Теплообмінні апарати з оребреними трубами
Теплообмінники з ребристою поверхнею нагрівання застосовуються у тих випадках, коли теплообмін відбувається між теплоносіями, з яких один має великий, а інший дуже малий коефіцієнт теплообміну. Збільшуючи поверхню теплообміну шляхом оребрення її з боку теплоносія з малим коефіцієнтом теплообміну, тим самим збільшують кількість тепла, що передається, і з боку неоребреної поверхні. За рахунок цього відбувається інтенсифікація процесу теплопередачі в цілому. У теплообмінниках з оребреними трубами теплоносій з високим коефіцієнтом тепловіддачі проходить всередині труб, а теплоносій з низьким коефіцієнтом тепловіддачі омиває зовнішню поверхню оребрених труб. Оребрення зовнішньої поверхні труб не тільки у декілька разів збільшує поверхню теплообміну з боку теплоносія з малим коефіцієнтом тепловіддачі, але і турбулізує потік теплоносія. В ребристих теплообмінниках рідина або пар, який конденсується, проходить всередині трубок, а повітря або димові гази, які мають менший коефіцієнт теплообміну, - по зовнішній ребристій поверхні.
Оребрення може проводитися: а – поперечними ребрами; б – поздовжніми литими або приварними ребрами; в – спіральною плоскою стрічкою; г – спіральними розрізними ребрами.
Деякі з типів оребрення зовнішньої поверхні круглих прямих труб показані на рис. 15.
Рис. 15 – Типи оребрення зовнішньої поверхні труб: 1 – труба; 2 – ребро кругле плоске або гофровані; 3 – ребро поперечне квадратне; 4 – литі поздовжні ребра; 5 – приварні коритоподібні ребра; 6 – спіралевидне стрічкове ребро; 7 – спиралевидні розрізні ребра
Зазвичай ребристі теплообмінники використовують в установках, призначених для охолодження гарячого теплоносія повітрям. Для інтенсифікації теплообміну у холодильних і газорозділюючих установках для нагрівання газів (у том числі і повітря) водяною парою і в багатьох інших випадках. Показником ефективності оребрених труб є коефіцієнт оребрення, який показує, у скільки разів поверхня одного метра оребреної труби більше зовнішньої поверхні гладкої труби. У теплообмінниках з оребреними трубами коефіцієнт оребрення може змінюватися від 4 до 22 в залежності від типу оребрення. Ефективність оребрення підвищується, якщо ребра щільно стикаються із стінками труби, тому ребра накатують на поверхню гладких труб, відливають заразом із трубою (для алюмінієвих та чавунних труб), закріплюють пайкою або зварюванням. Використовують також дротяне спіральне оребрення труб за допомогою припайки дроту круглого або овального перетину до плоскої труби. На рис. 16 показані основні типи ребристих теплообмінників. Чавунні ребристі трубки у порівнянні із сталевими або латунними більш громіздкі, мають велику вагу, але менш чутливі до корозії. Виготовлення ребристих трубок механізовано. Автомати навивають на трубки спіралі із стрічки (рис. 16, в), або проводять дротяне біспіральне оребрення (рис. 16, ж). Припайка спіралей до трубок припоєм проводиться електрично. Якість контакту між трубкою і ребром має великий вплив на коефіцієнт теплопередачі, тому на нього слід звертати особливу увагу при виготовленні ребристих трубок. В даний час розроблена технологія виготовлення монолітних ребристих трубок шляхом холодної прокатки гладких товстостінних труб.
Рис. 16 – Типи ребристих теплообмінників а – пластинчастий; б – чавунна трубка з круглими ребрами; в – трубка із спіральним оребренням; г – чавунна трубка з внутрішнім оребренням; д – плавникове оребрення трубок; е – чавунна трубка з двостороннім голчастим оребренням; ж – дротяне (біспіральне) оребрення трубок; з – поздовжнє оребрення трубок; и – багаторебриста трубка
Зараз почали застосовувати біметалічні оребренні труби, в яких на гладку трубу з основного (несучого і корозійностійкого) металу напресовують алюмінієву трубу з накатаними на ній поперечними кільцевими або спіральними ребрами конусоподібної форми. Теплообмінники з оребреними трубами є компактними і дозволяють у багато разів зменшити витрати металу на їх виготовлення. Калорифер із знятою передньою кришкою (рис. 16) складається з кожуха, в якому розміщені оребренні труби з пластинчастим оребренням. Труби закріплені в трубних дошках, до яких приєднані паровий колектор і колектор для збору конденсату (на рис. не показаний). Холодне повітря омиває поверхню оребрених труб і нагрівається в результаті конвективного теплообміну з оребреними трубами. Окрім пари в якості гарячого теплоносія можуть використовуватися нагріті рідини.
|
