CC BY
11УДК 621.184.64
С Н. Валиулин, к. т. н., доцент.
О. П. Шураев, к. т. н„ ВГ4ВТ.
603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.
ТЕПЛООБМЕННИКИ С УЛУЧШЕННЫМИ ТЕПЛОГИДРАВЛИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ И ПОНИЖЕННОЙ ЗАГРЯЗНЯЕМОСТЬЮ
В статье рассматривается конструкция и особенности работы теплообменных аппаратов серии ВВПИ, обладающих высокими коэффициентами теплопередачи при минимизации темпа роста загрязняющих отложений на поверхности тепяопередаю-щих труб.
Одна из основных задач проектирования теплообменных аппаратов состоит в оптимизации теплогидравлических характеристик теплообменных поверхностей с целью достижения требуемой тепловой эффективности при заданных ограничениях по массе и габаритам.
Известно, что главным направлением достижения высоких теплогидравлических и массогабаритных показателей является использование технологий интенсификации теплоотдачи. Такие методы как применение витых труб, кольцеобразно и спирально ’
накатанных труб, гофрированных пластинчатых поверхностей и др. позволяют в 2 и более раз увеличивать теплоотдачу в сравнении с гладкими поверхностями и достигать значений коэффициента теплопередачи (6...10)х103 Вт/(м2хК). Эти значения и '
указываются, чаше всего, производителями и проектантами теплообменных аппаратов в рекламно-информационных источниках с целью демонстрации высокой эффективности их продукции.
Однако, в эксплуатации теплообменные поверхности неминуемо загрязняются и термическое сопротивление загрязнения должно быть правильно учтено как в проектном расчете теплообменника, так и в поверочном - при уточнении его характеристик для работ в конкретной системе. В качестве расчетного термического сопротивления, чаще всего, используется некоторое осредненное значение в пределах (1.2...2.4)х10-4 (м2хК)/Вт. Отметим, что учет термического сопротивления выявляет практическую невозможность достижения значения коэффициента теплоотдачи в теплообменнике (6... 10)х 103 Вт/(м2хК). Так слой накипи толщиной всего 0.15 мм (Язагр = 0.00012 (м2хК)/Вт) понижает коэффициент теплопередачи с 104Вт/(м2хК) до 4.5x103 Вт/(м2хК).
В действительности, ситуация еще более неблагоприятная. Ревизия теплообменников, отработавших на судне хотя бы одну навигацию, выявляет наличие загрязнений толщиной больше 0,15 мм, а после нескольких лет эксплуатации - 0.5... 1.0 мм.
Это согласуется с данными [I], где приведена статистическая информация о термическом сопротивлении накипных и иных отложений в теплообменниках различных типов.
Таким образом, влияние эксплуатационных загрязнений на эффективность тепло- *
обменных аппаратов очень велико и может свести на нет все усилия проектанта по интенсификации теплоотдачи.
В то же время известно, что темп роста загрязняющего слоя является непостоян- J
ной величиной и зависит от большого количества факторов. Среди них важнейшие: химический состав теплоносителя, его скорость, степень турбулентности потока, ше-
роховатость и наличие оксидной пленки на поверхности теплообмена, температура теплообменной поверхности, направление теплового потока и др. Несмотря на большой разброс численных значений влияния различных факторов на загрязнение теплообменных поверхностей, направление этого влияния прослеживается достаточно четко, что может быть использовано на практике.
Идея минимизации темпа роста загрязняющих отложений лежит в основе проекта теплообменных аппаратов серии ВВПИ. Учтены следующие подтвержденные практикой положения:
1. Темп роста загрязняющих отложений уменьшается с увеличением скорости и турбулентности потока.
2. Количество загрязняющих отложений уменьшается с уменьшением объема и количества застойных зон, связанных с разворотом потока, загромождением проточной части теплообменника и т. п.
3. Загрязняющие отложения менее интенсивно накапливаются на поверхностях, имеющих малую шерховатость и высокую коррозионную стойкость.
Конструктивная реализация отмеченных положений выполнена следующим образом.
Высокие скорости течения (1.5 ... 2.0 м/с) по греющему и нагреваемому теплоносителям достигаются путем организации продольного реверсивного тока в трубном и межтрубном пространствах. Примерное равенство проходных сечений в обоих пространствах обеспечивается выбором предельно малого шага труб в трубных решетках (А/с1= 1.2... 1.21). Продольный ток в межтрубном пространстве позволяет не только в 3 раза увеличить скорость течения, но и уменьшить объем застойных зон с 25...30% до 5%.
Нанесение на поверхность теплообменных труб турбулизирующих кольцевых канавок и выступов обеспечивают интенсивную пристенную турбулизацию, увеличивающую теплоотдачу в 2.0 ... 2.5 раза и способствующую периодическому срыву загрязнений.
а)
/оооо\ /оооооХ /оооооо\ /оооооооХ (оооо^оо) \ooooooo/
/ОООООООХ
рооооорб/
МЭОООООО/
\oooooo/ \oooop/ \oooo/
б)
Рис. Подогреватель ВВГ1И-200.00: а) продольный разрез, б) поперечное сечение
С целью уменьшения обводных течений в теплообменниках ВВПИ малой мощности (от 60 до 200 кВт) корпуса в поперечном сечении имеют форму многогранников, так, чтобы трубные пучки вписывались в них с минимальными зазорами. В теплообменниках повышенной мощности (до 3500 кВт) с указанной целью устанавливаются полеречные сегментные перегородки между трубными пучками и корпусом.
Указанные конструктивные особенности можно видеть на рис., где даны продольный и поперечный разрезы подогревателя ВВПИ-200.00.
Эксплуатация теплообменников серии ВВПИ в течение 7 лет полностью подтвердила правильность использованных конструктивных решений. Так загрязняемость подогревателей ВВПИ оказалась в 2 ... 3 раза ниже, чем у стандартных трубчатых аппаратов ПВ (ГОСТ 27590-88) при лучших в 3 раза массогабаритных характеристиках. Сравнительная эксплуатация в одинаковых условиях подогревателей ВВПИ-800.00 и пластинчатых теплообменников «ALFA-LAVAL» выявила трехкратное преимущество аппаратов ВВПИ по показателю ресурса работы без очистки. При работе в городских теплосетях пропускная способность подогревателей ВВПИ сохраняется в течение всего отопительного сезона и гидравлическое сопротивление не превышает 60 кПа, и находятся в пределах, указанных в качестве рабочих в ТУ на подогреватели ВВПИ.
Список литературы
[1] Бажан П.И., Каневец Г.Е., Селиверстов В.М. Справочник по теплообменным аппаратам. -М.: Машиностроение, 1989. - 366 с.
HEAT-EXCHANGE APPARATUS WITH IMPROVED HEAT AND HYDRAULIC CHARACTERISTICS AND LOWERED DIRT RETENTION
S. N. Valiulin, O. P. Shuraev
The article presents design and particularity of operation of heat-exchange apparatus of VVP1 series, whish has high heat transfer factors with pollutants growth rate minimization on heat exchange surfaces.
УДК 656.62.052.8
К. В. Марков, аспирант.
О. П. Шураев, к. т. п., ВГАВТ.
603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.
РОЛЬ И МЕСТО ТРЕНАЖЕРНОЙ ПОДГОТОВКИ В ПРОФЕССИОНАЛЬНОМ ОБУЧЕНИИ СУДОВЫХ ИНЖЕНЕРОВ-МЕХАНИКОВ
Тренажерная подготовка является важной составной частью профессионального обучения судовых инженеров-механиков. В настоящее время ей уделяется все большее внимание. Однако, тренажерная подготовка может преследовать разные цели. Предлагаем читателю анализ видов тренажерной подготовки с точки зрения достижения тех целей, которые ставились при ее проведении.
