Лабораторная работа №2

1Изучение конструкций ребристых теплообменных аппаратов и их тепловой расчет

Цель:

Ознакомление и изучение конструкций компактных теплообменных аппаратов, применяемых в промышленности. Усвоение принципов теплового расчета ребристых теплообменников

2.1 Типы и конструкции ребристых теплообменников

Теплообменники с ребристыми поверхностями нагрева применяются в тех случаях, когда теплообмен происходит между теплоносителями, из кото­рых один имеет большой, а другой, наоборот, очень малый коэффициент теплоотдачи. Увеличивая поверхность теплообмена путем оребрения ее со стороны теплоносителя с малым коэффициентом теплоотдачи, тем самым увеличивают количество передаваемого тепла и со стороны неоребренной поверхности. В ребристых теплообменниках жидкость или конденсирующийся пар проходит внутри трубок, а воздух или дымовые газы, имеющие меньший коэффициент теплоотдачи, — по внешней ребри­стой поверхности.

Ребристые теплообменники изготовляются самых разнообразных конструкций. На рис. 1 показаны основные типы ребристых теплооб­менников. Чугунные ребристые трубки по сравнению со стальными или латунными белее громоздки и имеют больший вес, но менее чувствитель­ны к коррозии.

Ребристые стальные и латунные трубки в небольших количествах изготовляются запрессовкой на них прямоугольных пластин или круглых шайб. Для получения надежного контакта между трубкой и ребрами и предохранения их от коррозии ребристые трубки оцинковывают или лу­дят. При больших масштабах производства изготовление ребристых тру­бок и теплообменников механизировано и автоматизировано. Автоматы навивают на трубки спирали из ленты (рис. 1,в) или биспирали из проволоки (рис 1 - д,г). Припайка спиралей к трубке припоем произво­дится электротермически. Качество контакта между трубкой и ребром оказывает большое влияние на коэффициент теплопередачи. Поэтому на него следует обращать особое внимание при изготовлении ребристых трубок. В настоящее время разработана технология изготовления моно­литных ребристых трубок путем холодной прокатки гладких толсто­стенных труб (рис. 2).

В различных отраслях промышленности, особенно в авиационной, находят широкое применение различные конструкции компактных ре­бристых теплообменников (рис. 1-25). Аналогично компактным гофриро­ванным пластинчатых теплообменникам (см. рис. 1-6) большая поверх­ность на единицу объема в этих аппаратах достигается за счет примене­ния тонких ребер, припаянных, приваренных контактной электросваркой или прикрепленных другим способом и обладающих хорошим термиче­ским контактом с основной поверхностью.

Исследования показали, что для каждого типа ребристой поверхно­сти существует определенная оптимальная высота ребер и межреберных расстояний, которые при прочих равных условиях определяют его наи­большую теплопроизводительность и компактность.

Рисунок Типы ребристых теплообменников

а – пластинчатый

б – чугунная трубка с круглыми ребрами

в – трубка со спиральным оребрением

г – чугунная трубка с внутренним оребрением

д – плавниковое оребрение трубок

е – чугунная трубка с двусторонним игольчатым оребрением

ж – проволочное биспиральное оребрение

з – продольное оребрение трубок

и - многоребристая трубка

к – трубка из цельнокатаных разрезанных и изогнутых трубок

Однако выбор типа и конструктивные размеры ребристого теплооб­менника определяются также и условиями его работы, так, например, в некоторых случаях возможен занос «пылью, обледенение или образова­ние снежной шубы в межреберных пространствах, что может значи­тельно снижать их теплопроизводительность.