Теплообменные аппараты криогенных установок
Изучение теплообмена при криогенных температурах и оборудование для установок. Типы теплообменных аппаратов, применяемых в криогенных установках, их конструктивные особенности, теплоизоляция, минимизация теплопотерь и предотвращение утечек хладоносителя.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 14.12.2024 |
| Размер файла | 1,0 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.Allbest.Ru/
Амурский государственный университет
Кафедра химии и химической технологии
Теплообменные аппараты криогенных установок
Малькова А.Е., студент
г. Благовещенск, Россия
Аннотация
В статье рассмотрен теплообмен при криогенных температурах и соответствующее оборудование для данных условий.
Ключевые слова: теплообмен, криогенные теплообменники, рекуперативный теплообменник, конструкции аппаратов.
Abstract
Heat exchangers of cryogenic installations
Malkova A.E., Student of the Department of Chemistry and Chemical Technology Amur State University (Blagoveshchensk, Russia)
The article discusses heat transfer at cryogenic temperatures and the corresponding equipment for these conditions.
Keywords: heat exchange, cryogenic heat exchangers, regenerative heat exchanger, apparatus designs.
Особенность теплообменных процессов при криогенных температурах состоит в значительном изменении теплофизических свойств криоагентов и конструкционных материалов криогенных установок. В криогенных системах имеют место фазовые превращения многокомпонентных смесей. Особенности теплообмена при фазовых переходах многокомпонентных смесей часто используются при расчетах криогенных теплообменных аппаратов [1].
По принципу действия криогенный теплообменники можно подразделить на две основные группы:
1) регенераторы - аппараты, в которых теплообменивающиеся потоки попеременно омывают одну и ту же поверхность, и массу, аккумулирующую и отдающую теплоту; условия теплообмена в таких аппаратах нестационарны;
2) рекуператоры - аппараты, в которых теплообменивающиеся потоки разделены поверхностью теплообмена; тепловой поток обычно постоянен и перпендикулярен движению теплоносителя, условия теплообмена чаще всего стационарны.
По конструкции регенераторы отличаются видом используемой в них насадки, а именно различают регенераторы с алюминиевой гофрированной насадкой (рис. 1) и регенераторы с базальтовой насадкой.
Регенераторы с алюминиевой насадкой состоят из рядов дисков, скрученных из гофрированных алюминиевых лент. Такой диск называется галетой. Насадка, состоящая из уложенных друг на друга дисков, разделяется на три зоны: верхнюю, среднюю, нижнюю. В верхней (теплой) зоне регенератора установлены диски с большим относительным свободным объемом, нижней (холодной) зоне регенератора установлены диски с наименьшим свободным объемом. Гофрированная лента в дисках уложена таким образом, что образуются каналы для прохода воздуха [2].
Расход энергии при использовании регенераторов, как правило, несколько выше (5-8%), чем, если бы в установках использовались теплообменники рекуперативного типа, однако конструктивная и технологическая простота, большой ресурс работы, высокая надежность, особенно в условиях сильно загрязненного воздуха, вытеснили другие теплообменники в воздухоразделительных установках средней и крупной производительности.
Рисунок 1 - Регенератор с алюминиевой дисковой насадкой: 1, 4, 6 - решетки верхняя, средняя и нижняя; 2 - насадка алюминиевая; 3 - корпус; 5 - насадка каменная; 7 - опорное кольцо; 8 - шпилька нажимная
криогенный теплообмен конструктивный теплопотеря хладоноситель
Конструкции теплообменников рекуперативного типа мало отличаются от теплообменников, используемых в холодильной технике (рис. 2) [3].
Основным оборудованием на заводах по производству СПГ является теплообменник, именно в этом аппарате происходит охлаждение и сжижение природного газа. Многопоточные теплообменники должны обеспечить теплообмен при противотоке нескольких потоков с минимальной разностью температур. Данному условию соответствует два вида теплообменников: спиральновитые (рис. 3) и пластинчато-ребристые [4].
Данные теплообменные аппараты являются разновидностью кожухо-трубчатых теплообменников. Аппарат вертикального типа, несколько тысяч тонких трубок (6-10 мм диаметром) навиты геликоидально по перекрестной сетке. Перекрестные сетки дают эффект отражающихся перегородок для двухфазного флюида низкого давления, который охлаждает пучок испарением в процессе циркуляции в вертикальном направлении в каландре. Каландр выполнен из нержавеющей стали, навивные пучки из алюминия. Навивка дает гибкость, необходимую для компенсации термических удлинений и укорочений.
Рисунок 2 - Принципиальные схемы теплообменников, применяемых в криогенных системах: а - труба в трубе; б - пучок труб в трубе; в - из спаянных трубок; г - прямотрубный с сегментными перегородками; д - прямотрубный без перегородок; е - витой; ж - пластинчато-ребристый; з - матричный
Рисунок 3 - Спиральновитой многопоточный теплообменник
Их размеры зависят от числа труб, толщины стенок, размеров бандажей, поддерживающих трубные пучки для избегания их провисания. Такие теплообменники ограничены по размеру диаметра, для возможности транспортировки аппарата до завода. Доставляют такие теплообменники специальными транспортными поездами или баржами [5].
Список литературы
1. Архаров, А.М. Криогенные системы. Основы теории и расчета: Учебник для студентов вузов по специальности «Криогенная техника» / А.М. Архаров, И.В. Марфенина, Е.И. Микулин. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1988. - 576 с.
2. Архаров, А.М. Криогенные системы: Основы проектирования аппаратов установок: Учебник для вузов по курсу «Криогенная техника» / А.М. Архаров, В.П. Беляков, Е.И. Микулин. - М.: Машиностроение, 1987. - 536 с.
3. Усюкин, И.П. Установки, машины и аппараты криогенной техники: Атлас. Ч.1. - М.: Пищевая промышленность, 1976. - 344 с.
4. Бучнев, О.А., Саркисян, В.А. Перспективы сжиженного природного газа на энергетических рынках // Газовая промышленность, 2005. - №2.
5. Кузьменко, И.Ф. Тенденции развития установок сжиженного природного газа средней производительности для распределительного газоснабжения // АГЗК+АТ, 2008. - №1. - С. 38-40.
Размещено на Allbest.Ru
...Подобные документы
Изучение устройства и определение назначения теплообменных аппаратов, основы их теплового расчета. Конструкторское описание основных элементов криогенных машин и установок, их назначение. Понятие теплообмена и изучение основных законов теплопередачи.
контрольная работа [486,6 K], добавлен 07.07.2014Особенности криогенных технологий. История физики низких температур. Технология разделения воздуха с помощью криогенных температур на основные газовые компоненты. Методы получения низких температур. Основные сферы применения криогенных технологий.
презентация [297,9 K], добавлен 05.12.2013Эмпирическое уравнение состояния реального газа. Расчет параметров состояния криогенных рабочих веществ. Анализ системы определения параметров многокомпонентной смеси. Нахождение энтальпии, энтропии и изохорной теплоемкости в идеально-газовом состоянии.
контрольная работа [1,8 M], добавлен 20.02.2015Теплообменные аппараты паротурбинных установок, признаки их классификации. Функциональное назначение теплообменных аппаратов. Конструктивный расчет регенеративного подогревателя низкого давления, определение его основных геометрических параметров.
контрольная работа [1,5 M], добавлен 20.12.2011Ознакомление с конструкцией теплообменных аппаратов нефтепромышленности; типы и конструктивное исполнение кожухотрубчатых установок. Описание технологического и механического расчета оборудования. Выбор конструкционных материалов и фланцевого соединения.
дипломная работа [3,3 M], добавлен 17.04.2014Основная роль теплообменных аппаратов при работе современных двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Классификация теплообменных аппаратов ДВС. Охладители воды и масла. Водо-водяные и воздухо-водяные охладители. Охладители наддувочного воздуха ДВС.
реферат [611,2 K], добавлен 20.12.2013Общие сведения о теплообменных аппаратах: их конструктивное оформление, характер протекающих в них процессов. Классификация теплообменников по назначению, схеме движения носителей, периодичности действия. Конструкции основных поверхностных аппаратов.
реферат [3,5 M], добавлен 15.10.2011Технология ремонта центробежных насосов и теплообменных аппаратов, входящих в состав технологических установок: назначение конденсатора и насоса, описание конструкции и расчет, требования к монтажу и эксплуатации. Техника безопасности при ремонте.
дипломная работа [3,8 M], добавлен 26.08.2009Ректификация нефтяных смесей. Системы теплообмена установок первичной перегонки нефти и ректификации углеводородных газов. Оценка возможности повышения эффективности системы теплообмена. Рассмотрение оптимизированной схемы с позиции гидравлики.
дипломная работа [854,7 K], добавлен 20.10.2012Применение теплообменных аппаратов типа "труба в трубе" и кожухотрубчатых для нагрева уксусной кислоты и охлаждения насыщенного водяного пара. Обеспечение должного теплообмена и достижения более высоких тепловых нагрузок на единицу массы аппарата.
курсовая работа [462,6 K], добавлен 06.11.2012Проектирование рекуперативных теплообменных аппаратов. Тепловой конструктивный расчёт рекуперативного кожухотрубчатого теплообменника, а также тепловой расчёт пластинчатого теплообменника. Расчет гидравлических сопротивлений при движении теплоносителей.
курсовая работа [562,3 K], добавлен 29.12.2010Теплообменные аппараты для газотурбинных установок, их применение в технике. Проект газоохладителя с продольной схемой движения теплоносителей. Конструкция трубного пучка, форма теплообменного аппарата; расчет основных теплофизических показателей.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 30.03.2011Принцип действия и классификация криогенных газовых машин: в зависимости от типа узла, выполняющего роль компрессора и генератора холода. Расчет максимального объёма полости сжатия, диаметра поршня-вытеснителя и основных конструктивных элементов машины.
курсовая работа [919,5 K], добавлен 04.01.2015Монтаж холодильных установок: оборудования со встроенными герметическими машинами, малых установок с вынесенными агрегатами, установок средней и большой производительности. Техника безопасной работы при обслуживании и эксплуатации холодильных установок.
курсовая работа [228,7 K], добавлен 05.11.2009Основные виды теплообменных аппаратов, применяемых в химической промышленности. Основы процесса, протекающего в кожухотрубчатом теплообменнике. Расчет энтальпии нефти на выходе в теплообменник, тепловой баланс и противоточная схема процесса теплообмена.
курсовая работа [735,3 K], добавлен 07.09.2012Характеристики и область применения теплоизоляционных материалов, их структура и свойства. Эффективность и недостатки вакуумной многослойно-порошковой теплоизоляции. Технология изоляции в аппаратах установок низкотемпературного разделения газовых смесей.
доклад [219,4 K], добавлен 24.11.2010Недостатки и достоинства аппаратов с неподвижным слоем катализатора. Основы использования каталитического крекинга, применяемого для переработки керосиновых и соляровых дистиллятов прямой перегонки нефти. Изучение схем установок с псевдоожиженным слоем.
презентация [2,8 M], добавлен 17.03.2014Определение поверхности теплообмена и конечных температур рабочих жидкостей. Расчетные уравнения теплообмена при стационарном режиме - уравнение теплопередачи и уравнение теплового баланса. Расчёт кожухотрубчатого и пластинчатого теплообменных аппаратов.
курсовая работа [5,2 M], добавлен 03.01.2011Диаграмма изменения составов жидкости и пара от температуры. Описание технологической схемы ректификационной установки. Классификация ректификационных установок. Клапанные тарелки. Способы проведения тепловых процессов. Обзор теплообменных аппаратов.
курсовая работа [1012,6 K], добавлен 17.04.2014Сущность и особенности протекания процесса кристаллизации расплавов в соответствии с диаграммой состояния. Описание ряда аппаратов-кристаллизаторов. Конструктивные особенности и принцип действия аппаратов ленточного, вальцевого, скребкового типа.
реферат [348,4 K], добавлен 24.12.2013
