Russian Federation
The paper proposes a new method for applying a porous metallized coating to the outer surface of heat exchange tubes in boiling heat transfer processes
heat exchange, porous coating, heat transfer coefficient
В энергетике, химической промышленности и холодильной технике активно применяются процессы теплообмена при кипении. Они отличаются высокой интенсивностью и реализуются в различных установках и аппаратах (в том числе испарителях и парогенераторах). Как показывают исследования, существенно усилить такой теплообмен можно, нанося на теплообменные поверхности пористые покрытия. Благодаря им жидкость подводится к поверхности рационально, а температурное поле становится более равномерным – это многократно увеличивает интенсивность теплоотдачи при парообразовании. На практике это дает 5-10 кратный рост коэффициентов теплоотдачи при пузырьковом кипении и 2-4 кратное увеличение критических плотностей теплового потока (по сравнению с гладкими поверхностями), а также устойчивость теплообмена при давлениях ниже атмосферного.
В работе предложен новый способ нанесения покрытий на наружную поверхность теплообменных труб, реализуемый на станке рис. 1, отличающийся повышенной производительностью за счет возможности одновременной обработки 6-12 труб. Механизация процесса напыления реализована посредством использования зубчатого многопозиционного барабана. Привод барабана осуществляется реверсивным двигателем 12 через редуктор 11, клиноременную передачу 10, шестерню 13 и зубчатую пару 8 и 9. Шестерня 13 также передает вращение на ходовой винт 16, обеспечивающий продольное перемещение суппорта 15 и металлизационной головки 14. В конструкции станка интегрирован дифференциальный механизм, где солнечная шестерня 7 приводится в движение шестерней 8, а планетарные шестерни 6 – барабаном-водилом 5. В конструкции предусмотрено размещение осей планетарных шестерен 6 в корпусе барабана 5 с опорой на подшипники. Фиксация напыляемых труб 3 осуществляется посредством конусных зажимов 4, которые смонтированы на осях. Симметричное закрепление противоположных концов данных труб осуществляется посредством идентичных зажимов, расположенных в обойме 2. Кинематическая связь между осью этой обоймы и осью барабана реализуется за счет телескопического вала 1. Данное решение обеспечивает жесткую связь и синхронное вращение труб, а также позволяет регулировать межосевое расстояние в соответствии с длиной обрабатываемых изделий.
Рисунок 1 – Станок для газотермической металлизации наружной поверхности труб
Таким образом, новый способ нанесения пористых покрытий на наружную поверхность теплообменных труб позволит обеспечить высокую степень утилизации распыляемого металла. Это обусловлено одновременным присутствием нескольких труб в зоне напыления, что гарантирует практически полное взаимодействие металлизационной струи с их поверхностью. Потери металла, составляющие не более 1% при зазорах между трубами до 8 мм, возникают лишь в моменты совпадения оси струи с межтрубными зазорами. Разработанная технология и соответствующее оборудование позволяют наносить на теплообменные трубы кожухотрубчатых аппаратов металлизированные покрытия различного типа – пористые, сплошные и спиральные, в зависимости от требований технологического процесса.
1. Dement'ev, A.I. Matematicheskaya model' teplovyh processov v sloe poristogo metallicheskogo pokrytiya / A.I. Dement'ev, E.V. Podoplelov, L.A. Antonov, N.A. Korchevin // Sovremennye tehnologii. Sistemnyy analiz. Mod-lirovanie. – 2015. – № 2 (46). – S. 65-68.
