Лекция по теплообменному оборудованию. ЛЕКЦИЯ_3 Теплообмен. Роль теплообменной аппаратуры в химической и нефтегазовой

• Название: Роль теплообменной аппаратуры в химической и нефтегазовой
• Анкор: Лекция по теплообменному оборудованию
• Дата: 17.06.2022
• Размер: 4.52 Mb.
• Имя файла: ЛЕКЦИЯ_3 Теплообмен.doc
• Тип: Лекция; #598520
• страница: 11 из 18

Виды аппаратов воздушного охлаждения (АВО)

Аппарат воздушного охлаждения (рис. 3.41.) состоит из одной или нескольких теплообменных секций, установленных на металлоконструкции, вентиляторов, которые прокачивают потоки воздуха через теплообменник и приводов вентиляторов (электромоторов). Вентиляторы устанавливаются в специальных диффузорах, которые предназначены для повышения эффективности и направления воздушного потока. Диффузор вентилятора представляет собой обечайку цилиндрической формы, внутри которой размещен сам вентилятор. Теплообменная секция состоит из оребренных трубок, через которые протекает охлаждаемая среда, и коллекторов, к которым подключаются подающий и отводящий трубопроводы и которые распределяют охлаждаемую среду равномерно по трубкам теплообменника. Технологическая среда, которую требуется охладить, поступает в трубки теплообменника. Тепло передается от жидкости к трубкам, а от трубок к _{ребрам и далее к воздуху, который отводит тепло от теплообменника в окружающую среду.}

Рисунок 3.41 – Схема АВО

Существует два исполнения аппаратов воздушного охлаждения

– аппараты с естественной конвекцией воздуха через теплообменник

– аппараты с принудительной циркуляцией воздуха, которая осуществляется с помощью вентиляторов.

Аппараты воздушного охлаждения с принудительной циркуляцией воздуха применяются значительно чаще, т.к. их эффективность намного выше. Теплообменники с естественной конвекцией применяются в специальных случаях, где технологические процессы требуют обеспечения небольших скоростей воздуха, например в некоторых типах холодильных камер.

По способу принудительной подачи охлаждающего воздуха на теплообменную поверхность аппараты подразделяют на два вида:

- нагнетательный; - вытяжной.

Вентиляторы нагнетают воздухнатеплообменник

Взаимное расположение теплообменника и вентиляторов обеспечивает нагнетание воздушных масс на теплообменную секцию. При этом

достигается высокая турбулентность воздушного потока на входе в теплообменник и как следствие более эффективная теплопередача. При горизонтальном исполнении обеспечивается легкий доступ к электромотору и вентилятору для проведения технического обслуживания, а также исключается влияние нагретого воздуха на данные элементы.

Рисунок 3.42 – Схема нагнетания воздуха

Однако из-за относительно небольшой скорости воздушных масс на выходе повышается вероятность рециркуляции теплого воздуха, из-за которой производительность аппарата снижается. Таким образом, для достижения необходимой производительности требуется применение более мощных вентиляторов или увеличение теплообменных поверхностей. Также важной проблемой горизонтального исполнения является незащищенность теплообменной секции и вентиляторов от воздействия природных факторов (снег, град), что ограничивает его применение в некоторых климатических зонах.

Вентиляторыпротягиваютвоздухчерезтеплообменник Расположение вентиляторов обеспечивает протягивание воздуха через

теплообменную секцию, что обеспечивает высокие скорости воздуха на выходе и исключает вероятность рециркуляции нагретых воздушных масс. У аппаратов с горизонтальным исполнением достигается хорошая защищенность теплообменной секции от воздействия природных факторов, т.к. теплообменник расположен под кожухом и вентиляторами.

Рисунок 3.43 – Схема протягивая воздуха

При протягивании вентилятором воздуха через теплообменник требуется больше энергии, чем при нагнетании на теплообменник, т.к.

объемный расход нагретого воздуха выше. Однако данный недостаток компенсируется благодаря более равномерному распределению воздушного потока по площади теплообменника.

По расположению теплообменных секций в пространстве аппараты подразделяют на: горизонтальные, вертикальные, зигзагообразные и дельтаобразные.

По условиям эксплуатации аппараты могут быть снабжены дополнительными устройствами, обеспечивающими рециркуляцию нагретого в теплообменных секциях воздуха, для предотвращения переохлаждения продукта в зимнее время. По этому признаку аппараты подразделяют следующим образом:

а) без рециркуляции (рис. 3.44);

б) с внутренней рециркуляцией через соседний вентилятор (рис. 3.45); в) с внешним коробом для рециркуляции (рис. 3.46).


Рисунок 3.44 – Аппарат воздушного охлаждения без рециркуляции


Рисунок 3.45 – Аппарат воздушного охлаждения с внутренней

рециркуляцией

Рисунок 3.46 – Аппарат воздушного охлаждения с внешней рециркуляцией

В зависимости от конструкции камер теплообменных секций аппараты могут быть:

• с разъемными камерами на давление до 6,3 МПа;

• с цельносварными камерами с пробками на давление до 10 МПа;

• с трубчатыми камерами на давление свыше 10 МПа. Основные типы камер приведены на рисунке 3.47.

Рисунок 3.47 - Основные типы камер теплообменных секций
На рисунке 3.47 буквами обозначены: а, б, в - разъемные камеры на давление до 6,3 МПа; г, д - цельносварные камеры с пробками на давление до 10,0 МПа; е - трубчатые камеры на давление свыше 10,0 МПа

Дополнительно аппараты могут быть оснащены:

- увлажнителем воздуха, необходимым для снятия пиковых нагрузок в летнее время;

- подогревателем воздуха, устанавливаемым перед теплообменной секцией в потоке воздуха;

- подогревателем продукта типа «труба в трубе», конструктивно объединенным с трубным пучком теплообменной секции;

- жалюзийным устройством;

- приводами изменения угла наклона лопаток жалюзи и лопастей вентилятора.

Аппараты воздушного охлаждения общего назначения предназначены для конденсации, охлаждения парообразных, газообразных и жидких сред с температурой от –40^о до +300 ^о С, давлением до 6,4 МПа. Стандартизованные АВО общего назначения делятся на три основных типа:

• аппарат воздушный горизонтальный – АВГ;

• аппарат воздушный зигзагообразный – АВЗ и АВЗ-Д;

• аппарат воздушный малопоточный – АВМ.

Кроме аппаратов общего назначения промышленностью серийно выпускаются нормализованные аппараты специального назначения: АВГ-Т - трехконтурные; АВГ-В - для охлаждения вязких продуктов; АВГ-ВВ - для охлаждения высоковязких продуктов; АВОВ - для охлаждения воды; АВГ-160, АВГ-125, АВГП-160 - для охлаждения природного газа.

В последние годы все более широкое применение получают блочно-модульные АВО: АВГ-БМ. Преимущества данного типа заключается в конструкции, состоящей из отдельных модулей: блок опорной металлоконструкции, блок вентиляторный, блок секции теплообменной. Применение менее мощных подвесных электродвигателей в сочетании с отсутствием необходимости сложной сборки аппарата на месте монтажа дают значительные преимущества данному типу.

Конструкция аппаратов, их основные параметры и размеры, а также условное обозначение должны соответствовать нормативной и конструкторской документации.