Статьи
Акции, новости';
07

За счёт чего выше эффективность и меньше вес теплообменных аппаратов ТТАИ???

Кандидат технических наук, Барон В.Г., директор ООО «Теплообмен», (г. Севастополь) – производитель теплообменных аппаратов интенсифицированных ТТАИ, отвечает на основной вопрос Клиентов, касающийся массо-габаритных характеристик аппаратов в сравнении с аналогами на рынке:

За счет чего удалось так резко повысить эффективность теплообмена и снизить габариты теплообменных аппаратов ТТАИ по сравнению с кожухотрубными аппаратами, которые применялись ранее?

Массо-габаритные характеристики аппаратов ТТАИ так резко отличаются в лучшую сторону от всех аналогов, т.е. аппаратов, решающих ту же самую теплотехническую задачу и при том не одноразовых, а обслуживаемых, ремонтопригодных, благодаря комплексу нижеперечисленных технических решений, присущих теплообменникам ТТАИ:

1)   часть из этих решений обеспечивает повышение тепловой эффективности, а значит уменьшение необходимой поверхности теплопередачи;

2)   часть относится к принятию новых конструктивно-технологических решений,

3)   часть к принятию обоснованных, а не эмпирических размеров элементов теплообменников.

Некоторые из этих решений, для специалистов очевидно эффективные, не удавалось реализовать в одном изделии, ориентируясь на общепринятые материалы и технологии изготовления. Нам же удалось, используя опыт и знания, полученные в ходе многолетних закрытых исследований в интересах советского военно-морского флота, устранить технологические ограничения и совместить в одном изделии многое из перечисленного.

Будучи удачно соединенными в одном изделии – теплообменнике ТТАИ, эти решения позволяют добиться тех характеристик теплообменников, которые, по нашим сведениям, пока не удается достичь никому (по крайней мере, в области открытых разработок).

Ниже в краткой форме приведен перечень основных технических решений.

Сначала о повышении тепловой эффективности аппаратов ТТАИ:

1)   Применяются трубки уменьшенного диаметра по сравнению с обычно применяемыми в общегражданской промышленности, что повышает удельную тепловую эффективность. Применяемый внутренний диаметр в точности соответствует внутреннему диаметру трубок советских корабельных теплообменников;

2)   Трубки имеют специальный термодинамически целесообразный профиль, что повышает удельную тепловую эффективность. Этот профиль был отработан в ходе многолетних исследований для советской авиационно-космической и военно-морской техники;

3)   Трубный пучок имеет плотную упаковку, что повышает удельную тепловую эффективность. Наиболее оптимальная плотность трубного пучка была отработана нами ещё в советское время;

4)   Пучок имеет нерегулярную разбивку, что позволяет повысить удельную тепловую эффективность за счет роста скорости движения сред в аппарате, оставаясь в рамках заданного сопротивления. Нерегулярная разбивка позволяет уменьшить гидравлическое сопротивление входа/выхода и использовать высвободившийся гидродинамический напор на увеличение тепловой эффективности;

5)   Патрубки входа/выхода по межтрубной полости расширены, т.е. имеют диаметр больше диаметра корпуса, что позволяет повысить удельную тепловую эффективность за счет роста скорости движения сред в аппарате, оставаясь в рамках заданного сопротивления. Расширенные патрубки позволяют уменьшить гидравлическое сопротивление входа/выхода и использовать высвободившийся гидродинамический напор на увеличение тепловой эффективности;

6)   Трубки имеют толщину, значительно меньшую, чем обычно применяется в общегражданских теплообменниках, что позволяет повысить удельную тепловую эффективность за счет снижения термического сопротивления стенки трубки. Это стало возможным, т.к. в рамках НИОКР мы участвовали в создании отраслевого стандарта по допустимым маркам различных металлов в зависимости от сочетания эксплуатационных факторов, что позволяет нам, правильно выбирая марку металла и применять трубки с действительно необходимой, а не эмпирически выбранной толщиной;

7)   Корпуса теплообменников ТТАИ изготавливаются из труб, изготовленных специально для корпусов теплообменников ТТАИ, а не из серийно выпускаемых трубными заводами труб. Это позволяет повысить интегральную тепловую эффективность теплообменника за счет точного расчета скоростей обтекания потоком рабочей среды теплопередающих труб. Дело в том, что допуски на геометрические размеры труб по ГОСТ имеют слишком большие, с нашей точки зрения, значения, что создает возможности для возникновения байпасных токов;

8)   Движение сред в наших аппаратах имеет чисто противоточное направление - самое целесообразное с точки зрения повышения интегральной тепловой эффективности аппарата. Это достигается специальной разработанной нами конструкцией дистанционирующих перегородок.

Все вышеперечисленно повышает тепловую эффективность, т.е. позволяет существенно снизить необходимую поверхность теплообмена.

Теперь о других факторах, также способствующих улучшению массо-габаритных характеристик:

1)   Помимо трубных решеток из нержавеющей стали, мы применяем, почти для всех задач коммунальной энергетики и для многих задач из других отраслей, трубные решетки из композитного материала. Сейчас применением композитных материалов уже мало кого удивишь, но мы были, видимо, одними из первых, когда сделали трубные решетки из композитных материалов – это было очень давно, чуть ли не 40 лет назад, когда мы создавали теплообменники для десантных кораблей на воздушной подушке. Конечно, сейчас мы применяем другие композитные материалы и по другой технологии, но мы, таким образом, имеем многолетний опыт изготовления таких трубных решеток;

2)   Мы применяем тонкостенные корпуса, используя ранее упомянутые знания по правильному подбору металла, что позволяет обеспечивать заданный ресурс при минимальном весе корпуса;

3)   Наши аппараты имеют плавающие трубные решетки, что снимает опасения по возникновению термических напряжений в цепочке «корпус-трубный пучок» и позволяет не только не усиливать места закрепления трубок в трубных решетках, но и избежать применения компенсаторов на корпусе;

4)   Патрубки аппаратов ТТАИ имеют псевдофланцевые разъемные соединения, которые полностью обеспечивают функцию фланцевого соединения (разъемное болтовое соединение), но не имеют тяжелых и габаритных «блинов».

Выше перечислено абсолютное большинство конструктивно-технологических решений, либо впервые примененных в конструкции наших аппаратов ТТАИ, либо впервые одновременно примененных в конструкции одного теплообменника.

Есть еще несколько технических решений, примененных нами, которые мы не афишируем.

Будучи примененные одновременно в конструкции одного теплообменника – наших аппаратов ТТАИ, комплекс перечисленных технических решений позволяет добиться того, что массо-габаритные характеристики наших (разборных и ремонтопригодных) кожухотрубных аппаратов оказываются примерно в 50 раз лучше, чем у советских общепромышленных кожухотрубных аппаратов и примерно в 10 раз лучше, чем у современных западноевропейских разборных (т.е. тоже ремонтопригодных) пластинчатых теплообменников.

Коль скоро аппараты ТТАИ оказываются такими легкими (метр длины аппарата ТТАИ весит меньше метра длины трубопроводов, которыми обвязан аппарат), то такой аппарат в абсолютном большинстве случаев не требует отдельных креплений (лап, проушин и пр.), т.к. достаточно несущей способности подводящих/отводящих трубопроводов или, в крайнем случае, можно применить поддерживающую путевую трубопроводную опору. А это тоже снижение суммарного веса теплообменника.

sitePreloader