Интенсификация теплообмена в газоохладителях пластинчато-ребристого типа компрессорных установок

• Автор: Белокрылов, Игорь Васильевич
• Шифр специальности: 05.04.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 156 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение
1. Обзор методов интенсификации теплообмена в КУ и оценка их эффективности
1.1. Теплообменное оборудование компрессорных установок
1.2. Структура методов интенсификации
1.2.1. Способы интенсификации теплообмена путем воздействия
на поверхность
1.2.2. Интенсификация теплообмена путем воздействия на поток теплоносителя
1.2.3. Интенсификация теплообмена путем воздействия на пограничный слой
1.3. Методы оценки интенсификации теплообмена
2. Экспериментальное исследование теплоотдачи и гидравлического сопротивления пластинчато-ребристых (ПРП) и спиральных поверхностей
2.1. Задачи экспериментального исследования
2.2. Разработка стенда и методики эксперимента по исследованию
ПРП с искусственной шероховатостью
2.2.1. Описание экспериментального стенда и измерительного комплекса
2.2.2 Методика проведения экспериментов
2.2.3. Оценка погрешности эксперимента
2.2.4. Методика обработки результатов эксперимента
2.3. Разработка экспериментального стенда для исследования компактных спиральных теплообменников
2.3.1. Описание экспериментального стенда

2.3.2. Методика проведения эксперимента
2.3.3. Оценка погрешности измерений
2.3.4. Методика обработки результатов эксперимента
3. Результаты экспериментальных исследований пластинчато-ребристых и спиральных поверхностей
3.1. Получение критериальных зависимостей
3.2. Анализ результатов экспериментальных исследований пластинчато-ребристых поверхностей
3.3. Анализ результатов экспериментальных исследований
спиральных насадок
3.4. Визуализация течений в каналах с турбулизаторами
4. Примеры практического применения исследованных
поверхностей
4.1. Оценка эффективности использования разработанных поверхностей в системах охлаждения компрессорных установок
малой производительности
4.2. Оценка эффективности использования разработанных поверхностей в системах охлаждения компрессорных установок
большой производительности
Заключение
Литература
Приложения
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. В энергетике, химической, нефтяной, газовой и других отраслях промышленности, в технологических процессах широко используются компрессорные установки. Сжатие газов является термогазодинамическим процессом, который в подавляющим большинстве компрессоров сопряжен с процессом отвода теплоты. Необходимость в промежуточном охлаждении связана, в первую очередь, с соображениями экономичности получения сжатых газов. Из термодинамики следует, что энергетические затраты на сжатие уменьшаются при наличии охлаждения. Экономичность получения сжатых газов в значительной степени определяется совершенством теплообменных аппаратов, поскольку на каждые 3 °С понижения температуры газа в предыдущей ступени на 1 % уменьшаются затраты энергии в последующей.
Для промежуточного охлаждения применяются теплообменные аппараты, что требует постоянного совершенствования последних [1, 2, 3, 4, 5, 6]. Все более широкое применение находят пластинчато-ребристые теплообменники (ПРТ), обладающие высокой компактностью (до 5000 м2/м3) и технологичностью изготовления, имеющие простую конструкцию и высокую степень унификации, которые вытесняют традиционные кожухотрубные и трубчаторебристые теплообменные аппараты. Однако наиболее часто применяемые ПРТ с гладкими ребрами имеют недостаточно высокую интенсивность теплоотдачи, особенно при использовании в качестве одной из рабочих сред воздуха, обладающего плохими теплофизическими свойствами. С другой стороны, применение воздуха для охлаждения сжатых газов в компрессорных установках позволяет значительно снизить затраты на эксплуатацию за счет уменьшения расхода охлаждающей воды, меньшей мощности требующейся на прокачку теплоносителя, уменьшения загрязнения теплообменных поверхностей, приводящего к снижению эффективности работы аппаратов, а также за счет возможности применения более легких и дешевых материалов.

2.2. Разработка стенда и методики эксперимента по исследованию ПРП с искусственной шероховатостью
2.2.1. Описание экспериментального стенда и измерительного комплекса
В соответствии с поставленными задачами был разработан и изготовлен экспериментальный стенд для проведения исследований теплоотдачи и гидравлического сопротивления теплообменных аппаратов, схема которого представлена на рис. 2.1, а внешний вид на рис. 2.2.
Стенд состоит из следующих частей: составного корпуса 1 с размещенными в нем электрическими нагревателями 2, подводящего 3 и отводящего 4 коллекторов, устройства обеспечивающего циркуляцию воздуха 5, измерительного комплекса, содержащего расходомер 6, дифференциальный манометр 7, термопары для измерения температуры поверхности 11 и воздуха 12 и прибор для регистрации э.д.с. термопар, а также регулятора напряжения 9 и контрольно - измерительных приборов для определения выделяемой нагревателями мощности 10.
Исследуемые поверхности 17 (рис. 2.1) размещались в корпусе 1 пакета, внутри которого находилась проставочная пластина 14 с заделанными в ней 23-мя термопарами, горячие спаи 18 которых располагались в шести сечениях по длине теплообменника (схема размещения термопар показана на рис. 2.3). Нагреватели 2, расположенные в корпусе, были равномерно уложены в специально выфрезерованные пазы и закрыты текстолитовыми прокладками 15.
Корпус пакета закрывался металлическими крышками 16. Соединение частей пакета осуществлялось за счет стяжек 19, проходящих сквозь крышку, корпус и проставочный лист. Снаружи весь пакет был закрыт слоем теплоизоляции 20. Внешний вид пакета представлен на рис.2.4.
Нагреватели запитывались напряжением 220 В через автотрансформатор АОСН-8-220, контроль за нагрузкой осуществлялся при помощи вольтметра