Курсовая. глава1. Общие сведения о воздушном охлаждении
 Скачать 0.95 Mb.
|
|
Общие сведения о воздушном охлаждении Первые теплообменные аппараты воздушного охлаждения стали применять в США на газобензиновых заводах в конце 1940-х − начале 50-х годов, а в 1959 году был пущен в эксплуатацию первый отечественный конденсатор воздушного охлаждения на Московском нефтеперерабатывающем заводе. В начале 80-х годов воздушное охлаждение стало использоваться не только в нефтеперерабатывающей, но и в других отраслях промышленности: химической, пищевой, целлюлозно-бумажной и др. Внедрение систем воздушного охлаждения позволило снизить расход оборотной воды на ряде современных нефтеперерабатывающих заводов на 60 − 70%, на заводах азотной промышленности на 40 − 45%, на заводах хлороорганической промышленности на 60%, при этом снижение объемов сточных вод составляет 25 − 30%. Площадь, занимаемая аппаратами воздушного охлаждения, составляет 1,4 – 2,45% территории завода, тогда как для сооружения водного хозяйства необходимо 12 – 15% этой территории. Опыт применения АВО и технико-экономические расчеты показывают, что воздушное охлаждение уменьшает расход охлаждающей воды, улучшает состояние окружающей среды и часто является более экономичным, чем водяное, особенно в северных районах страны. Грамотный выбор типа и размера каждого теплообменного аппарата, правильная его установка и рациональная эксплуатация существенным образом влияют на величину первоначальных затрат при сооружении установок и последующих эксплуатационных расходов. Также следует иметь в виду, что далеко не в любой местности пресная вода является доступным и дешевым теплоносителем. Аппараты воздушного охлаждения удобны в эксплуатации, их очистка от загрязнений и ремонт не являются трудоемкими. Загрязнение и коррозия наружной поверхности, свойственные всем другим типам теплообменников, практически отсутствуют. В случае внезапного отключения электроэнергии продолжается теплосъем 25 − 30% тепла за счет естественной конвекции воздуха. Таким образом, даже при возникновении нештатных ситуаций вероятность возникновения аварий или пожаров невысока. Основные элементы конструкции аппаратов воздушного охлаждения Аппараты воздушного охлаждения состоят из следующих основных узлов (Рис.1)  Рисунок 1 – Схема аппарата воздушного охлаждения 1 – теплообменная секция; 2 – колесо вентилятора; 3 – привод вентилятора; 4 – диффузор с коллектором; 5 – металлоконструкция. Основным элементом аппаратов воздушного охлаждения являются теплообменные секции, теплообменную поверхность которых компонуют из оребренных труб, закрепленных в трубных решетках в четыре, шесть либо восемь рядов. К трубным решеткам присоединены крышки, внутренняя полость которых служит для распределения охлаждаемого потока жидкости по трубам. По сторонам секций установлены боковые рамы, которые удерживают трубы, трубные решетки и крышки в определенном положении. Секции монтируют на раме, опирающейся на опорные стойки аппарата, и фиксируют с одного конца, что обеспечивает свободное тепловое расширение элементов секций при нагревании. Охлаждение различных жидких теплоносителей воздухом было бы экономически невыгодно, если бы в трубных секциях устанавливались обычные гладкие трубы: невысокая скорость охлаждающего потока в сочетании с невысокой плотностью и теплопроводностью воздуха обусловливают небольшие значения коэффициентов теплоотдачи со стороны воздуха. коэффициентами для охлаждаемых или конденсируемых жидкостей могут быть частично компенсированы развитием поверхностей со стороны воздуха. Теплообменная секция Основной составляющей всех аппаратов является теплообменная секция (Рис.2)  Рисунок 2 – Конструкция теплообменной секции Она представляет собой оребрённые трубы, закреплённые в трубных досках по 4, 6, либо 8 рядов. К доскам присоединены крышки камеры, внутренняя полость которых служит для распределения охлаждаемого продукта по трубам. Камеры фиксируют с одного конца жёстким соединением, а с другого подвижным для обеспечения беспрепятственного теплового расширения при нагреве теплообменника. Боковые стенки служат для организации потока воздуха и образуют вместе с соединительными балками несущую раму. АВО были бы не столь эффективны из-за низкой плотности и теплопроводности воздуха в сочетании с невысокой скоростью его потока, проигрывая своим конкурентам. Но эти недостатки были компенсированы развитой поверхностью самих труб. Площадь наружной поверхности которых, благодаря оребрению, стала больше внутренней в 5 – 20 раз [6, стр.30]. Для характеристики увеличения наружной поверхности принято отношение поверхности оребрённой трубы к поверхности трубы по основанию рёбер, называемый коэффициентом оребрения. Схемы различного оребрения представлены на рисунке 3.  Рисунок 3 – Виды геометрии ребра а – круглые ребра; б – прямоугольные ребра; в – прямоугольные ребра для пучков труб. Оребрение может изготавливается различными способами: навивкой, прессовкой, приваркой и пайкой. Наиболее практичным и технологичными решением, на сегодняшний день, является изготовление оребрения из сплошной толстостенной трубы с её обработкой на станке. Ребра нарезаются формовочными дисками при поперечновинтовой прокатке.  Рисунок 4 – Поперечно-винтовая прокатка Такой способ является высокопроизводительным, т.к. хорошо поддается автоматизации. Вентилятор Вентилятор необходим для нагнетания воздуха в межтрубное пространство секций. Для лучшей организации движения и выравнивания потока воздуха следует использовать диффузор с плавными обводами. Во избежание срыва воздушного потока и снижения его рециркуляции необходимо использование коллектора плавного входа, что позволяет увеличить расход и снизить температуру набегающего потока на 1-2°С.  Рисунок 5 – Виды диффузора Переменным характер нагрузки и окружающей среды, вынуждает предусматривать функцию регулирования расхода воздуха, в зависимости от вышеперечисленных факторов. Это позволяет повысить надёжность и срок службы аппарата, а также сэкономить на электроэнергии, т.к. это является основной статьей расходов. Система регулирования должна обеспечивать требования технологии независимо от изменения режима работы вентилятора. Регулирование расхода воздуха производится несколькими способами: 1) изменением расхода охлаждающего воздуха, подаваемого в теплообменные секции; 2) подогревом воздуха (в зимний период) на входе в АВО; З) перепуском части технологического потока по байпасным линиям через регулирующие клапаны; 4) увлажнением охлаждающего воздуха и поверхности теплообмена, позволяющим снизить температуру охлаждающего воздуха при высокой его температуре в летний период. Наиболее распространенным способом регулирования является изменение расхода охлаждающего воздуха, которое осуществляется: - путем использования двухскоростных электродвигателей, что позволяет иметь две локальные величины расхода воздуха и третью - 17 минимальную величину при остановленном вентиляторе (в зимний период при низкой температуре окружающего воздуха аппарат может работать с отключенным вентилятором, при этом охлаждение продукта происходит за счет естественной конвекции). Данный способ является наиболее практичным и экономичным; - путем плавного регулирования скорости вращения вентилятора применением электродвигателя с переменным числом оборотов, гидропривода, гидромуфт, вариатора, коробки скоростей и т.д.; - путем регулирования угла поворота лопасти вентилятора. Изменение угла производится вручную при остановленном вентиляторе переустановкой каждой лопасти отдельно или автоматически при использовании пневматического или электромеханического привода. Ступенчатое изменение угла поворота лопастей с остановкой вентилятора предусматривают для сезонного регулирования. Автоматическое регулирование позволяет поддерживать выходную температуру охлаждаемого продукта с точностью до ± 1°С; - установкой специальных жалюзийных устройств, располагаемых как до вентилятора, так и после теплообменных секций. Жалюзийные устройства могут снабжаться ручным или пневматическим приводом. При повороте жалюзийных элементов уменьшается расход воздуха и увеличивается диапазон рабочих режимов, но при этом такое регулирование сопровождается снижением КПД вентилятора. Опорные конструкции Опорные конструкции, на которых монтируются элементы аппарата, выполняются металлическими или железобетонными. Они включают продольные и поперечные опорные балки, выполняемые, как правило, из стандартных двутавров, стойки (обычно отрезки стандартных труб на опорных пластинах), косынки и ребра жесткости. Стойки смонтированы на фундаменте и закреплены на нем анкерными болтами.  Рисунок 5 – Опорные металлоконструкции АВО Аппарат воздушного охлаждения 2АВГ-75С Аппараты воздушного охлаждения 2АВГ-75С с коллекторами входа и выхода продукта предназначены для охлаждения природного газа на компрессорных станциях магистральных газопроводов. Охлаждение природного газа осуществляется за счет охлаждения поверхности труб воздухом, подаваемым двумя осевыми вентиляторами снизу вверх: воздух, проходя по межтрубному пространству, "забирает" тепло, тем самым охлаждая природный газ. По требованию Заказчика нагретый воздух может использоваться повторно для подогрева природного газа в случае технической необходимости (например, в условиях эксплуатации оборудования при низких температурах). Аппарат состоит из горизонтально расположенных секций, собранных из оребренных биметаллических труб, обдуваемых потоком воздуха, который нагнетается снизу осевыми вентиляторами с приводами от тихоходных электродвигателей. Аппарат 2АВГ-75 представляют собой горизонтально расположенные три теплообменные секции. Каждая секция является набором из оребренных биметаллических труб, объединенных в 6 рядов. Аппарат воздушного охлаждения предназначены для работы в макроклиматических районах с холодным климатом, со средней температурой воздуха в течение пяти суток подряд в наиболее холодный период не ниже минус 55° С, категория размещения I по ГОСТ 15150. Аппарат АВО предназначен для установки в районах с сейсмичностью до 7 баллов (СНиП П-7) и скоростным напором ветра по IУ географическому району (СНиП 2.01.07).    |