Пластинчато-ребристые теплообменники

В основе конструкции пластинчато-ребристых аппаратов лежит идея о применении двустороннего высокоэффективного оребрения со стороны прямого и обратного потоков. Вследствие этого аппараты имеют прямоугольные оребренные каналы. Основные элементы, определяющие конструкцию этих аппаратов: разделительные пластины; ребра, расположенные между пластинами и имеющие хороший тепловой контакт с последними; боковые проставки. Эти аппараты конструктивно выполняются противоточными, перекрестноточными и прямоточными. По массово-габаритным и эксплуатационным показателям эти аппараты относят к эффективным компактным теплообменникам. Компактность поверхности в них 1000—3000 м²/м³. Имеются поверхности, компактность которых достигает 6000 м²/м³.

Преимущество пластинчато-ребристых теплообменников в том, что конструктивно их легко выполнить многопоточными. При этом благодаря высокой теплопроводности, цельнопаяной конструкции в поперечном направлении достигается хороший тепловой контакт между потоками и выравнивание температур теплоносителей по сечению.

Для изготовления пластинчато-ребристых теплообменников применяют латуни, алюминиевые сплавы, коррозионно-стойкие стали. Наиболее рационально изготовлять аппараты из алюминиевых сплавов, имеющих малую плотность и высокую теплопроводность, например АМц, АД1 и др. Малая масса аппарата позволяет сократить пусковые периоды криогенных установок, а высокая теплопроводность — повысить эффективность аппарата. Коррозионо-стойкую сталь применяют, когда от аппарата требуется повышенная прочность или когда в целях достижения очень высокой компактности поверхности (до 6000 м²/м³) ребра выполняют из очень тонкого листа (d = 0,05 мм).

Существенно ограничивает применение пластинчато-ребристых теплообменников в криогенных установках небольшое давление (до 1 МПа), которое устанавливают по условию прочности. Известны, правда, аппараты, работающие при давлении одного из потоков 40 МПа, но практически пластинчато-ребристые теплообменники применяют при меньшем давлении. Технология производства пластинчато-ребристых теплообменников в настоящее время отработана и освоена. Конструкция аппаратов позволяет механизировать и автоматизировать процессы изготовления основных элементов и аппарата в целом. Конструкции оребрения в пластинчато-ребристых теплообменниках отличаются большим разнообразием. Это связано с поисками и отработкой наиболее технологичных конструкций и стремлением улучшить теплопередающие и гидродинамические характеристики аппаратов.

Pис. 3.3. Пластинчато-ребристые поверхности различных типов

 

а – с перфорированными ребрами; б — с волнистыми непрерывными ребрами;    в – с прерывистыми ребрами; г – с чешуйчатыми (жалюзийными) ребрами; д – элемент оребрения.

Среди нескольких десятков исследованных пластинчато-ребристых поверхностей можно выделить несколько типов основных поверхностей, применяемых в теплообменниках криогенных установок. Наиболее эффективны поверхности с волнистыми непрерывными ребрами (рис. 3.3, б), с короткими или прерывистыми ребрами (рис. 3.3, в), с чешуйчатыми (жалюзийными) ребрами (рис. 3.3, г), а также с длинными прямыми перфорированными ребрами (рис. 3.3, а). Изготовляют и наиболее простые поверхности с прямыми гладкими неперфорированными ребрами, а также поверхности со стерженьковыми ребрами, которые могут быть выполнены из проволоки.

Основные размеры, характеризующие геометрические параметры элементов поверхностей, следующие (рис. 3.3, д): ширина секции (длина ребер) 1=2... 15 мм; шаг расположения ребер t = 1,5 ... 5 мм; толщина ребер dр == 0,05 ... 0,5 мм; толщина разделительных пластин dп = 0,1 ... 1,0 мм. Такие размеры как высота Н и длина L секции, а также их число определяются не геометрическими параметрами поверхностей, а тепловым и гидродинамическим расчетами аппарата.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: