Назад
на главную страницу Библиотека Полезные
ссылки
студентки группы МАГ-03 Соловьёвой Светланы Валериевны
Научный руководитель: проф. Маркин Александр Дмитриевич
ТЕМА: "Анализ эффективности
регенеративных подогревателей в контуре ПТУ при расчётах тепловых схем блоков
ТЭС".
Широкое распространение явлений
теплообмена в энергетике, промышленности, транспорте, а также в процессах
взаимодействия с окружающей средой потребовало большого количества конструкций
теплообменных аппаратов. Эти конструкции в каждом конкретном случае должны
обеспечивать оптимальное сочетание тепловой эффективности, удобства
эксплуатации, по возможности малых капиталовложений и эксплуатационных
расходов.
В данной
работе изложены теоретические основы
расчета теплообменников. Включены классификация типов теплообменников, основные
методы описания и элементы теории теплообменников.
Данная работа содержит лаконичное и
точное изложение классических основ теории теплообмена и современных методов
расчета и проектирования теплообменной аппаратуры самого различного назначения.
Теплообменники обеспечивают передачу теплоты между
двумя или большим числом потоков теплоносителей, происходящих через аппарат.
Основной характеристикой конструкции теплообменника является тип относительного
движения потоков теплоносителей, взаимная геометрия этих течений. Ниже
рассмотрены наиболее общие конфигурации течений.
Следует подчеркнуть, что описанные конфигурации
представляют собой некоторую идеализацию реальных ситуаций. На практике никогда
нельзя достигнуть течения теплоносителя, совпадающего с идеальным вариантом.
Под теплообменниками понимаем такие аппараты, в
которых производят обмен теплоты между двумя рабочими телами. В теплообменных
аппаратах происходит обмен между нагреваемыми и охлаждающими рабочими телами,
или паром, в результате чего изменяется агрегатное состояние рабочих тел.
Используемые рабочие тела обмениваются теплотой и
могут быть: водяной пар, теплая вода, газы, различные растворимые соли, жидкие
металлы.
По принципу работы все теплообменники можем поделить на:
- рекуперативные;
- регенеративные;
- смешивающего типа.
Анализ процесса конструирования теплообменных
аппаратов должен быть основан на ясном понимании критериев, по которым будет
проверяться работа теплообменника. В принципе эти критерии несложно сформулировать,
но задача может оказаться сложнее для некоторых особых случаев. Общие принципы
выбора критериев рассмотрены ниже в порядке степени их важности.
Прежде всего следует отметить, что имеются две большие
группы теплообменников, и каждая группа требует различных подходов к
конструированию и изготовлению. Несомненно, большая часть существующих
поверхностей теплообмена дублируется во многих аппаратах, таких, как
автомобильные радиаторы, бытовые и промышленные кондиционеры, котлы, охладители
смазки машин и т. д. Для таких теплообменников промышленностью производятся
тысячи или даже миллионы идентичных узлов. В основном из экономических
соображений процесс создания этой группы теплообменников сводится к изготовлению
некоторого числа аппаратов различной конструкции, всестороннему испытанию в
пределах ожидаемых рабочих параметров, окончательному выбору наиболее удачной
конструкции и, наконец, к серийному производству теплообменников, наиболее
близких к выбранному прототипу.
В ряде отраслей промышленности, например на
химических и нефтеперегонных заводах, используются теплообменники, которые
разрабатываются и изготавливаются небольшими партиями и обычно применяются в
последовательной или параллельной компоновке. Их серийное производство
затрудняется, прежде всего, из-за отсутствия возможности широких испытаний вне
промышленного процесса. Часто эти теплообменники предназначены для
теплоносителей, состав, свойства и способность к образованию отложений, на поверхности
которых известны недостаточно и скорости потоков (а значит, и условия
протекания теплообмена) могут изменяться ежедневно. Очевидно, такая ситуация
предъявляет более жесткие требования к проектированию, если имеются какие-либо
шансы на успех. Данная часть руководства посвящена в основном именно этому
случаю.
Первым критерием удовлетворительной работы
теплообменного аппарата является выполнение требований по рабочим параметрам:
требуемая мощность аппарата должна обеспечиваться во время работы от одного профилактического
ремонта до другого при заданных ограничениях по перепаду давлений и независимо
от увеличения отложений на поверхности. Однако необходимо отметить, что при
проектировании всегда имеется элемент неопределенности, поскольку
теплофизические свойства редко известны с высокой степенью точности, расчетные
методы основаны на использовании критериальных уравнений, точность которых
находится в пределах разброса экспериментальных данных, сам теплообменник
изготовляется с определенными допусками, реальные условия работы теплообменника
в разные дни неодинаковы и отложения, как правило, оказываются несколько
большими, чем предполагалось вначале (к тому же они со временем изменяются).
Поэтому требования к рабочим характеристикам выполняются на практике далеко не
всегда. С этой точки зрения для количественных оценок слишком мало как
статистических данных о работе отдельных аппаратов, так и сведений о влиянии
эффективности их работы на другие процессы производства. Следовательно,
конструктор с помощью расчета, принимая во внимание влияние эффективности
работы теплообменника на другие процессы производства, должен гарантировать с
обоснованной вероятностью надежную работу аппарата.
Второй критерий заключается в том, что теплообменник
должен удовлетворять условиям, общим для всего оборудования. Сюда входят,
прежде всего, механические напряжения, связанные не только с нормальной
работой, но и с погрузкой, сборкой, запуском, остановкой, а также рядом
определенных операций, обусловленных нарушением производственного процесса и
возможными аварийными ситуациями. Существуют внешние механические напряжения,
обусловленные наличием трубок в теплообменнике и возникающие как в стационарном
состоянии, так и в переходных режимах при изменении температуры теплоносителей.
В теплообменнике, конечно, не должна возникать коррозия от воздействия
теплоносителей и окружающей среды. Этого можно добиться в основном выбором
материала, а также конструкции. Отложения на поверхности теплообмена должны
быть по возможности минимальными, но средства конструктора в этом случае обычно
ограничены применением возможно более высоких скоростей допустимых по перепаду
давлений и ограничениями по эрозии и вибрации, а также гарантированием того,
что загрязненная отложениями поверхность будет доступна для очистки
Третий критерий представляет собой требование
возможности периодического ремонта теплообменника, который обычно включает в
себя очистку поверхностей, теплообмена, замену трубок, уплотнений и любых
других элементов конструкции, особенно подверженных коррозии, эрозии, вибрации
или старению. Это требование может также стать причиной ограничений на
размещение теплообменника и обеспечения свободного пространства вокруг него.
Четвертый критерий непосредственно следует из второго
и третьего и заключается в том, что конструктор должен учитывать преимущества
многосекционной компоновки с отсечными клапанами Это позволяет ремонтировать
поочередно каждую секцию без особого ущерба для работы всего аппарата Такое
обслуживание в особенности выгодно для конденсаторов и охладителей? когда одна
или более секций могут остаться без теплоносителя в зимнее время Или
использоваться для регенеративного подогрева очень холодного теплоносителя
Пятый критерий сводится к тому, что теплообменник
должен иметь минимально возможную стоимость при условии, конечно, что он
соответствует перечисленным выше критериям При экономии первоначальной
стоимости, однако, необходимо всегда иметь в виду, что увеличение
эксплуатационных расходов вследствие уменьшения размеров и снижения надежности
теплообменного аппарата приведет к тому, что любой возможный выигрыш в
первоначальной стоимости будет израсходован в несколько часов или дней
Наконец, могут быть ограничения на диаметр
теплообменника, длину, массу и (или) на сортамент труб вследствие требований к
месту размещения, перевозке, возможности обслуживания, хранения запасных труб и
уплотнений
Если не удается достигнуть заданной для конкретного
случая эффективности, никогда не следует разрабатывать теплообменник в надежде,
что он может быть использован в других условиях. Большая часть теплообменных
аппаратов предназначается для установок, имеющих срок службы, равный или
больший, чем ресурс теплообменника. Предположение, что теплообменник с плохими
проектными характеристиками можно будет использовать для какого-нибудь другого
технологического процесса, приводит, скорее, к тому, что ни работа
теплообменника, ни протекание процесса не будут достаточно эффективными.
Намного лучше работать в предположении, что наибольшие надежды на успех как при
проектировании теплообменника, так и разработке технологического процесса, в
котором он участвует, дает оптимальное решение именно данной задачи.
Если
Вас заинтересовала тема и предмет исследования данной магистерской работы и Вы
хотите узнать об этом подробнее, пишите мне:
Мой e-mail: semicvetik1925@mail.ru
Назад на
главную страницу Библиотека Полезные ссылки
