Лекция по теплообменному оборудованию. ЛЕКЦИЯ_3 Теплообмен. Роль теплообменной аппаратуры в химической и нефтегазовой
 Скачать 4.52 Mb.
|
|
Элементы аппаратов воздушного охлаждения (АВО) Теплообменные секции Основным элементом аппаратов охлаждения являются теплообменные секции, теплообменную поверхность которых компонуют из оребренных труб, закрепленных в трубных решетках в четыре, шесть либо восемь рядов и т.д. Трубы обычно располагают по вершинам равностороннего треугольника, так как коридорное расположение обеспечивает намного более низкую теплоотдачу. К трубным решеткам присоединены крышки, внутренняя полость которых служит для распределения охлаждаемого потока жидкости по трубам. По сторонам секций установлены боковые стенки, которые удерживают трубы, трубные решетки и крышки в определенном положении. Секции располагают горизонтально, вертикально или наклонно, что определяет тип АВО. Рисунок 3.48 – Теплообменные секции АВО Секции изготавливаются: - по применению в аппаратах воздушного охлаждения: горизонтальные (типа АВМ-Г, АВГ, АВГ-В, АВГ-Т); вертикальные (типа АВМ-В) и зигзагообразные (типа АВЗ); - по количеству рядов труб в секции: четырех-, шести- и восьмирядные; - по числу ходов в трубном пространстве: одно-, двух-,трех-, четырех-, шести- и восьмиходовые; - теплообменные трубы изготавливаются способом поперечно-винтового накатывания ребер на алюминиевой трубе, надетой на несущую трубу (латунную, стальную, жаропрочную, нержавеющую), с образованием биметаллической оребренной трубы. Коэффициент оребрения φ= 7,8; 9; 14,6; 20; - по длине труб: 1,5; 3; 4; 6; 8 и 12 м. При изготовлении по индивидуальному техническому проекту возможно применение и другого количества рядов, ходов и длин труб. Охлаждение различных жидких теплоносителей осуществляется за счет теплообмена с воздухом. Процесс достаточно интенсивный, так как используются оребренные трубы, оснащенные турбулизаторами воздушного потока (рисунок 3.49), площадь наружной поверхности которых в 10 - 25 раз больше площади их внутренней поверхности.  Рисунок 3.49 – Оребреные трубы: а – трубы с накатанным оребрением; б – с завальцованным оребрением; в – L-обертка; г – двойная ступенчатая L-обертка; д – трубы с накатанным оребрением с разрезными ребрами; е – с накатанным оребрением с разрезными ребрами формы «полуинтеграл»; ж – с накатанным оребрением с разрезными ребрами зигзагообразной формы; з – с накатанным оребрением с разрезными ребрами формы «интеграл». Поперечно-винтовое накатывание ребер на алюминиевой трубе, напрессованной на гладкую латунную или стальную несущую трубу, с образованием биметаллической оребренной трубы применяют при исполнениях теплообменной секции. Оребренная труба – сложная конструкция, каждый элемент которой выполняет особую функцию: внутренняя трубка функционирует как несущий элемент, который устойчив к воздействию избыточного давления и коррозии, а внешние ребра из алюминия, из-за своей развитой поверхности, создают хорошую теплопередачу от продукта к окружающему воздуху. Трубы для стандартизованных отечественных аппаратов воздушного охлаждения имеют наружное оребрение двух типов исполнения. Это: - биметаллическая труба, состоящая из внутренней гладкой (стальной или латунной) и наружной (алюминиевой) с накатанным винтовым ребром исполнение Б; Рисунок 3.50. - Трубы оребренные биметаллические ЛАТУНЬ+АЛЮМИНИЙ   - монометаллическая труба с накатанным винтовым (спиральным) ребром исполнение М. Рисунок 3.51 - Трубы оребренные монометаллические МЕДЬ Вентилятор Вторым необходимым элементом любого типа АВО является вентилятор (рис. 3.52), который, вращаясь в полости коллектора, нагнетает воздух через межтрубное пространство секций. Значительные расходы воздуха в аппаратаовх воздушного охлаждения при сравнительно небольших статических напора (100 - 400 Па) обеспечиваются осевыми вентиляторами с числом лопастей 4, 6 и 8 и диаметром 0,8 - 6,0 м. Лопасти вентилятора закрыты цилиндрическим коллектором, служащим для лучшей организации движения воздушного потока. Коллектор соединяется с теплообменными секциями посредством диффузора, форма которого способствует выравниванию потока воздуха по сечению теплообменной секции. Диффузор и коллектор вентилятора крепятся к раме, на которой установлены теплообменные секции. Осевой вентилятор с приводом смонтирован на отдельной раме. В связи с переменным характером нагрузки аппарата, зависящей от технологического режима, температуры и влажности воздуха, вентиляторы должны иметь возможность регулирования расхода воздуха в широком диапазоне. Рисунок 3.52 – Вентилятор АВО   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 -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 ± 1оС; - 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. В современных конструкциях АВО применяют совместное регулирование несколькими способами, сочетание которых дает возможность обеспечить экономию электроэнергии и стабилизацию выходной температуры. Вентиляторы могут быть оснащены следующими видами приводов: - непосредственный (колесо вентилятора установлено на вал электродвигателя с использованием шпоночного соединения); - с клиноременной передачей; - редукторный. Типы приводов приведены на рисунках 3.53 и 3.54. Рисунок 3.53– Приводы аппаратов нагнетательного вида: а - непосредственный; б - клиноременный; в - редуктор с параллельными валами; г - редуктор с перпендикулярными валами Рисунок 3.54 – Приводы аппаратов вытяжного вида: а - непосредственный; б - клиноременный; в - редуктор с параллельными валами; г - редуктор с перпендикулярными валами |