INFLUENCE OF THERMAL RESISTANCE OF CONTAMINATION OF THE HEAT TRANSFER SURFACE ON HEAT EXCHANGE
Abstract and keywords
Abstract (English):
The influence of the thermal resistance of contamination of the heat transfer surface on the intensity of heat exchange is considered. The necessity of using exact values of thermal resistances of contamination from heat carriers in the design of heat exchangers is shown

Keywords:
heat exchange, thermal resistance, heat transfer coefficient, heat exchange pipes
Text
Publication text (PDF): Read Download

В работе [1] рассматривается зависимость коэффициента теплопередачи в аппарате воздушного охлаждения (АВО), предназначенном для конденсации пропана, от конструкционного материала и коэффициента оребрения наружной поверхности теплообменных труб. Был определен коэффициент оребрения, при котором теплопередача будет наиболее интенсивной.

Известно, что при эксплуатации АВО за­грязнения наружной оребренной поверхности труб практически не происходит – пыль легко сдувается потоком воздуха, нагнетаемого вентилятором. Отсутст­вие загрязнений со стороны воздуха является одним из основных преимуществ АВО перед конденсаторами и холодильниками, охлаждаемыми водой, в которых основное термическое сопротивление составляют загрязнения со стороны охлаждающей воды.

В качестве материала для изготовления теплообменных труб АВО наиболее часто используется алюминий и биметаллы из стали и алюминия. Соответственно, при планировании расчетов в [1] предполагалось, что в большей степени на теплообмен влияет конструкционный материал и коэффициент оребрения теплообменных труб. А именно, что при исполнении теплообменного пучка из алюминиевых труб коэффициент теплопередачи будет значительно больше, чем для биметаллических труб.

Однако расчет показал, что значительное влияние на коэффициент теплопередачи оказывает термическое сопротивление со стороны теплоносителя в трубном пространстве – пленки конденсата пропана. Известно, что теплопередающая поверхность в теплообменных аппаратах в процессе эксплуатации, как правило, загрязняется по разным причинам – появляются накипи солей, отложения осадка, ила и т.п. Поэтому актуальной проблемой является выбор правильных значений термических сопротивлений загрязнений Rз .

В литературе приводятся средние значения Rз  для различных технологических сред, но только ориентировочные и в широком диапазоне, что увеличивает вероятность ошибочного выбора. Для многих сред такие данные вовсе отсутствуют. Так, для пленки конденсата пропана, как для легкого органического вещества, 0<Rз<10-4  м2∙К/Вт.

Определим толщину стенки δ , м, теплопередающей поверхности из материала с коэффициентом теплопроводности λ, Вт/(м∙К), с термическим сопротивлением Rз=10-4  м2∙К/Вт, по уравнению:

δ=λRк .

В результате получим, что значение Rз  может быть принято по справочным данным от нулевого, до эквивалентного термическому сопротивлению слоя алюминия (λ = 203,5 Вт/(м∙К) толщиной 20 мм, углеродистой стали (λ = 46,5 Вт/(м∙К) толщиной 5 мм или нержавеющей стали (λ = 17,5 Вт/(м∙К) толщиной 2 мм. При этом толщина стандартных теплообменных труб, как правило, составляет от 2 до 4 мм.

Также следует отметить, что термические сопротивления загрязнений увеличиваются с течением времени, в результате чего интенсивность теплопередачи в аппарате после длительной его эксплуатации может снизиться на 40-50 % по сравнению с аппаратом с чистыми стенками. Например, в работе [2] показано, что термические сопротивления загрязнений в промысловых газовых теплообменниках со временем (20-30 лет эксплуатации) могут достигать значения 0,005 м2∙К/Вт и выше. Годовой прирост термического сопротивления загрязнений в таких теплообменниках, если не проводить их чистку, может составить величину порядка 0,0002-0,00025 м2∙К/Вт.

Перечисленные факторы необходимо учитывать при расчетах и проектировании теплообменного оборудования. В частности, использовать точные значения термических сопротивлений загрязнений от теплоносителей.

References

1. Scherbin, S. A. Sposob povysheniya effektivnosti vozdushnogo konden-satora propana / S.A. Scherbin, A.O. Koryachenko // Sovremennye tehnologii i na-uchno-tehnicheskiy progress. - 2022. - S. 89-90.

2. Kalashnikov, O. V. Podsistema vybora kozhuhotrubchatyh teploobmennikov dlya ustanovok promyslovoy podgotovki prirodnogo gaza / O.V. Kalashnikov, S.V. Budnyak // Energotehnologii i resursosberezhenie. - 2008. - № 5. - S. 69-71.

Login or Create
* Forgot password?