НЕФТЕПЕРЕРАБОТКА

Эффект теплоотдачи на внешней поверхности труб значительно интенсифицируют кольцевые канавки (рисунок справа), повышающие обмен теплом в межтрубной полости примерно вдвое турбулизацией потока в пограничном слое.

Зафиксировано, что оребрение повышает не только поврехность теплообмена, но и коэффициент отдачи тепла от оребренной поверхности к теплоносителю в результате турбулизации потока ребрами.

Необходимо учитывать, что оредбрение теплообменных труб приводит к увеличению расходов на прокачивание теплоносителя. Используются трубы с продольными и разрезными ребрами, с поперечными ребрами разнообразного профиля. Оребрение на поверхности труб можно нанести в виде спиральных ребер, иголок вариативной толщины и др.

Эффективность ребра, характеризуемая коэффициентом теплоотдачи, определяется его формой, высотой и материаьным исполнением. Если необходим коэффициент теплоотдачи невысокий, то требуемая эффективность может быть обеспечена ребрами из стали, при потребности в больших значениях коэффициентов требуется применять рёбра из меди или алюминия.

Эффективность ребра существенно снижается, если оно выполнено отдельно от теплообменной трубы, не соединено с ней сваркой или пайкой.

Если термическое сопротивление завивисит от параметров трубного пространства, применяются методы влияния на поток устройствами, которые разрушают и тур- булизируют внутренний пограничный слой. Это разнообразные турбулизирующие вставки (диафрагмы, спирали, диски) и насадки (шарики, кольца), размещаемые в трубе. Очевидно, что при этом увеличивается гидравлическое сопротивление теплообменной трубы.

Турбулизирующие вставки, имеющие форму диафрагмы помещают в теплообменной трубе на фиксирвоанном расстоянии друг от друга. При наличии подобных вставок изменение течения в трубах на турбулентное происходит при значении Re = 140 (для труб, не имеющих вставок при Re = 2300), что даёт возможность примерно в 4 раза улучшить теплообмен.

Вставки, имеющие форму дисков с фиксированным интервалом крепятся на тонком стержне, вставленном в трубы. По своему влиянию на поток подобные вставки схожи с диафрагмами.

Спиральные вставки изготавливаются обычно из тонких латунных или алюминиевых лент. При низких значениях числа Рейнольдса они деляют возможным повышение коэффициента теплоотдачи в 2...3 раза.

Помимо насадок и вставок теплообмен в трубках может быть интенсифицирован:

• использованием шероховатых поверхностей;
• накаткой кольцевых канавок;
• варьированием поперечного сечения трубы посредством сжатия.

В подобном случае даже, если режим течения теплоносителя будет ламинарным, теплоотдача в трубах будет от 1,2 до 2 раз выше, чем в гладких трубах.

Если коэффициент теплоотдачи от потока, который протекает в трубах, в 10 раз ниже, чем коэффициент для внешней стороны теплообменных труб, достаточно выгодно использовать в теплообменных аппаратах труб с внутренним оребрением. Примером конструкции представлен на рисунке справа.

При обмене теплом в системе газ-газ есть смысл использования в качестве поверхности теплообменна трубных пучков с комбинацией внешнего и внутреннего оребрения. Чтобы обеспечить направленный поток газа между внешними ребрами труб размещаются треугольные вставки (рисунок слева).