы для прохода газа. Для интенсификации теплообмена кирпич­ная кладка насадки имеет выступы. Преимуществами аппаратов с кир­пичной насадкой являются простота и возможность достижения высоких температур подогрева воздуха, а недостатками - громоздкость, слож­ность эксплуатации ввиду необходимости переключения аппарата, изме­нение температуры нагреваемого воздуха в течение цикла.

Для высокотемпературного подогрева воздуха могут быть исполь­зованы вращающиеся аппараты, роторы которых заполнены чугунной дробью или другой термостойкой насадкой.

В области средних температур (250...400 С) для подогрева воздуха используются вращающиеся регенеративные ТА, роторы которых имеют металлическую насадку, или аппараты с "падающим слоем". Горизонталь­ные и вертикальные вращающиеся регенеративные ТА относятся к аппа­ратам непрерывного действия, они более компактны и характеризуются более интенсивным теплообменом. Ротор 4 регенеративного подогрева­теля воздуха в мощных ГТУ (рис. 1.29) с насадкой 3 в виде набора сеток из коррозионно-стойкой проволоки диаметром 0,3...0,4 мм вращается в статоре 5.

С помощью радиальных перегородок ротор разделен на сек­торы, чем достигается отделение потоков газа и воздуха. Схема движения воздуха и газа противоточная, хотя каждая среда имеет сначала осевое направление, а затем радиальное и, проходя через насадку ротора, или нагревает ее, или воспринимает теплоту, аккумулированную в ней. Благодаря такому удлинению пути потоков увеличивается скорость в каналах насадки, коэффициент теплоотдачи достигает значений 300... 400 Вт / (м2 К) при частоте вращения ротора 20.-.30 об/мин. Следует отметить, что в регенеративных воз­духоподогревателях котлов с часто­той вращения ротора 2...10 об/мин, имеющих насадку из гофрированных металлических листов с каналами треугольного и квадратного сечений, зна­чения коэффициентов теплопередачи сос­тавляют лишь 9...14 Вт/(м2 К). Во избежание перетечек воздуха и газа в конструкции предусмотрены внутреннее 1 и наружные 2 уплотнения.

 

В транспортных ГТУ мощностью до 1 МВт может быть использован вра­щающийся регенеративный ТА с дис­ковым ротором карманного типа (рис. 1.30). Несущая и теплопередающая функции ротора разделены. Каркас диска образован массивными боковыми полотнами 2, связанными поперечными каркасными рамками. В полотнах прорезаны отверстия, в которые вставлены стаканы 3, образующие сквозные цилиндрические окна — карманы. В каждый карман помещен рабочий элемент 8 насад­ки, представляющий собой усеченный конус из многослойной плетеной сетки из коррозионно-стойкой стали. Поскольку рабочие элементы имеют очень небольшую площадь контакта с металлическими конструкциями ротора, то эти конструкции оказываются мало подверженными действию резко изменяющихся температур. Температура опорных поверхностей уплотнений 5 в рабочем режиме превышает 400 С, что позволяет изготов­лять их из графита.

В регенеративных ТА воздухоразделительных установок (ВРУ) наряду с охлаждением прямого потока воздуха происходит его очистка от влаги и двуокиси углерода путем вымораживания на насадке. Установка сос­тоит из двух аппаратов, обеспечивающих непрерывность процесса охлаж­дения (рис. 1.31). Установка работает следующим образом. Сжатый воздух давлением до 0,6 МПа нагревает насадку аппарата 1 и охлаждается до температуры, близкой к температуре насыщения. В это же время поток холодного газа (азота) проходит в насадку аппарата 2, охлаждает ее до определенной температуры. Через определенный промежуток времени происходит переключение клапанов и поток воздуха будет поступать в аппарат 2, а азот в аппарат 1. В ВРУ в качестве насадки применяют на­сыпную насадку в виде гранул и диски алюминиевой гофрированной лен­ты 3.

 

ТЕПЛОНОСИТЕЛИ

Выбор теплоносителей определяется назначением ТА, условиями его эксплуатации, а также теплофизическими свойствами теплоносите­лей, их доступностью, стабильностью в процессе длительной эксплуата­ции и др.

В однофазной области теплоносители подразделяют на упругие (газы) и капельные жидкости. С точки зрения теплового расчета ТА принципиаль­ного различия между ними нет.

Из теплофизических свойств теплоносителей наиболее важными явля­ются те, которые определяют интенсивность теплоотдачи в каналах ТА.

Плотность и теплоемкость являются весьма важными показателями. Теплоносители более высокой плотности и теплоемкости позволяют при небольших перепадах температур между стенкой и, жидкостью отвести или подвести большие тепловые потоки. С этой точки зрения вода имеет значительные преимущества по сравнению с теплоносителями меньшей плотности, например, с воздухом и газами.

Теплопроводность существенно влияет на интенсивность теплоотдачи. Чем больше теплопроводность теплоносителя при прочих равных условиях, тем выше коэффициент теплоотдачи в канале ТА. Жидкие металлы, обла­дающие высокой теплопроводностью, имеют преимущества по сравнению с водой и газовыми теплоносителями, у которых теплопроводность неве­лика.

Вязкостьзависит от химической природы теплоносителя, давления и температуры. Она существенно влияет на теплообмен и гидравлическое сопротивление. При высокой вязкости при прочих равных условиях задер­живается переход от ламинарного к турбулентному режиму течения жид­кости. Вязкость сильно зависит от температуры и с ее увеличением по­нижается.

Число Прандтля Рг = n / а характеризует теплофизические свойства теплоносителей и является одной из важнейших их характеристик.

 







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.