Интенсификация теплообмена в аппаратах гелиевых установок

Интенсификация теплообмена в аппаратах гелиевых установок

Инженерный журнал: наука и инновации

# 6·2017 5

Два теплообменника из трубки диаметром 6×0,5 мм и два тепло-

обменника из трубы диаметром 4×0,4 мм с интенсификаторами (обо-

значено буквой «и») и без них. Опыт создания экспериментальных

теплообменников (400-80-250и, 600-100-400и) показал, что интенси-

фикаторы теплообмена в виде диафрагм с плавно очерченной фор-

мой выступов, сформированные на медных трубках диаметром 4 и 6

мм, позволяют осуществлять их оребрение проволокой и навивать на

сердечники различного диаметра. По результатам измерений дефор-

маций, возникающих в процессе намотки оребренных труб на сер-

дечник, установлено, что это не приводит к заметным изменениям

формы единичной диафрагмы. Следовательно, для расчета коэффи-

циентов теплоотдачи в криволинейных каналах можно использовать

критериальные зависимости, полученные авторами работы [6] для

прямых каналов.

Испытания теплообменников были проведены в теплых условиях

на стенде, в качестве рабочего газа был использован воздух. Коэффици-

ент теплоотдачи в гладких трубах вычислялся по уравнениям Краус-

сольда [1], а в трубах с интенсификаторами — по зависимостям, учиты-

вающим влияние выступов [6]. Коэффициент теплоотдачи в межтруб-

ном пространстве определялся косвенным методом. Полученные

экспериментальные данные позволили рассчитать характеристики

первого по ходу газа теплообменника установки КГУ-5000/4,5, явля-

ющегося самым крупным аппаратом в этой установке. Тепловая

нагрузка в нем составляет 50 % от нагрузки всех теплообменных ап-

паратов.

Конструктивные характеристики теплообменников криогенно-

гелиевой установки КГУ-5000/4,5, рассчитанные на основе полученных

экспериментальных данных, дают представление о размерах блока теп-

лообмена в целом. Результаты расчета этих теплообменников со стати-

стически однородной структурой с интенсификаторами внутри труб и

без них приведены в табл. 2. Следует отметить некоторое повышение

коэффициента теплоотдачи в межтрубном пространстве.

Таблица 2

Характеристики теплообменника КГУ- 5000/4,5

Характеристика

Обозначение теплообменника

600-100-

400

600-100-

400и

400-80-

250

400-80-

250и

Коэффициент теплоотдачи,

Вт/(м

· K):

в трубах

565

1220

567

1160

в межтрубном простран-

стве

344

380

293

395

Коэффициент теплопере-

дачи, Вт/(м

· K)

129

208

121

204