5. Пластинчато-ребристые теплообменники

Пластинчато-ребристые теплообменники относятся к аппаратам с двухсторонним оребренйем поверхностей нагрева. Эти теплообменные аппараты отличаются высокими тЩГ^со^ш^ габарит^ми"% эксплуата­ционными характеристиками. ^Компактность их достигает 1500— 2500 -м2/м3 (в отдельных случаях до 7000 — 8000 м2/м3) и обычно пре­восходит компактность трубчатых поверхностей нагрева.

Теплообменники пластинчато-ребристого типа отличаются высокой термодинамической эффективностью, оценивающейся по способности к передаче теплоты при минимальных температурных напорах и мини­мальных потерях давления потоков теплоносителей, участвующих в теплообмене. Температурная недорекуперация в пластинчато-ребристых аппаратах, энергетические потери от которой покрываются на самом низком температурном уровне, может составлять всего 2,5 — 3 К против 4 — 7 К для аппаратов других типов. ЕетЖ-утаггБТ^^ .давдвния7-«-а-н-рим€рг, увеличение недорекуперации всего на 1 К и давле- нС^у^ПУ^ электроэнергии на 2 — 3%^.то становится понятным существующее ^:тд„емле«*ге^кг"широком)ыш^шн>^о- "^ в . Эти теплообменники изготавливаются, как правило, из-^еше&Б^ и лег­ких алюминиевых сплавов, имеют малую массу, что в сочетании с низ­кой удельной теплоемкостью металла дает возможность заметно сокра­тить продолжительность пускового периода и периода отогрева крио­генной установки. Теплообменники технологичны, достаточно просты, обладают высокой поперечной теплопроводностью — все это позволяет создавать многопоточные конструкции, совмещающие функции несколь­ких теплообменников.

При серийном изготовлении стоимость единицы площади поверхно­сти теплообмена пластинчато-ребристых аппаратов значительно ниже, чем у теплообменников других типов.С^р4*еаашй-недостатком пластинчато-ребристых теплообменников яв­ляется сравнительно невысокая прочность конструкции. В настоящее вре^я промышленностью теплообменники выпускаются на давление не более 3,0—4,0 МПа. Один и тот же принцип компоновки поверхностей нагрева в виде много­слойного'пакета, состоящего из плоских лроставочных л истов одинако­вого формата толщиной 0,5—1,5-мм, между которыми расположена гоф­рированная насадка, выполненная из металлической фольги толщиной 0,1—0,5 мм. На 100 мм ширины пакета приходится от 40 до 70 ребер. Высота гофра (длина ребра) составляет 3—15 мм/С двух противопо­ложных концов проставочных листов одинакового формата устанавли­ваются боковые уплбтнительные проставки, изготовленные из проката различного профиля. Таким образом, две любые соседние пластины па­кета образуют отдельный, сребренный гофрированной насадкой канал для прохода газа, ^д^менты такого канала в разобранном сташшшэм*а~~ф?к^-&&8~а. По схеме движения теплоносителей пакеты ' разделяются на прямоточные, противоточные или с-перекрестным током (рис. 2.43,6, в).

Соединение элементов пакета осуществляется пайкой в вакуумных печах, печах в атмосфере инертного газа или в ванне с расплавленной солью. В качестве припоя используется алюминий с присадкой кремния, который понижает температуру плавления алюминия. После пайки па­кет очищают, проверяют на прочность и плотность и приваривают остальные элементы конструкции (коллекторы, ребра жесткости и т. д.) аргонодуговой сваркой.

В технике низких температур применяется пластинчато-ребристые теплообменники с различном типом оребренияГгладкимЦ непрерьЫны-ми, волнистыми непрерывными, прерывистцми, чешуйчатыми, шиповы­ми и перфорировацйыми ребрами (рис. 2.44)\^Некоторые тйзды гофриро­ванных насадов различным, оребрением приведены на рис. 2.45.

О ребрение - сложной геометрии применяется для интенсификации процесса теплоотдачи в каналах теплообменных .аппаратов. В каналах с гладкими непрерывными ребрами имеет место безотрывное течение теплоносителя. Турбулизирующее'действие волнистых.ребер увеличива­ет коэффициент теплоотдачи а. Наличие разрывов поверхности в каналах с прерывистыми, чешуйчатыми и перфорированны­ми ребрами обусловливает периодическое разрушение пограничного слоя и еще большее улучшение условий теплоотдачи. Нем чаще расположены разрывы, тем интенсивнее теплоотдача, но и выше гидравлическое со­противление аппарата. Однако потеря давления в этом случае, соответ­ствующая передаче единицы количества теплоты, все же меньше, чем при наличии гладких непрерывных ребер.

"Исследования показывают, что наиболее перспективными для в ис­пользования в криогенной технике являются прерывистые ребра с'ма­лым расстоянием между прорезями. Геометрические характеристики некоторых пластр1^т^ьр^ри€ть1х поверхностей!4Э^З-р^с4^ в &€СР и используемых в криогенной технике, представлены в табл. 2г12. Высокие технико-экономические показатели пластинчато-ребристых теплообменников обусловливают широкие возможности их применения в низкотемпературных установках различного назначения. В первую очередь это относится к ВРУ, где они могут широко использоваться не только как подогреватели или охладители, но и в качестве реверсивных аппаратов (вместо регенераторов) и конденсаторов-испарителей,

По реверсивные пластинчато-ребристые теплообменники имеют сущесрвен мфНД1шцб массу и габариты, меньшие теплопритоки из оцружающей среды, большую продолжительность периода дутья, вследствиечего снижаются потери воздуха при переключениях. -

В ажным преимуществом реверсивных теплообменников является также низкая и одинаковая для всех выходящих потоков температур­ная недорекуперация. Выравнивание температур теплоносителей.па• сечению происходит за счет высокой по­перечной теплопроводности цельнопат яной конструкции аппарата. В.^анадо^ гичных по назначению регенерУгор.ах' недорекуперация по чистому потоку, как правило, и 2-^—3 оаза выше недо-рекуперации,- по отбросному потоку. Это объясняется низкими значениями коэффициента теплопередачи встроенного в наеъшную насадку змеевика.Сопоставление характеристик бло­ка реверсивных плас-шнчатых аппа^ ратов и/регенераторо&/со встроешгиши трубч/йтыми поверхностями нагрева для/ВРУ, производящей 8000 м/7ч чис­того азота, прив-едено_д. тябл^'^Д'В многопоточных теплообменниках (рис. 2.47),для нереверсивных каналов используется, как правило, 2-образная компоновка с боковым подводом и от­водом теплоносителей. Коллекторы пе­реключающихся потоков размещаются обычно на торцевой стороне аппарата. Между коллекторами и пакетом теплообменной поверхности устанавливаются распределители, которые слу­жат для равномерной подачи газа к каналам пакета. В двухпоточных теп­лообменниках распределители по од­ному из потоков в большинстве слуттооп ^^з1С1ггрт1^ют (оис. 2.48). Геометрические характеристики оре-бренных теплообменных поверхностей легко рассчитываются по известным