- Пристрій апаратів повітряного охолодження (АВО)
- Типи апаратів повітряного охолодження (АВО)
- Основні параметри апаратів повітряного охолодження
- Виконання АВО за способом прокачування повітря через теплообмінник
- Матеріали для виробництва апаратів повітряного охолодження (АВО)
- Розрахунок апаратів повітряного охолодження (АВО)
- стандарти проектування
Наша сеть партнеров Banwar
Апарати повітряного охолодження в основному використовуються там, де застосування інших систем охолодження технічно неможливо або недоцільно з економічної точки зору. Великі виробничі підприємства різних галузей промисловості, розташовані далеко від природних джерел води, потребують охолодження технологічних рідин, парів і газів. Для цих цілей застосовуються спеціальні теплообмінні установки - апарати повітряного охолодження (АВО). Залежно від призначення АВО підрозділяються на конденсатори, охолоджувачі газу, охолоджувачі рідини, маслоохолоджувачі.
Як правило, вартість апаратів повітряного охолодження вище, ніж у теплообмінників, які охолоджуються водою. Однак при охолодженні повітрям відсутні проблеми з корозією і забрудненням, пов'язані із застосуванням охолоджуючої води, а також відсутня ймовірність змішування води з охолоджувальної технологічною рідиною. Таким чином, витрати на технічне обслуговування апаратів повітряного охолодження нижче.
Очевидними перевагами апаратів повітряного охолодження є:
- Збереження чистоти охолоджуваних середовищ завдяки замкнутим контурам;
- Можливість установки практично в будь-яких кліматичних і природних зонах;
- Відносно невисокі експлуатаційні витрати;
- Екологічність (практично відсутній вплив на навколишнє середовище);
Пристрій апаратів повітряного охолодження (АВО)
Апарат повітряного охолодження складається з однієї або декількох теплообмінних секцій, встановлених на загальній рамі, вентиляторів, які прокачують потоки повітря через теплообмінник і приводів вентиляторів (електромоторів). Вентилятори встановлюються в спеціальних диффузорах, які призначені для підвищення ефективності та напрямки повітряного потоку. Дифузор вентилятора є обечайку циліндричної форми, всередині якої розміщений сам вентилятор. Теплообменная секція складається з трубок, через які протікає охлаждаемая середовище, і колекторів, до яких підключаються подає і відводить трубопроводи і які розподіляють охлаждаемую середу рівномірно по трубках теплообмінника. Для збільшення площі поверхонь, через які відбувається передача тепла, часто застосовують трубки із зовнішнім оребренням або на трубки насаджуються спеціальні пластини, які називаються ребрами або ламелями. З'єднання трубок і ребер проводиться методом дорнування, що забезпечує надійний контакт і ефективну теплопередачу. Технологічне середовище, яку потрібно охолодити, надходить в трубки теплообмінника. Тепло передається від рідини до трубок, а від трубок до ребер і далі до повітря, який відводить тепло від теплообмінника в навколишнє середовище.
Типи апаратів повітряного охолодження (АВО)
Апарати повітряного охолодження в залежності від розташування теплообмінних секції підрозділяються на наступні типи:
- горизонтальні
- вертикальні
- V-подібні
- звивисті
Апарат повітряного охолодження горизонтального типу
Основні параметри апаратів повітряного охолодження
Основними параметрами при виборі і проектуванні АВО є:
- продуктивність
- розрахунковий тиск
- розрахункова температура
- матеріал труб теплообмінника (залежить від теплоносія)
Також при виборі АВО значення мають такі параметри як:
- обсяг внутрішнього контуру (обсяг заправки)
- площа поверхні теплопередачі
- діаметр і тип підключень теплоносія
- масогабаритні характеристики
Всі параметри вказуються в конструкторській документації та паспорті на виріб.
Виконання АВО за способом прокачування повітря через теплообмінник
Існує два виконання апаратів повітряного охолодження - апарати з природною конвекцією повітря через теплообмінник і апарати з примусовою циркуляцією повітря, яка здійснюється за допомогою вентиляторів. Апарати повітряного охолодження з примусовою циркуляцією повітря застосовуються значно частіше, тому що їх ефективність набагато вище. Теплообмінники з природною конвекцією застосовуються в спеціальних випадках, де технологічні процеси вимагають забезпечення невеликих швидкостей повітря, наприклад в деяких типах холодильних камер.
Апарати повітряного охолодження з примусовою циркуляцією повітря мають два принципових конструктивних виконання:
1. Вентилятори нагнітають повітря на теплообмінник
Взаємне розташування теплообмінника і вентиляторів забезпечує нагнітання повітряних мас на теплообмінну секцію. При цьому досягається висока турбулентність повітряного потоку на вході в теплообмінник і як наслідок більш ефективна теплопередача. При горизонтальному виконанні забезпечується легкий доступ до електромотора і вентилятору для проведення технічного обслуговування, а також виключається вплив нагрітого повітря на дані елементи.
Однак через відносно невеликій швидкості повітряних мас на виході підвищується ймовірність рециркуляції теплого повітря, через яку продуктивність апарату знижується. Таким чином для досягнення необхідної продуктивності потрібно застосування більш потужних вентиляторів або збільшення теплообмінних поверхонь. Також важливою проблемою горизонтального виконання є незахищеність теплообмінної секції від впливу природних факторів (сніг, град), що обмежує його застосування в деяких кліматичних зонах.
2. Вентилятори простягають повітря через теплообмінник
Розташування вентиляторів забезпечує протягування повітря через теплообмінну секцію, що забезпечує високі швидкості повітря на виході і виключає ймовірність рециркуляції нагрітих повітряних мас. У апаратів з горизонтальним виконанням досягається хороша захищеність теплообмінної секції від впливу природних факторів, тому що теплообмінник розташований під кожухом і вентиляторами.
При протягуванні вентилятором повітря через теплообмінник потрібно більше енергії, ніж при нагнітанні на теплообмінник, тому що об'ємний витрата нагрітого повітря вище. Однак даний недолік компенсується завдяки більш рівномірному розподілу повітряного потоку по площі теплообмінника.
Матеріали для виробництва апаратів повітряного охолодження (АВО)
Тип охолоджувальної середовища і її тиск є ключовими факторами для вибору матеріалу труб апарату повітряного охолодження. Для виготовлення труб застосовуються такі матеріали як вуглецева сталь, нержавіюча сталь, мідь, мідно-нікелевий сплав, титан. Ребра виготовляються з алюмінію, міді і вуглецевої сталі, покритої методом гарячого цинкування. Апарати повітряного охолодження, які встановлюються в зонах, де є вплив агресивних середовищ (морської і вологий клімат, промислові зони), потребують додаткового захисту поверхонь. Для цього застосовуються різні покриття ребер (ламелей) або теплообмінних секцій в цілому. Високі тиску охолоджуваних середовищ вимагають підвищеної уваги до якості трубних з'єднань. Для з'єднання сталевих труб застосовується високоточна зварювання, мідні труби з'єднуються методом пайки.
Труба теплообмінника із зовнішнім оребренням
Розрахунок апаратів повітряного охолодження (АВО)
В цілому методика розрахунку апарату повітряного охолодження аналогічна розрахунку кожухотрубних теплообмінників. Попередня конфігурація теплообмінного блоку вибирається на основі загального коефіцієнта теплопередачі з урахуванням значень основних параметрів, які наведені нижче. Далі виконуються коригувальні теплові і гідравлічні розрахунки, в результаті яких попередня конфігурація блоку знаходить необхідний вид. Важливим підготовчим етапом в розрахунку апарату повітряного охолодження є вибір температури повітря на виході. Цей параметр істотно впливає на вартість АВО. Підвищення температури повітря на виході з апарату з повітряним охолодженням зменшує кількість необхідного повітря, що знижує потужність вентилятора і, отже, експлуатаційні витрати. Однак, це також зменшує коефіцієнт теплопередачі з боку повітря, що призводить до збільшення теплообмінника, а отже і капітальних вкладень.
труби
Вибір діаметра і матеріалу труб теплообмінника повинен здійснюватися на основі властивостей і температури охолоджувальної рідини з урахуванням антикорозійних властивостей матеріалів.
Розподіл повітряного потоку
Щоб отримати рівномірний розподіл потоку повітря по всій площі теплообмінника, площа вентилятора повинна становити не менше 40% від площі теплообмінної секції. Відношення довжини секції до ширини повинне бути в межах 3-3,5. Крім того бажано мати не менше чотирьох трубок в глибину для ефективного використання площі теплообмінника. Максимальна кількість трубок залежить від статичного опору, при якому може працювати вентилятор. Зазвичай ці дані вказані в паспорті вентилятора.
Температура навколишнього середовища
Розрахунок апарату повітряного охолодження повинен бути проведений при температурі повітря в умовах літнього періоду. Однак, використання для розрахунків найвищої температури повітря призводить до збільшення розмірів теплообмінного блоку, що сильно збільшує вартість апарату. Зазвичай на практиці приймають значення температури, які переважають в даному регіоні протягом 90-95% річного часу.
Температура повітря на виході
При розрахунках температура повітря на виході з апарату повинна обмежуватися приблизно 100 ° С для того, щоб запобігти пошкодженню лопатей вентилятора і підшипників. Проте, ці частини можуть бути схильні до впливу високих температур в разі несправності вентилятора.
Швидкість повітряного потоку
Швидкість повітряного потоку зазвичай становить 3-6 м / с. Значення в цьому діапазоні, як правило, забезпечують розумний баланс між теплопередачей з повітряної сторони і падінням тиску.
стандарти проектування
Більшість апаратів повітряного охолодження для промислового застосування виробляються відповідно до ГОСТ Р 51364-99 «Апарати повітряного охолодження. Загальні технічні умови ». У стандарті нормує основні параметри і розміри АВО, вимоги до безпеки, правила приймання і методи контролю, а також містить вказівки по експлуатації і проектування.
ГОСТ Р 51364-99 «Апарати повітряного охолодження. Загальні технічні умови »- скачати