ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ НА СУДНЕ

Главная       Учебники - Морское дело      Справочник судового механика по теплотехнике

 поиск по сайту     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  ..

 

 

6.4. ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ НА СУДНЕ

6.4.1. Типы теплообменных аппаратов  на судне


Устройства, предназначенные для передачи тепла от теплоносителя с большей температурой к теплоносителю с меньшей температурой называют теплообменными аппаратами (ТА). В зависимости от назначения различают следующие тины ТА: охладители воды, масла, воздуха, подогреватели топлива, масла и воздуха, конденсаторы, испарители, деаэраторы [ 2]. В ТА используется процесс теплопередачи, при котором теплообмен происходит между двумя средами, разделенными стенкой.

В качестве охладителей и подогревателей различного назначения применяются кожухотрубные ТА, поверхности которых выполнены из гладких круглых труб. С целью интенсификации теплообмена широко применяются многоходовые кожухотрубные теплообменные аппараты. В межтрубном пространстве чаще происходит поперечное обтекание пучков труб теплоносителем, реже — продольное. В первом случае в корпусе аппарата устанавливаются поперечные перегородки, а во втором — продольные. В зависимости от назначения ТА поверхность теплообмена может быть поверхностью как нагрева, так и охлаждения. При любых конечных температурах наибольший температурный напор достигается при противотоке, наименьший — при прямотоке, все другие схемы движения сред приводят к промежуточным значениям температурного потока.

Для интенсификации теплообмена, а также уменьшения вероятности осаждения на поверхностях трубок мелких взвешенных частиц в теплообменниках осуществляется развитое турбулентное движение (скорость воды около 2,2 м/с). Однако скорость движения теплоносителя, особенно морской воды, приходится ограничивать из-за низкого предела выносливости материалов. В других случаях для турбулентного потока с целью интенсификации теплообмена в межтрубном пространстве устанавливают перегородки. Для некоторых теплообменных аппаратов, например маслоохладителей, установка перегородок или турбулизаторов является основным средством интенсификации теплообмена, так как высокая вязкость масла не позволяет создать поток, а теплопроводность масла мала.

Маслоохладители. На судах используются трубчатые и пластинчатые маслоохладители. В трубчатых маслоохладителях между цилиндрическим корпусом и крышками закреплены решетки, по трубам которых прокачивается забортная вода, а между ними циркулирует масло. Для интенсификации теплообмена в корпусе маслоохладителя установлены перегородки. Пластинчатые маслоохладители состоят из комплекта фасонных пресо-ванных пластин, которые собираются в пакет и стягиваются болтами. В собранном пакете масло течет по одну сторону пластины, вода — по другую, жидкости для лучшего теплообмена движутся противотоком. Благодаря своим преимуществам (компактность, простота сборки и разборки для очистки пластин, возможность регулирования теплообмена путем изменения количества пластин) пластинчатые маслоохладители получили на новых судах более широкое распространение, чем трубчатые. При обслуживании пластинчатых маслоохладителей во избежание гидравлических ударов и разрывов пластин следует медленно открывать клапаны на магистралях и не допускать перепада давлений более 0,4 МПа. Признаком нормальной работы маслоохладителей является разность температур масла до и после охладителя, составляющая 12 ... 15 °С. Скорость масла в охладителях находится в пределах 0,4 ... 0,9 м/с. Сопротивление маслоохладителей обычно составляет по маслу 0,05 ... 0,08 МПа, по воде 0,02 ...

0,04 МПа. Коэффициент теплопередачи маслоохладителей: трубчатых с трубами большого диаметра (10... 15 мм) составляет 70... 290Вт/(м2 - К); трубчатых с трубами малого диаметра — 350 ... 930 Вт/ (м2 • К); с турбу-лизаторами - до 1160 Вт/ (м2 • К).

Охладители пресной воды. Конструкции охладителей воды, применяемых на судах, сходны с конструкциями рассмотренных маслоохладителей. В охладителях воды, как правило, одним из теплоносителей является пресная вода, другим — забортная. Коэффициент теплопередачи этих теплообменных аппаратов наиболее высокий — 1136 Вт/(м2 - К). Поверхность охладителей для снижения температуры воды охлаждающей системы дизелей составляет 31 ... 40 м2 на 1000 кВт мощности главного двигателя, а при дополнительном охлаждении поршней возрастает до 45 ... 55 м2.

Воздухоохладители. Охладители наддувного воздуха дизелей обычно имеют наружное оребрение труб, внутри которых протекает забортная вода. Работа воздухоохладителей контролируется по разности давлений воздуха, а также температур воздуха и воды до и после охладителя. Большой перепад давлений воздуха свидетельствует о загрязненности воздушной полости охладителя. Повышенная разность температур воды и воздуха при номинальном режиме работы двигателя свидетельствует о наличии накипи на внутренней полости трубок и маслянистых отложений снаружи, что ведет к ухудшению теплопередачи. Коэффициент теплопередачи воздухоохладителей составляет 186 ... 280 Вт/(м2 - К), температура воздуха за воздухоохладителем 30 ... 35 °С (в тропиках до 40 ° С), разность температур в пределах 25 ... 50 °С, температурный напор 8 ... 12 °С.

Подогреватели воды (питательной, забортной, мытьевой). В качестве подогревателей питательной воды используются кожухотрубные аппараты с прямыми трубами. При невысоких температурах греющей среды (до 120 °С) трубные доски жестко соединяются с корпусом подогревателя, более высокие температуры требуют конструкции с плавающей трубной доской. Для интенсификации теплообмена подогреватели с прямыми трубами выполняют 4- или 6-ходовыми, при этом пар несколько раз обтекает трубы в поперечном направлении. В подогревателях с U-образными трубами нагреваемая вода поступает сразу во все трубы, что достигается установкой перегородки по диаметру водяной камеры; движение воды происходит сначала в одном направлении, а затем в обратном. В паровой камере имеется горизонтальная перегородка и несколько несплошных поперечных перегородок, благодаря которым пар движется вдоль труб в верхней части в одном направлении, а в нижней части в противоположном с одновременным поперечным обтеканием пучка труб. В подогревателях с прямыми трубками вероятность их засорения меньше, чистка трубок проще, поэтому для подогрева забортной воды они предпочтительней.

Подогрев воды для санитарно-бытовых нужд осуществляется в водо-подогревателях типов ВБ, ВС и ВЕА. Для подогрева пресной воды используют подогреватели с U-образными трубками. Скорость движения воды в подогревателях может достигать 2,2 м/с, что обеспечивает высокий коэффициент теплопередачи.

Подогреватели топлива и масла. Подогрев высоковязких топлив осуществляется в паровых подогревателях. Отечественной промышленностью выпускаются секционные подогреватели топлива (ПТС) и кожухотрубные подогреватели (ПТК) с U-образными трубками. Секционные подогреватели относятся к ТА типа „труба в трубе”. Подогреватели масла применяются с целью уменьшения вязкости перед сепарированием и при подготовке механизмов к действию. Используются кожухотрубные или змеевиковые подогреватели. Иногда ТА одинаковой конструкции применяются в качестве подогревателей как топлива, так и масла. Греющей средой служит пар или вода.

Конденсаторы. Служат для конденсации пара или создания разрежения.

Испарители ВОУ. Изготовляются обычно из красномедных или медноникелевых труб и монтируются в виде пучков или змеевиков в корпусе.

Деаэраторы питательной воды. Служат для удаления из воды растворенных в ней агрессивных газов — кислорода и углекислого газа. На судах применяются термические деаэраторы распыливающе-смесительного типа, где подогрев воды осуществляется соприкасающимся с ней греющим паром, конденсат которого перемешивается с нагреваемой водой.