Общие сведения о секционных теплообменниках и задание к работе

ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ РЕКУПЕРАТИВНОГО СЕКЦИОННОГО ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА

Цель работы

Целью лабораторной работы является изучение конструкции секционного теплообменника, практическое ознакомление с его работой и экспериментальное определение коэффициента теплопередачи.

Общие сведения о секционных теплообменниках и задание к работе

Секционные теплообменные аппараты находят применение в различных отраслях энергетики, нефтяной, нефтехимической и газовой отраслях. Использование секционных теплообменников имеет преимущество, обусловленное возможностью оперативного изменения площади теплообмена. Секцией называют кожухотрубный теплообменный аппарат с корпусом небольшого диаметра (от 0,17 до 0,56 м) и длиной до
5 м, в котором располагается трубный пучок с одной или несколькими трубами (до 150 штук). Трубы, как правило, изготовляют из меди диаметром 16/14 мм. Как следствие, поверхность теплообмена в одной секции достигает от 0,75 до 30 м². В секциях даже без внутренних перегородок внутри кожуха создаются благоприятные условия для теплопередачи между теплоносителями, один из которых движется внутри труб, а другой – в зазоре между внутренней поверхностью корпуса и внешней поверхностью труб трубного пучка. Такое устройство обеспечивает малое различие в скоростях движения теплоносителей. Противоточное движение теплоносителей позволяет поддерживать по всей длине канала высокое значение температурного напора.

Возможности интенсификации теплообмена в секционных теплообменниках связаны с большими скоростями движения и равномерностью скорости движения жидкости в проходных сечениях, а также с применением труб с продольными низкими радиальными ребрами или с винтовой накаткой. В последних случаях оребрение может играть роль фактора, увеличивающего степень турбулентности потока.

В условиях с невысокой тепловой производительностью, небольшими расходами или высокими давлениями теплоносителей целесообразно применять двухтрубные теплообменники (общепринятое название «труба в трубе»). Такая разновидность секционных теплообменников характеризуется более широкими возможностями в увеличении скоростей движения теплоносителей во внутренней трубе и кольцевом зазоре.

Условия применения секционных теплообменников широки как по температуре (от -40 до +450 ˚С), так и по давлению (до 9,0 МПа).

К основным факторам, обусловливающим недостатки теплообменников указанного типа, можно отнести большой расход металла на единицу поверхности теплообмена, наличие большого числа дорогостоящих элементов, трубных решеток, калачей, фланцев, переходных камер, компенсаторов. Соединение секционных теплообменников характеризуется большой длиной пути теплоносителей, наличием большого числа местных гидравлических сопротивлений, обусловленных переходами, поворотами при движении теплоносителей, а следовательно, высоким уровнем затрат на транспортировку теплоносителей.

При выполнении данной лабораторной работы необходимо ознакомиться с методикой расчета и функционирования секционного теплообменного аппарата. Выполнение лабораторной работы предполагает:

· запись и расчет уравнения теплового баланса и определение коэффициентов тепловых потерь и совершенства указанной установки;

· определение опытным путем значения коэффициента теплопередачи при различных расходах греющего теплоносителя (воды) и холодного теплоносителя (воздуха);

· проведение расчета коэффициентов теплопередачи с последующим их сравнением с результатом опытного измерения.