2020-05-11
146
ВВЕДЕНИЕ
Пластинчато-ребристые теплообменники (ПРТ) относятся к аппаратам с высокоразвитой поверхностью теплообмена, достигающей 900 – 2000 м2 на 1 м3 рабочего объема аппарата. Их применяют преимущественно для теплообмена газообразных сред, т.к. данные среды обладают невысокими значениями коэффициентов теплоотдачи, при этом высота ребер, обычно, лежит в пределах 7-15 мм. При использовании в качестве теплоносителей жидких и паровых сред применяют ребра высотой 3-7 мм.
При назначении ПРТ в качестве теплообменных устройств в технологических установках следует иметь в виду, что в ходе эксплуатации не должны отлагаться на теплопередающих поверхностях данных аппаратов различные виды осадков, т.к. чистка теплообменных поверхностей в этих теплообменниках затруднена, а в ряде случаев и невозможна.
Основными конструкционными материалами для изготовления ПРТ служат сплавы алюминия, латунь, нержавеющая сталь, титан, что позволяет их эксплуатировать при давлениях до 1 МПа и интервале температур от -150 до 500о С.
Основной конструкции ПРТ является теплообменный пакет (рис. 1), состоящий из гладких разделяющих пластин 1 и расположенных между ними оребряющих элементов 2. Наибольшее расположение получили следующие типы оребряющих элементов: гладкие, волнистые, прерывистые, чешуйчатые, стержнековые и т. д.
Каждый тип оребряющих элементов обладает своими теплофизическими характеристиками и гидравлическим сопротивлением, поэтому для определения эффективности конструкции ПРТ следует проводить их сравнительную оценку. Данная оценка может осуществляться как чисто расчетным путем, если известны все характеристики работы теплообменника, так и опытно-расчетным путем, используя экспериментальные данные по испытанию теплообменника с тем или иным оребряющим элементом.
Рис.1 Схема теплообменного аппарата:
а, б – эталонный 1 и исследуемый 2 оребряющие элементы
Рис.2 Схема экспериментальной установки
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
1. Ознакомление с конструкциями пластинчато-ребристых теплообменных аппаратов.
2. Приобретение навыков, обработки опытных данных и получения обобщенных зависимостей.
3. Ознакомление с методиками сравнительной оценки теплообменников и выбора оптимального режима их работы.
Описание экспериментальной установки и принцип работы
На рис. 2. изображена принципиальная схема экспериментальной установки. Исследуется пластинчато-ребристый теплообменник 1. Воздух из помещения последовательно проходит измерительное сопло 2, исследуемый канал 2 теплообменника, электронагреватель 3, эталонный канал 1 теплообменника и вентилятором 4 выбрасывается в атмосферу.
С целью уменьшения тепловых потерь в окружающую среду теплообменник и трубопроводы покрыты теплоизоляцией.
В теплообменном пакете один из каналов имеет гладкие сплошные оребряющие элементы, канал является прямолинейным и постоянного сечения (рис. 1а). Каналы с таким типом оребрения достаточно хорошо исследованы, по ни имеется большое количество расчетных зависимостей для определения коэффициентов теплоотдачи и гидравлического сопротивления. В экспериментальной установке этот канал является эталонным.
Второй канал (рис. 1б) имеет оребрение в виде угловой перфорированной насадки (УПН), которая создает в потоке теплоносителя сложную гидродинамическую обстановку, благоприятную для интенсификации теплообмена. Этот канал является исследуемым.
УПН формируется из полос перфорированной фольги с гофрами, образующими некоторый угол (в исследуемой конструкции он составляет 16°) с направлением течения теплоносителя.
