Судовые теплообменные аппараты | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 2 ноября, печатный экземпляр отправим 6 ноября.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: , ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №48 (182) декабрь 2017 г.

Дата публикации: 01.12.2017

Статья просмотрена: 440 раз

Библиографическое описание:

Геворгян Н. Г., Михайлова К. Н., Потёмкина М. Д. Судовые теплообменные аппараты // Молодой ученый. — 2017. — №48. — С. 24-26. — URL https://moluch.ru/archive/182/46787/ (дата обращения: 22.10.2019).



Развитие судовых энергетических установок, увеличение их мощности, долговечности и надёжности обуславливает создание простых, надёжных, эффективных в изготовлении и эксплуатации судовых теплообменных аппаратов, которые являются неотъемлемой частью энергетических установок.

Теплообменные аппараты (ТА) — устройства, в которых осуществляется процесс передачи теплоты от одного теплоносителя к другому. Вследствие чего, теплообменные аппараты получили широкое распространение в разных отраслях.

К характерным дефектам теплообменных аппаратов относят:

1) эрозионное изнашивание поверхностей и коррозионные разрушения;

2) образование накипи и отложений в трубах;

3) нарушения плотности в местах соединения трубок с трубными решётками;

Основные Эксплуатационные требования — это надёжность аппаратов в течение заданного срока и простота обслуживания в судовых условиях.

По принципу работы теплообменные аппараты подразделяются на поверхностные, где передача тепла происходит через твёрдую стенку, и смесительные, где теплоносители контактируют непосредственно. Поверхностные теплообменные аппараты подразделяются на рекуперативные и регенеративные. Рекуперативные теплообменные аппараты так же классифицируются:

1) по назначению: подогреватели и охладители, испарители и конденсаторы;

2) по числу ходов: одноходовые и многоходовые;

3) по роду рабочих сред: пар-жидкость, жидкость-жидкость, газ-жидкость, газ-газ;

4) по направлению потока рабочих сред: прямоточные, противоточные, перекрёстного тока;

5) по поверхности теплообмена: змеевиковые, пластинчатые, двухтрубные типа «труба в трубе», пластинчатые и др.

По назначению судовые подогреватели (испарители) и охладители (конденсаторы) жидкостей можно подразделить на:

1) Энергетические — применяют в системах подогрева топлива, для подогрева питательной воды в конденсатно-питательных системах и в системах охлаждения воды и масла главных двигателей;

2) Вспомогательные — используют в судовых системах и вспомогательных установках для охлаждения (подогрева) воды или вязких жидкостей;

3) Бытовые — применяют в системах отопления судовых помещений, кондиционирования воздуха и в санитарно-бытовых системах.

Так как смесительные теплообменные аппараты редко используются на судах, я не стал их рассматривать в данной статье.

Основными на судах являются рекуперативные теплообменные аппараты поверхностного типа, а именно кожухотрубные и пластинчатые.

Рекуперативный ТА — это теплообменный аппарат, в котором горячий и холодный теплоносители движутся в разных каналах, теплообмен между ними происходит через стенку.

Кожухотрубный теплообменный аппарат состоит из пучка труб, который размещён в собственной камере, и кожуха, который сварен из листа 4 мм и более. Принцип работы основан на том, что движение рабочих сред осуществляется по разным кожухам, а сам процесс теплообмена происходит в пространстве между ними.

К достоинствам нужно отнести: износостойкость, устойчивость к гидравлическим ударам (гидравлический удар — скачок давления в системе, заполненной жидкостью, вызванный быстрым изменением скорости потока этой жидкости), ремонтопригодность, долговечность, невысокую цену. К недостаткам стоит отнести большие массогабаритные характеристики, пониженный коэффициент теплопередачи по сравнению с пластинчатыми.

Основные параметры кожухотрубных теплообменных аппаратов (с плавающей головкой):

‒ Температура теплообменивающих сред варьируется от -70̊ С до +450̊ С

‒ Поверхность теплообмена — 10–1246 м2

‒ Давление в трубном пространстве — 1,6 МПа — 7,845 МПа

‒ Материал трубного пучка: углеродистая и нержавеющая стали, латунь, медь и др.

Рис. 1. Кожухотрубный теплообменный аппарат

В судовой технике также широко применяются разборные пластинчатые теплообменные аппараты. Они состоят из набора пластин на горизонтальных штангах, закреплённых в стойках. Пластины изготавливаются из коррозионно-стойких сплавов толщиной 0,4–1,0 мм методом холодной штамповки. Пластины группируются в пакеты, образуя ходы для сред. Направление движения потоков в аппарате может быть прямоточное, противоточное или комбинированное. При этом сами потоки движутся в изолированных одна от другой системах щелевидных каналов. Ширина каналов и их герметичность обеспечивается за счёт резиновых уплотнительных прокладок.

К достоинствам следует отнести: малые массогабаритные характеристики, не требуется специальный фундамент для установки, не чувствителен к вибрации, лучшая теплопередача, возможно изменение площади поверхности теплообмена. Недостатком пластинчатого теплообменного аппарата является гидравлические потери, по причине чего скорость воды в каналах не должна превышать 0,4 м/с, а так же дороговизна производства.

Основные параметры пластинчатых теплообменных аппаратов:

‒ Материал пластин: титан, тонколистовые стали (AISI304, AISI316), 254SMO, Hastelloy и др.

‒ Поверхность теплообмена одного аппарата может колебаться от 0,1м2 до 2100м2 в зависимости от назначения

‒ Температура в пластинах не превышает 180̊ С

‒ Давление в пластинах не превышает 2,45 МПа

Рассмотрим пример теплообменного аппарата.

На двухконтурных ядерных энергетических установках в паропроизводящей установке используется кожухотрубный теплообменный аппарат — парогенератор. Парогенератор — устройство для получения пара определённых параметров. Так как в данных теплообменных аппаратах важна надёжность в качестве материала для трубной системы (в которой происходит парообразование) используется, в основном, сплав на основе титана, а именно 15Х2МФА. В ней содержится 0,12 % C, 2,8 %Cr, 0,8 % Mo и 0,2 % V. Сплавы на основе титана не склонны к межкристаллитной коррозии, общей коррозии подвержены даже меньше, чем нержавеющие стали.

На основании вышеизложенных аргументов можно сделать вывод, что кожухотрубные теплообменные аппараты надёжнее и экономически выгоднее, чем пластинчатые, но по некоторым техническим характеристикам уступают пластинчатым теплообменным аппаратам.

Литература:

  1. Копачинский П. А., Тараскин В. П., Судовые охладители и подогреватели жидкостей — Ленинград: Судостроение, 1968. — 244с
  2. URL: http://sudoremont.blogspot.ru/2014/04/teplo-aparat.html (01.12.2017)
  3. URL: https://studopedia.ru/6_45087_tema--teploobmennie-apparati-sudovih-ustanovok.html (01.12.2017)
  4. URL: http://www.vesnafm.ru/ms/169-sistema-podogreva-gruza.html (29.10.2017)
  5. URL: http://seaships.ru/vapourgenerator.htm (30.10.2017)
  6. URL: http://par-turbina.ucoz.net/ (31.10.2017)
  7. URL: http://isu.smtu.ru/files/disser/47_disser_file.pdf (07.11.2017)
  8. ГОСТ 14246–79
Основные термины (генерируются автоматически): аппарат, теплообменный аппарат, Поверхность теплообмена, основа титана, принцип работы, система, установка.


Похожие статьи

Выбор и сравнение эффективности методов интенсификации...

2) пассивные методы, в основе которых — воздействие на поток формой поверхности теплообмена: применение вставных интенсификаторов (винтовых, локальных и пластинчатых закручивателей

Сравнение пластинчатых и кожухотрубных теплообменных аппаратов.

Сравнение пластинчатых и кожухотрубных теплообменных...

Изменение площади поверхности теплообмена. Возможно, кратно количеству пластин.

Возможность установки анодной защиты теплообменника

Метод расчета пластинчатых теплообменных аппаратов изложенный в ГОСТ 15518 [41], основывается на использовании...

Компактный теплообменный аппарат | Статья в журнале...

Компактный теплообменный аппарат. Авторы: Мансурова Реналия Рустамовна, Денисенко

традиционные компоновочные решения поверхностей теплопередачи приводят к громоздким конструкциям.

В кн. Теплообмен в энергетических установках. Киев: Наук. думка, 1978.

Теплообменные устройства в газотурбинных установках

теплообменник, процесс теплообмена, регенеративный теплообменник, стационарный характер, тепловая энергия, теплообменный аппарат, холодный теплоноситель, удобство обслуживания, установка, среда.

Управление системой горячего водоснабжения зданий...

Приведены исследования характерных режимов работы теплообменной системы горячего водоснабжения зданий; даны

Для активного теплообмена, регулирующему клапану (рисунок 2) необходимо перейти в нужный режим работы, переход которого достигает до 40 секунд.

Исследование теплообменных процессов в системах...

...результаты исследований теплообменных процессов в опытной гелиовоздухонагревательной установки для систем термической регенерации

Большое число работ о передаче теплоты от газа к поверхности твердых частиц при нестационарных условиях теплообмена выполнено...

Термодинамическое исследование работы холодильной...

Данную проблему можно решить с помощью применения в аппаратах холодильных установок эффективных теплообменных поверхностей.

Калинин Э. К., Дрейцер Г. А., Копп И. З., Мякочин А. С. Эффективные поверхности теплообмена., М.: Энергоатомиздат, 1998 г. 408 с.

Интенсификация теплообмена в каналах | Статья в журнале...

Теплообменные аппараты нашли широкое применение во многих областях хозяйственной деятельности, энергетической, химической, нефтеперерабатывающей, пищевой промышленности, холодильной и криогенной технике, в системах отопления...

Нахождение времени межпромывочного этапа и запаса...

...поверхностей теплообмена пластинчатого теплообменного аппарата с учетом процесса накипеобразования при приготовлении

Вода для систем теплоснабжения в Российской Федерации, поступающая в теплообменные аппараты характеризуется повышенным...

Похожие статьи

Выбор и сравнение эффективности методов интенсификации...

2) пассивные методы, в основе которых — воздействие на поток формой поверхности теплообмена: применение вставных интенсификаторов (винтовых, локальных и пластинчатых закручивателей

Сравнение пластинчатых и кожухотрубных теплообменных аппаратов.

Сравнение пластинчатых и кожухотрубных теплообменных...

Изменение площади поверхности теплообмена. Возможно, кратно количеству пластин.

Возможность установки анодной защиты теплообменника

Метод расчета пластинчатых теплообменных аппаратов изложенный в ГОСТ 15518 [41], основывается на использовании...

Компактный теплообменный аппарат | Статья в журнале...

Компактный теплообменный аппарат. Авторы: Мансурова Реналия Рустамовна, Денисенко

традиционные компоновочные решения поверхностей теплопередачи приводят к громоздким конструкциям.

В кн. Теплообмен в энергетических установках. Киев: Наук. думка, 1978.

Теплообменные устройства в газотурбинных установках

теплообменник, процесс теплообмена, регенеративный теплообменник, стационарный характер, тепловая энергия, теплообменный аппарат, холодный теплоноситель, удобство обслуживания, установка, среда.

Управление системой горячего водоснабжения зданий...

Приведены исследования характерных режимов работы теплообменной системы горячего водоснабжения зданий; даны

Для активного теплообмена, регулирующему клапану (рисунок 2) необходимо перейти в нужный режим работы, переход которого достигает до 40 секунд.

Исследование теплообменных процессов в системах...

...результаты исследований теплообменных процессов в опытной гелиовоздухонагревательной установки для систем термической регенерации

Большое число работ о передаче теплоты от газа к поверхности твердых частиц при нестационарных условиях теплообмена выполнено...

Термодинамическое исследование работы холодильной...

Данную проблему можно решить с помощью применения в аппаратах холодильных установок эффективных теплообменных поверхностей.

Калинин Э. К., Дрейцер Г. А., Копп И. З., Мякочин А. С. Эффективные поверхности теплообмена., М.: Энергоатомиздат, 1998 г. 408 с.

Интенсификация теплообмена в каналах | Статья в журнале...

Теплообменные аппараты нашли широкое применение во многих областях хозяйственной деятельности, энергетической, химической, нефтеперерабатывающей, пищевой промышленности, холодильной и криогенной технике, в системах отопления...

Нахождение времени межпромывочного этапа и запаса...

...поверхностей теплообмена пластинчатого теплообменного аппарата с учетом процесса накипеобразования при приготовлении

Вода для систем теплоснабжения в Российской Федерации, поступающая в теплообменные аппараты характеризуется повышенным...

Задать вопрос