Вибрация в трубных пучках

Как уже отмечалось при описании гидродинамики, вихри срываются с труб периодически с некоторой частотой. При определенном сочетании условий такое вихреобразование на разных трубах пучка может совпадать по фазе, взаимно усиливаясь и образуя подобие резонанса, иногда совпадающего по частоте с собственными колебаниями труб. Такой режим опасен для прочности аппарата. Поэтому при проектировании это необходимо учитывать и принимать меры, исключающие вибрацию.

ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ

Теплообменные аппараты (теплообменники, в литературе используется сокращение ТА) – устройства, предназначенные для передачи теплоты от одного теплоносителя к другому. В качестве теплоносителей, как правило, выступают жидкости, газы, пары. ТА очень широко распространены, в частности, на каждой ТЭС имеются десятки ТА. Они разнообразны по назначению и исполнению.

Классификация ТА

Классификация по назначению

ТА можно разделить на четыре группы: подогреватели, охладители, испарители, конденсаторы. Более конкретно назначение характеризуется названиями. Например, на ТЭС используются маслоохладители, пароперегреватели, водоподогреватели, парогенераторы, деаэраторы, мазутоподогреватели, воздухоподогреватели и т.д.

Классификация по принципу действия

Имеется три основных вида.

Рекуперативные ТА – в них теплоносители разделены стенкой, омывая которую они обмениваются теплотой. Об этих ТА подробнее ниже.

Регенеративные ТА – в них одна и та же твёрдая поверхность поочерёдно омывается то горячим, то холодным теплоносителем, соответственно, сначала забирая теплоту от горячего теплоносителя, а потом отдавая её холодному. Применяются переключающиеся аппараты, через которые теплоносители прокачиваются поочерёдно (так что обычно используются параллельно два аппарата). Это воздухоподогреватели доменных, сталеплавильных и др. печей. Часто используются аппараты, содержащие роторы, насадка (теплообменная поверхность) которых при вращении ротора поочерёдно попадает в камеры с двумя теплоносителями. Это воздухоподогреватели на ТЭС, а также воздухоподогреватели газотурбинных двигателей и т.п.

Рекуперативные и регенеративные аппараты относятся к поверхностным ТА, так как теплообмен между теплоносителями происходит через посредство твёрдой поверхности.

В смесительных (контактных) ТА передача теплоты происходит при непосредственном контакте и смешении теплоносителей. Здесь теплообмен, как правило, сопровождается массообменном (испарение, растворение и т.п.). Пример – градирни (в частности, на ТЭС). Разумеется, в таких ТА теплоносители должны легко разделяться после теплообмена (пусть не полностью).

Бывают также сложные ТА – с промежуточным теплоносителем, на тепловых трубах и др.

Классификация по направлению потоков

В прямоточных ТА теплоносители текут в одном направлении.

В противоточных – навстречу друг другу.

Часто, особенно в рекуперативных ТА, схема движения более сложная – с перекрёстным током, бывают смешанные, комбинированные схемы и т.д.

Применяются и другие виды классификации ТА.