2.2.2. Проміжні повітроохолоджувачі

Охолодження циклового повітря зазвичай здійснюють водою — циркуляційною,природною або теплофікаційнною мережевою. При конструюванні проміжних повітроохолоджувачів, виконуваних, як правило, кожухотрубні за схемою «повітря між трубками, вода в трубках», виникає ряд проблем. До них відносяться наступні фактори:

• малий (не більше 150 Вт / (м2 • К)) коефіцієнт тепловіддачі повітря (в порівнянні з 5000 Вт / (м2 • К) у води), що вимагає збільшення теплообмінної поверхні;

• багаторазове (до 120 разів) перевищення об'ємної витрати повітря в порівнянні з витратою води, що утрудняє компоновку апарату;

• в умовах недостатньої якості охолоджуючої води можливість виникнення відкладень мінерального й органічного походжудення на внутрішній поверхні трубок, що тягне за собою зменшення їх прохідного перетину по воді, збільшення термічного опору стінок і відповідно — зниження теплопередачі;

• можливість корозійного пошкодження теплообмінних трубок;

• необхідність мінімізації гідравлічних втрат по повітрю для зменшення негативного впливу на показники циклу, оскільки повітроохолоджувач прямо включений в цикл;

• можливість конденсації парів атмосферної вологи в стислому цикловому повітрі в ході пониження його температури в охолоджувачі до температури насичення водяної пари, яка досить висока внаслідок високого парціального тиску парів при загальному високому тиску повітря.

Недостатня тепловіддача з боку повітря може бути скомпенсована розвитком повітряної сторони поверхні теплообміну шляхом виконання на ній оребрення різних типів: з поперечними ребрами, круглими і прямокутними, дротяно-петельним оребренням. Ступінь збільшення поверхні теплообміну з оребренного боку трубки характеризується коефіцієнтом оребрення, причому його величина може складати 10 ... 20. Приблизно в стільки ж разів збільшується коефіцієнт тепловіддачі, віднесений до поверхні гладкої трубки, що тягне за собою і збільшення коефіцієнта теплопередачі в апараті з відповідним зменшенням розрахункової поверхні теплообміну, тобто із зменшенням числа труб. Відомі варіанти ще більшого збільшення тепловіддачі шляхом поліпшення якості оребрення при виконанні надрізів на ребрах і відгинів на кінцях надрізів , а також зменшення термічного опору зони контакту в біметалічної трубі.

Застосування оребрення має і негативні наслідки: збільшення складності виробництва і вартості трубок, ускладнення збірки теплообмінника, посилення забруднення оребренного боку при практично неможливості її чищення, збільшення обсягу трубного пучка і гідравлічного опору з боку оребрення. Останнє частково компенсується виконанням трубок з овальним перетином, витягнутим по ходу обтікаюччого трубу теплоносія .Утворення на внутрішній поверхні трубок відкладень мінерального походження може бути обмежене зменшенням нагріву води. Виниклі мінеральні й органічні відкладення видаляються механічним і хімічним чищенням. Проблема корозії трубок вирішується підбором більш стійких матеріалів з урахуванням місцевих особливостей складу мінеральних солей, розчинених у охолоджуючій воді (наприклад заміна латуні Л68 на сплав МНЖ5-1).

Зниження гідравлічних втрат по повітряному тракту досягається використанням помірних (до 10 ... 15 м / с) швидкостей повітря, покращеняям аеродинаміки елементів повітряного тракту охолоджувача — підвідних і відвідних патрубків, укороченням повітроводів і зменшенням числа їх поворотів (останнє відноситься до компоновці ГТУ в цілому). У сучасній вітчизняній практиці експлуатуються 12 енергетичних ГТУ типу ГТ-100 двох модифікацій розробки ЛМЗ, що містять у своєму складі повітроохолоджувач, представлений на рис. 6.32.У цьому повітроохолоджувачі масова витрата повітря складає 400 ... 480 кг / с, об'ємний - 104 ... 125 / с; по воді відповідно - 900 ... 1 000 кг / с і 0,9 ... 1 / с. Видно, що об'ємні витрати теплоносіїв різко відрізняються.Система проміжного охолодження циклового повітря цій ГТУ складається з двох таких апаратів, симетрично встановлених відносно осі ГТУ. Трубна система повітроохолоджувача розділена на дві секції з послідовним проходом повітря і з роздільним підведенням води при можливості підключення секцій в різних поєднаннях. Така схема вирішує кілька завдань: велика об'ємна витрата повітря розділена на два паралельних потоки, що зменшило фронтальну площу і поперечні габарити повітроохолоджувача; потік води може проходити через секції послідовно або паралельно або навіть надходити з різних

Рис. 6.12. Проміжний повітроохолоджувач турбіи ГТ-100 розробки JIM3.

1,2 — пучки трубок повітроохолоджувальних секцій, 3 — опорні верхні трубні дош­ки, 4—верхні криш­ки з підвідними і відвідними воду ка­мерами, 5 — нижні кришки з поворотни­ми камерами, 6— блок сепарації, 7—коллек­тор відводу конденсату, 8, 9 — підвідні і відвідні повітря пат­рубки

джерел (з системи теплофікації або циркуляційної системи), що дає можливість в залежності від потреб експлуатації підвищувати або знижувати нагрів води, забезпечувати теплофікаційні потреби або відмовлятися від них, відключати секції для чищення без шкоди для основних функції — охолодження повітря і т.д .Конструктивно повітроохолоджувач складається з підводячого подпвженого діффузорного патрубка, теплообмінного блоку з двох секцій, блоку сепарації і відвідного повітря конфузорного патрубка.Теплообмінна поверхня двоходових по воді секцій набрана з біметалевих трубок з поперечною спіральної накаткою (коефіцієнт оребрення 12,3). Несуча трубка - томпакова (діаметром 19/17 мм), ребра— алюмінієвий сплав. Поверхня теплообміну по гладкій трубі - 534 (на секцію). Дві поперечні перегородки в трубному пучку лістанціонірують трубки і підвищують жорсткість трубного пучка, вілбно підвішеного на верхній трубній дошці. Верхня кришка об'єднує підвідну і відвідну воду камери, нижня служить поворотною камерою між ходами по воді. Кришки притиснуті до трубним дошок анкерними шпильками.Блок сепарації відокремлює від повітря конденсат атмосферної вологи і охолоджуючу воду при можливих протічках. Це покращує роботу циклового компресора високого тиску ГТУ, в який поступає охолоджене повітря після повітроохолоджувача. Сепаратор — інерційний жалюзійний. Для збору та відведення конденсату служать система конденсато-збірників зі збірними трубами і відвідний колектор.На подавальному та зворотному повітряних патрубках виконані люки-лази і посилюють ребра.