Конструкции воздухоохладителей
Для компрессоров общего назначения применяются преимущественно змеевиковые и трубчатые холодильники, В змеевиковом холодильнике воздух протекает внутри змеевиков, омываемых снаружи проточной водой. Конструкция холодильника проста. Скорость воды мала, что обусловливает низкий коэффициент теплоотдачи со стороны воды. Холодильник применим для компрессоров малых подач и высоких давлений. Из большого количества конструкций трубчатых тепло-обменных аппаратов чаще всего применяются кожухотрубные, которые применяются в компрессорах как промежуточные охладители воздуха после каждой ступени сжатия и как конечные охладители.

Принцип работы таких воздухоохладителей одинаков: сжатый воздух, выходящий из последней ступени компрессора, проходит в межтрубном пространстве, а по центральной трубе или пучку труб циркулирует холодная вода. В охладителе сжатый воздух отдает свое тепло охлаждающей воде.

- охладитель должен обладать высокой теплопроизводительностью, быть простым в изготовлении и надежным в эксплуатации; конструкция его должна быть легкой, компактной и должна позволять удобно производить монтажные и ремонтные работы;

- в охладителе не должно быть пропусков воды и воздуха;

- охладитель должен устанавливаться на фундаменте вблизи компрессора внутри помещения;

- охладитель должен иметь предохранительный клапан, краны для спуска конденсата — в нижней чисти, а для выпуска воздуха — в верхней части; на корпусе должен быть штуцер для установки манометра с трехходовым краном;

- скорость воздуха, проходящего через самое узкое проходное сечение охладителя, в зависимости от типа охладителя должна быть в пределах от 3 до 15 м/с (в кожухотрубном охладителе - 3-5 м/с, а в охладителе типа «труба в трубе» — 8-15 м/с);

- скорость воды в кожухотрубном охладителе должна быть равной 0,5-1,5 м/с, а в охладителе типа «труба в трубе» - 4-8 м/с.

Кожухотрубные холодильники конструктивно представляют собой пучок труб, развальцованных в трубных досках и заключенных в общий кожух. Теплопередача от газа к трубе встречает значительно большее термическое сопротивление, чем от трубы к охлаждающей воде, поэтому в холодильниках низкого давления для снижения полного термического сопротивления воду направляют по трубам, а газ - между ними, т.е. со стороны большей поверхности. С той же целью применяют поперечный ток газа относительно трубного пучка, при котором достигается более высокий коэффициент теплоотдачи.

Для осуществления поперечного тока в межтрубной полости устанавливают перегородки. Направление воды по трубам, а не между ними имеет еще то преимущество, что в этом случае не представляет трудности механическая чистка труб от отложений, которые при жесткой воде оседают на стенках плотным слоем в виде накипи, наружная же поверхность труб в многотрубном пучке для механической чистки почти недоступна. Холодильники низкого давления с током газа по трубам, а воды между ними применяют сравнительно редко, главным образом в компрессорах, предназначенных для сжатия столь загрязненных газов, что чистка труб со стороны газа требуется в большей мере, чем со стороны воды.
В зависимости от типа компрессора кожухотрубные холодильники выполняют вертикальными или горизонтальными.

Первые применяются для вертикальных и угловых компрессоров, а также для горизонтальных с подвалом, если цилиндры двух степеней - нагнетающий в холодильники и всасывающий оттуда - расположены рядом. С целью обеспечения свободы температурных деформаций и удобства разборки холодильника для чистки одну из трубных досок обычно делают подвижной в виде плавающей камеры или, что менее надежно, с уплотнением в корпусе резиновыми кольцами либо прографиченным асбестовым шнуром. При чистом газе могут также применяться холодильники с неподвижными трубными досками, но с линзовым компенсатором в конструкции кожуха. Для ослабления пульсации потока газа и вибрации труб в головках холодильника вокруг корпуса устраивают кольцевые камеры, гасящие волновой удар.

С целью увеличения объема кольцевых камер, служащих в качестве буферных емкостей, применяют холодильники с внутренним кожухом и кольцевой перегородкой, разделяющей полость между камерами на входе в холодильник и на выходе из него. Вместо распространенных в конструкциях холодильников сегментных перегородок применять концентрические (система перегородок "кольцо - диск"), В этом случае движение потока газа через трубный пучок происходит в радиальном направлении. При таком выполнении достигаются более равномерные скорости газа между трубами, а круговые протечки газа между пучком труб и кожухом устраняются. К тому же промежуток вокруг трубного пучка может быть увеличен, что удобно для размещения плавающей головки.

Износ труб и поломки перегородок снижают срок службы холодильника. Для их устранения трубный пучок предохраняют от прямых волновых ударов со стороны поступающего газа, а перегородки делают жесткими, толщиной не менее 6-8 мм. Для устранения вибрации труб перегородки выполняют из двух частей с разъемом по диаметру, Обе части расклинивают, выгибая и напрягая трубы, а клин приваривают, Расстояние между поперечными перегородками с целью уменьшения гидравлического сопротивления выбирают в пределах (0,25-0,50)D с постепенным уменьшением у выхода. В холодильниках малого диаметра расстояние между перегородками больше. При перегородках по системе "кольцо-диск" его принимают меньшим равным (0,10-0,25)D, где D - внутренний диаметр кожуха холодильника. Размер проходных сечений у перегородок определяют, исходя из равенства скоростей газа в продольном и поперечном направлениях.

В кожухотрубных холодильниках для экономии места трубы обычно располагают по вершинам равносторонних треугольников в так называемом шахматном порядке. Такое расположение труб при перекрестном потоке обеспечивает более интенсивную отдачу тепла, чем коридорное расположение, редко применяющееся в холодильниках. Для многотрубных холодильников применяют трубы малого диаметра, обычно 12-20 мм. В холодильниках высокого давления коэффициенты теплоотдачи от газа к трубе и от трубы к воде оказываются величинами одного порядка. При этом увеличение скорости воды намного снижает тепловое сопротивление холодильника и существенно повышает эффективность его действия. Кожухотрубные холодильники для высоких давлений в отличие от подобных холодильников для низких давлений всегда устраивают с током газа внутри труб. При этом кожух холодильника не воспринимает высокого давления газа, и выполнять толстостенным его не требуется.

U-образные холодильники представляют собою разновидность кожухотрубных, но с особенностью - трубный пучок состоит из труб, изогнутых в виде буквы U. В результате уменьшения длины трубного пучка холодильник может быть выполнен вертикальным, занимающим мало места и удобным для чистки - трубный пучок легко извлечь из кожуха посредством крана. Элементные холодильники, как и кожухотрубные, изготовляются вертикальными и горизонтальными. Выполняют их, как правило, из оребренных труб с насаженными или накатанными ребрами. Достигаемая при этом поверхность соприкосновения с газом компенсирует низкое значение коэффициента теплоотдачи со стороны газа и приводит к компакт-ным конструкциям теплопередающих элементов. Все элементные холодильники с оребренными трубами отличаются отсутствием крутых поворотов газового потока, сравнительно малым числом рядов труб, расположенных поперек его пути, и, что особенно важно, наличием буферных емкостей на входе и выходе. Поэтому возникающие в них потери давления, как правило, ниже, чем в холодильниках других типов.

Аппараты подобной конструкции применяются для охлаждения воздуха после III, IV и V ступеней компрессора и также в качестве концевых воздухоохладителей. Для получения требуемой поверхности теплообмена набирают требуемое количество секций, соединяя их последовательно по воздуху и воде.
Холодильники типа "труба в трубе" выполняются двояко: с током газа в межтрубном пространстве, а воды - по внутренней трубе или, наоборот, с током воды в межтрубном пространстве, а газа - по внутренней трубе. Первое исполнение применяют преимущественно для холодильников среднего и низкого давления - до 20 МПа. Внутренняя труба холодильника оребрена с внешней стороны продольными ребрами, обращенными к газу. Такие холодильники делают противоточными и многозаходными. Для давления от 2,5 МПа и до самых высоких распространены холодильники второго исполнения, но гладкотрубные, с током газа по внутренней трубе, рассчитанной на его давление. Охлаждающая вода протекает в кольцевом канале, образованном трубами, и движется противотоком относительно газа. Внутренние трубы холодильника последовательно соединены посредством разъемных калачей.

Иногда для уменьшения числа разъемов каждая пара внутренних труб связана приварным калачом. Для возможности чистки кольцевого канала соединение внутренних труб с наружными выполнено разъемным и уплотнено резиновым кольцом, зажатым между двумя фланцами. Водяные патрубки часто изготовляют в виде труб прямоугольного сечения с расположением большей стороны прямоугольника вдоль оси труб холодильника и с касательным вводом в кольцевой канал. Этим достигается винтовое движение воды, усиливается теплоотдача и устраняется оседание грязи
В последние годы находит применение в компрессорных установках, конструкция воздухоохладителей с трубками каплеобразной формы, на которые нанизаны пластины, изготовленные из медной ленты толщиной 0,2—0,5 мм. Концы трубки цилиндрические, а средняя часть их имеет каплеобразную форму. Такую конструкцию имеют все промежуточные воздухоохладители компрессорных установок, на концевых воздухоохладителях подобная конструкция трубок применяется редко.

Воздухоохладители с каплеобразными оребренными трубками имеют преимущество перед воздухоохладителями с гладкими трубами за счет более высокой интенсивности теплообмена, что приводит к сокращению веса и габаритов теплообменника. В компрессорных станциях низкого давления, в которых эксплуатируются компрессоры производительностью до 1,7 м/с включительно, целесообразно применить горизонтальные двухсекционные конечные кожухотрубные охладители.

Сжатый горячий воздух, выходящий из последней ступени компрессора, поступает через патрубок в межтрубное пространство верхнего корпуса, омывает находящиеся внутри пучки труб, по которым течет холодная вода, и поступает в нижний корпус, где также омывает пучки труб с водой, совершая волнообразный путь, который создают поперечные перегородки, установленные в шахматном порядке. Охлажденный воздух выходит через нижний боковой патрубок. Холодная вода подается к штуцеру, расположенному в нижнем корпусе, а теплая вода выходит из охладителя через штуцер, имеющий-ся в верхнем корпусе. Данные теплообменников - в табл. 7, 8.

Водяные трубки в каждом корпусе собраны в секции, которые можно вынуть из охладителя во время чисток или ремонта. Для осушения водяной полости охладителя в крышках имеются спускные пробки. Спуск конденсата из охладителя производится через продувочный вентиль, установленный в нижней части опорной колонки, через каждые два часа, а так-же перед пуском компрессора и после остановки его. Внутренние поверхности труб холодильника должны подвергаться очистке от накипи и грязи каждые 3-4 месяца. В процессе эксплуатации концевого охладителя нельзя заглушать дающие течь водяные трубки, их нужно заменять новыми.
Реклама
Copyright © 2008