Трубчатые теплообменные аппараты для охлаждения
Воздуха и охлаждаемые воздухом
К этой группе ТА могут быть отнесены охладители надувочного воздуха (ОНВ) дизелей, радиаторы транспортных двигателей внутреннего сгорания (ДВС), радиаторно-вентиляторные установки (РВУ) для охлаждения компримирующего газа, масла и воды газомотокомпрессоров, аппараты воздушного охлаждения (АВО) трансформаторных подстанций, химических и нефтехимических производств, бытовые и промышленные кондиционеры и другие аппараты, трубные пучки которых скомпонованы из труб с высокими ребрами, соизмеримыми с радиусом трубы.
Благодаря оребрению площадь теплообменной поверхности, контактирующей с воздухом, может быть увеличена в 7…20 раз и больше, что компенсирует относительно невысокие коэффициенты теплоотдачи со стороны воздуха. Трубные пучки рассматриваемых ТА чаще всего имеют прямоугольную форму, воздух направляется в развитое наружным оребрением труб межтрубное пространство.
Наружные ребра круглых или овальных труб могут иметь различные конфигурации (табл. 1.4). В современных конструкциях ОНВ применяют моно- и биметаллические трубы (рис. 1.13) диаметром D = 25 ÷ 29 мм, а также биметаллические трубы с разрезными ребрами. Продольные разрезы на ребрах с последующим отгибом лепестков обеспечивают многократное разрушение пограничного слоя, формирующегося на ребрах, и способствуют выравниванию поля коэффициентов теплоотдачи по поверхности ребра.
|
|
|
Схемы оребрения труб ТА Таблица 1.4.
| Оребрение | Труба | Схема | Область применения |
| Поперечными квадратными ребрами | Круглая | 
| ОНВ, воздухоохладители установок кондиционирования воздуха |
| Круглыми ребрами | Круглая | 
| ОНВ, АВО, воздухоохладители установок кондиционирования воздуха, калориферы |
| Коллективное | Круглая или овальная | 
| Радиаторы транспортных двигателей |
| Проволочное | Круглая или овальная | 
| ОНВ, охладители масла силовых трансформаторов |
| Винтовая накатка или непрерывное спиральное | Круглая | 
| ОНВ, АВО, РВУ, радиаторы, калориферы |
| Плавниковыми ребрами | Круглая | 
| Трубы паровых котлов |
Окончание Таблица 1.4.
| Полизональными ребрами | Круглая | 
| ТА специального назначения |
По результатам анализа экспериментальных данных выявлено, что размер, радиус и направление отгиба лепестков мало влияют на интенсификацию теплообмена. Число разрезов целесообразно принимать не более 20, а их глубину – меньше 3…4 мм. Экспериментально установлено увеличение значений коэффициентов теплоотдачи в пучках с разрезными ребрами на 20…35 %, а аэродинамического сопротивления – на 20…90 % по сравнению со значениями в пучках из таких же труб с неразрезными ребрами.
|
|
|
Разрезы (вид А) (см. рис. 1.13, б) типа «интеграл» и «полуинтеграл» дают наибольшее увеличение сопротивления, разрезы по винтовой линии – самое низкое (14…35 %). Необходимо отметить, что разрезание ребер оправ
дано только в том случае, когда в аппарате используется незагрязненный воздух. В противном случае разрезы ребер задерживают пыль, сажу, масло, золу и другие загрязняющие вещества, в результате межреберные щели труб быстро заполняются асфальтоподобной массой, которую трудно удалить даже с помощью современных химических средств очистки.
В РВУ и АВО чаще используются биметаллические трубы диаметром D = 43, 49 и 56 мм. Это связано с тем, что рассматриваемые аппараты имеют большое фронтальное сечение и экономически целесообразно развивать площадь поверхности межтрубного пространства (увеличивать коэффициент Ψор оребрения), что можно достичь применением ребер большой высоты.
а
б
в
Рис. 1.13. Трубы, оребренные винтовой накаткой. Вид А:а – монометаллические; б – биметаллические; в – биметаллические с разрезными ребрами
Следует отметить, что с ростом высоты ребра значения коэффициентов теплоотдачи снижаются. Так, увеличение значения коэффициента оребрения на 40 % при Ψор >15 сопровождается уменьшением значения коэффициента теплопередачи на 12 %. Однако интенсивность роста площади поверхности теплопередачи при повышении Ψор выше, чем снижение коэффициента теплопередачи, что в итоге улучшает характеристику аппарата. Оптимальная высота ребра составляет (0,4…0,8)d, причем меньшие значения рекомендованы для труб с d > 15 мм. Оптимальный шаг ребер tр = (0,2 ÷ 0,4)d, однако при накатке такой шаг не всегда может быть получен. Обычно tр = 3 ÷ 4 мм. Уменьшение шага ребер приводит к снижению конвективной теплоотдачи, так как у основания ребер образуются зоны со слабой циркуляцией потока.
|
|
|
На интенсивность теплообмена в межтрубном пространстве значительное влияние оказывают материал и толщина ребра. Чем выше теплопроводность ребра, тем больше коэффициент теплопередачи. При достижении значения теплопроводности сплавов алюминия λр = 140 Вт/(м·К), темпы роста α при увеличении λр замедляется. Поэтому применение биметаллических труб с оребренной рубашкой из сплавов АМцМ или АД-1 оправдано с точки зрения теплообмена и улучшения массовых характеристик аппарата. При высоте ребра hр = 5 ÷ 16 мм оптимальная его толщина 0,5 мм. Увеличение числа заходов винтовой линии накатных ребер от одного до трех не влияет на теплоотдачу и аэродинамическое сопротивление пучков.
|
|
|
Технология изготовления биметаллических труб существенным образом влияет на термическое сопротивление в месте контакта двух металлов, которое необходимо учитывать в тепловом расчете. Не следует добиваться большого уменьшения высоты неровностей сопрягаемых поверхностей, поскольку существенное влияние оказывает усилие выпрессовки, которое должно составлять (4…7)·103 Н. Снижение термического сопротивления контакта можно достичь установкой прокладок из медной, свинцовой или оловянной фольги толщиной 0,1…0,2 мм.
В ТА установок конденционирования воздуха часто применяют трубы с коллективным оребрением. Собирающие пластины для интенсификации теплообмена штампуют с зигзагами или волнами, перпендикулярными к потоку воздуха. Используют также перфорированные пластины и пластины с просечками, в которых относительно ее поверхности, приводит к разрушению образующегося пограничного слоя.
В бытовых кондиционерах типа БК одиночные ребра из алюминия прямоугольной формы толщиной 0,2 мм с выштампованными воротниками надеты с натягом на медные трубы.
В более мощных установках нередко применяют трубы, оребренные спиральной гофрированной лентой. Если не принять мер по уменьшению термического сопротивления в месте контакта труб с ребрами, то эффективность оребренных поверхностей может снизиться в 1,5-2 раза.
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 270; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!