Описание экспериментальной установки

Схема установки представлена на рисунке 1. Установка состоит из двух теплообменников А1, А2 и парогенератора А3.

Рисунок 1 – Схема экспериментальной установки

Теплообменник А1 типа «труба в трубе», предназначен для теплообмена между системами «пар-жидкость».

Внутренняя медная труба теплообменника имеет наружный диаметр d_н= 8 мм, внутренний диаметр d_в= 6,8 мм, толщину стенки

 = 0,6 мм. Длина внутренней трубы по которой рассчитывается поверхность теплообмена L₁ = 1220 мм (что соответствует площади теплообмена F₁ = 0,023 м²). Наружная труба выполнена из нержавеющей стали Ø 34×2 мм. Теплообменник А1 покрыт слоем теплоизоляции толщиной 13 мм.

Теплообменник А2 кожухотрубный одноходовой предназначен для теплообмена между системами «жидкость-газ». Теплообменник А2 состоит из внутренних трубок, изготовленных из нержавеющей стали в количестве n=37 шт., с наружным диаметром d_н= 15 мм, внутренним диаметром d_вн=14 мм и толщиной стенки  = 0,5 мм. Внутренний диаметр корпуса теплообменника D_вн =150 мм. Длина трубок теплообменника, по которой рассчитывается площадь теплообмена L₂ =1550 мм, (что соответствует площади теплообмена F₂ = 2,5 м²). Теплообменник А2 не содержит по конструкции внутренних поперечных перегородок в межтрубном пространстве и покрыт слоем теплоизоляции толщиной 20 мм. Общая поверхность теплоизоляции теплообменника А2 составляет .

Лабораторная установка снабжена локальным парогенератором А3 объемом 12 л и мощностью 6 кВт. Наружная поверхность парогенератора линии подвода пара и отвода конденсата теплоизолированы. Суммарная наружная поверхность теплоизоляции парогенератора и его линий составляет F_из = 1,16 м², теплообменника , что составляет 20% от общей поверхности теплоизоляции тракта «парогенератор А3-теплообменник А1».

Расход холодной воды из водопроводной сети измеряется двумя приборами: ультразвуковым счетчиком ULTRAFLOV (Дания) с импульсным выходом (300 имп./литр) и ротаметром Р₁.

Ультразвуковой счетчик совместно со счетчиком импульсов СИ8(РВ) обеспечивает цифровой замер расхода воды. Ротаметр Р₁ позволяет визуально контролировать текущий расход воды и корректировать его вентилем ВР1.

Холодная вода поступает на вход теплообменника А1 во внутреннюю трубу, где она обменивается теплом с насыщенным водяным паром, поступающим из парогенератора А3 в кольцевое пространство между внутренней и наружной трубами теплообменника А1. Конденсат пара стекает обратно по отводящей линии в парогенератор А3.

Теплообменник А1 снабжен продувочным краном К32 для удаления из него воздуха при пуске установки.

Нагретая вода из теплообменника А1 поступает в трубное пространство теплообменника А2, где она нагревает поток воздуха, подаваемого в межтрубное пространство теплообменника А2 под действием разрежения, создаваемого вентилятором Н1.

Поток воздуха с помощью электромагнитных клапанов К14 может переключаться в прямоточном или противоточном направлении движения относительно потока воды. Расход воздуха замеряется диафрагмой ДКС-50, перепад давления на которой измеряется датчиком ЗОНД 10-ДД с токовым выходом 4-20 mA и вторичным прибором ТРМ-200. Регулирование расхода воздуха осуществляется с помощью частотного преобразователя типа «Веспер» и внешнего ступенчатого переключателя «расход воздуха» на передней панели щита КИП.

Температура пара регулируется ПИД-регулятором ТРМ-101-ИР. Входные и выходные температуры теплообменников А1 и А2 измеряются термометрами сопротивления типа ТСМ50, которые устанавливаются в медных гильзах, расположенных в их подводящих и отводящих патрубках.

Вторичными приборами для замера параметров теплообменников А1, А2, являются 5 двухканальных измерителей температуры типа ТРМ-200.

Измерители постоянно отображают входные и выходные данные температуры сред теплообменников, по точкам контроля температур в следующей последовательности:

1 - греющий пар А1;

2 - вода на входе А1;

3 - вода на выходе А1 и входе А2;

4 - вода на выходе А2;

5 - прямоток: воздух на входе А2;

- противоток: воздух на выходе А2;

6 - прямоток: воздух на выходе А2;

- противоток: воздух на входе А2;

7,8 - внешняя поверхность А2;

9,10 - внешняя поверхность изоляции А2.

Потребляемая мощность парогенератором из электрической сети определяется с помощью электронного счетчика «Меркурий-234» (СЭ) с импульсным выходом и счетчика импульсов СИ8 (РЭ).