Совершенствование методики теплового расчета и проектирования аппаратов воздушного охлаждения с шахматными оребренными пучками

• Автор: Самородов, Александр Викторович
• Шифр специальности: 05.14.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Архангельск
• Количество страниц: 172 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ .
1. АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ТЕПЛООБМЕНУ ОРЕБРЕННЫХ ТРУБ И ПУЧКОВ В УСЛОВИЯХ СВОБОДНОЙ КОНВЕКЦИИ
1.1. Обзор конструкций АБО и компоновочных характеристик оребренных трубных пучков теплообменных секций
1.2. Анализ исследований свободноконвективного теплообмена на трубах с поперечными круглыми ребрами.

1.3. Обзор исследований свободноконвективного теплообмена в гладкотрубных пучках

1.4. Анализ методик расчета теплообмена излучением оребренных труб и пучков.

1.5. Постановка задачи и программа исследований свободноконвективного теплообмена оребренных пучков АВО.

2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Описание экспериментальной установки.

2.2. Конструкция оребренной трубыкалориметра.
2.3. Методика и порядок проведения опытов.
2.4. Методика обработки опытных данных
2.5. Оценка погрешности эксперимента
2.6. Тарировочные опыты по теплоотдаче
3. УТОЧНЕННАЯ МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА ИЗЛУЧЕНИЕМ КРУГЛОРЕБРИСТЫХ ТРУБ И ПУЧКОВ . .
3.1. Расчет теплообмена излучением одиночной оребренной трубы .
3.2. Экспериментальное определение эффективной степени
черноты одиночной оребренной трубы. .
3.3. Расчет теплообмена излучением трубных пучков.
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ СВОБОДНОКОНВЕКТИВНОЙ ТЕПЛООТДАЧИ ПУЧКОВ АВО
ИЗ ТРУБ С НАКАТНЫМИ РЕБРАМИ
4.1. Одиночная оребренная труба ,.
4.2. Однорядные пучки
4.3. Двухрядные шахматные равносторонние пучки
4.4. Трехрядные шахматные равносторонние пучки.
4.5. Четырехрядные шахматные равносторонние пучки
4.6. Пятирядный шахматный равносторонний пучок
4.7. Исследование влияния продольного шага труб на среднюю теплоотдачу пучка
4.8. Исследование влияния наклона продольной оси пучка на среднюю теплоотдачу
4.9. Исследование влияния установки диффузора и конфузора
на среднюю теплоотдачу пучка
4 Исследование теплоотдачи пучков из труб
с повышенным коэффициентом оребрения.
5. АНАЛИЗ И ОБОБЩЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ ДАННЫХ ПО СВОБОДНОКОНВЕКТИВНОМУ ТЕПЛООБМЕНУ В ПУЧКАХ ОРЕБРЕННЫХ ТРУБ .
5.1. Порядная теплоотдача
5.2. Средняя теплоотдача.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
ЛИТЕРАТУРА


Аппараты зигзагообразного типа, в которых секции с горизонтально расположенными трубами установлены под углом друг к другу, сочетают в себе достоинства аппаратов горизонтального и шатрового типа. Широкое применение АВО в химической промышленности связано с освоением производства аммиака мощностью т/сут []. Практически во всех звеньях технологической схемы крупнотоннажного производства аммиака, где требуется отвод тепла, используются системы воздушного охлаждения: при конденсации отработавшего водяного пара приводных турбин компримирующего оборудования; в качестве холодильников технологического воздуха, природного и синтез-газа; при конденсации аммиака и т. Первоначально установки оснащались импортными АВО фирм GEA и Hudson Italiana, а впоследствии на производствах со смешанным оборудованием наряду с АВО импортной поставки стали применять аппараты воздушного охлаждения отечественного производства, разработанные ВНИИНЕФ-ТЕМАШ. В последнее время все больше изучаются возможности внедрения [7, ] воздушных конденсаторов на ТЭЦ ь сочетании с испарительными градирнями в схемах комбинированных систем охлаждения. Такие системы сочетают в себе преимущества испарительных и "сухих” (воздушных) охладителей и могут быть выполнены как в виде совмещенных охлади! Воздушный конденсатор производства АО "Калужский турбинный завод" [6] состоит из восьми теплообменных секций, которые расположены в виде шатра - по четыре секции с каждой стороны. Угол наклона труб к горизонтали - °. Верхняя трубная доска каждой секции вварена в паровой коллектор, нижняя трубная доска с камерой соединены с коллектором отвода конденсата. Каждая теплообменная секция конструктивно представляег собой четырехрядный теплообменник, состоящий из оребренных труб, общей поверхностью теплообмена 0 м2. Трубный пучок теплообменной секции АВО имеет прямоугольное фронтальное сечение различной глубины по направлению движения воздуха. Глубина пучка зависит от количества поперечных рядов труб, число которых в пучках серийных АВО составляет четыре, шесть, восемь, встречаются и пятирядные компоновки []. В специальных АВО применяются малорядные компоновки с числом рядов от одного до трех []. Обычно, малорядные компоновки ребристых труб находят применение в калориферах, например, лесосушильных камер []. Как правило, трубы в пучке АВО имеют шахматное расположение либо классически по равностороннему треугольнику, либо с увеличенным поперечным шагом. Большой поперечный шаг дает возможность в значительной мере уменьшить сопротивление движению воздуха []. В серийных пучках первого поколения [] для труб с коэффициентом оребрения ф = ,2 были реализованы следующие рекомендации по шагу разбивки труб: S = Si = мм или С = Сг = 1,5. В конструкциях аппаратов зарубежного производства фирм "Спиро-Жиль", "Луммус" для параметров труб близких к типоразмеру отечественных аппаратов, также применяется равносторонняя компоновка, но с шагом Si = Si = ,5 мм []. АВО второго поколения из труб с коэффициентом оребрения ф = ,2; . Si = Sz = ,5. В АВО третьего поколения рекомендуется применять разбивку ореб-ренных труб с ф = ,2. S = . АВГ-0 оребренные трубы с <р = . S ~ Si = мм []. Перед основным пучком АВО обычно устанавливается однорядная оребренная секция, предназначенная для предварительного подогрева охлаждающего воздуха в зимний период времени, что позволяет предотвратить замерзание охлаждаемого продукта в первых рядах труб по направлению движения воздуха. Подогреватель состоит из биметаллических труб с коэффициентом оребрения ф«9; шаг расположения труб в большинстве случаев S ~ мм. Таким образом, обзор компоновочных характеристик трубных пучков АВО показал, что исследования свободно-конвективного теплообмена необходимо выполнять для пучков с различной ориентацией в пространстве и с разным числом рядов труб. В основном следует изучать равностороннюю компоновку труб в пучке, поскольку она наиболее часто применяется в современных АВО. Однако необходимо уделить внимание и равнобедренной компоновке. Следует также оценить влияние на свободно-конвективную теплоотдачу сопряжения с пучком системы подачи воздуха и однорядной подогревающей секции.