The advantages and disadvantages of modern methods of manufacturing finned heat exchange pipes, their effect on the energy-mass and dimensional characteristics of air cooling apparatus are considered
heat exchange, finned heat exchange pipes, thermal resistance
Аппараты воздушного охлаждения (АВО) используются на нефтеперера-батывающих, нефтехимических, химических и смежных с ними производствах для конденсации паров и охлаждения высокотемпературных жидких сред. Они получили распространение на пожаро- и взрывоопасных производствах, поскольку существенная доля теплоты в этих аппаратах отводится посредством естественной конвекции атмосферного воздуха, что является существенным фактором при аварийных ситуациях.
Использование атмосферного воздуха в качестве теплоносителя ограничено малой величиной коэффициента теплоотдачи от теплообменной поверхности к воздуху. В АВО, как правило, коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности труб к воздуху значительно меньше коэффициента теплоотдачи от технологической среды к внутренней поверхности труб. Поэтому, для повышения эффективности АВО за счет увеличения коэффициента теплоотдачи к воздуху и площади поверхности теплообмена, наружную поверхность теплообменных труб выполняют оребренной. Теплообменная секция АВО представляет собой пучок биметаллических ребристых труб (БРТ) круглого поперечного сечения, обтекаемых снаружи перпендикулярным потоком охлаждающего воздуха.
Для улучшения энергомассовых и габаритных характеристик АВО необходима интенсификация конвективного теплообмена по воздушной стороне теплообменной секции и снижение контактного термического сопротивления БРТ [1].
БРТ в России изготавливаются двумя основными способами – накаткой и навивкой. При накатке на несущую трубу надевается труба большего диаметра с заданной толщиной из алюминия со спирально накатанными алюминиевыми ребрами (ребра выдавливаются методом деформации). Процесс оребрения труб методом поперечно-винтового накатывания имеет высокую производительность, хорошо поддается механизации и автоматизации [2].
По второй технологии на несущую трубу навивается под натягом спиральная алюминиевая лента исходной толщиной 0,4 мм, которая может иметь несколько вариантов крепления (в канавку или без). При использовании ленты расход алюминия меньше в 1,5–1,8 раза, энергозатраты на осуществление технологического процесса уменьшается до 2,3 раза и составляют 0,60–0,65 кВт∙ч на 1 м стандартизованной трубы, также примерно вдвое снижается трудоемкость по сравнению с оребрением трубы поперечно-винтовой накаткой [3]. Скорость оребрения достигает 6-7 м/мин, что не меньше скорости накатывания спиральных алюминиевых ребер методом холодной экструзии на трехвальных станках Тепловая эффективность теплообменной секции АВО из стандартной БРТ с навитыми ребрами также превышает на 12 % эту характеристику для БРТ с накатными ребрами. Теплоэнергетически оптимальная средняя толщина ребра для труб с ребрами из алюминиевой ленты 0,30–0,35 мм. Ребра из ленты отличаются меньшей жесткостью и большим значением относительного удлинения, что благоприятно для выбора способа интенсификации теплообмена и его промышленной реализации.
Несмотря на перечисленные преимущества БРТ с навитыми ребрами, их применение в АВО не превышает 30 % общего производства БРТ в России для нефтеперерабатывающей и газовой отраслей промышленности. Это обусловлено ухудшением сцепления ребер с поверхностью трубы из-за явлений коррозии, особенно если ребра и основная труба изготовлены из разных материалов [2].
1. Scherbin, S.A. Vliyanie kontaktnogo termicheskogo soprotivleniya bimetallicheskih materialov na intensivnost' teploobmena / S.A. Scherbin, V.A. Kolesnichenko, D.I. Sharifulin // Sovremennye tehnologii i nauchno-tehnicheskiy progress. – 2023. – № 10. – S. 87-88.
2. Kuntysh, V.B. Osnovy rascheta i proektirovaniya teploobmennikov vozdushnogo ohlazhdeniya : Sprav. / A.N. Bessonnyy; Pod obsch. red. V.B. Kuntysha i A.N. Bessonnogo. – SPb. : Nedra, 1996. – 512 s.
3. Kuntysh, V.B. Novye konstrukcii bimetallicheskih rebristyh trub dlya vozduhoohlazhdaemyh teploobmennikov / V.B. Kuntysh i dr. // Himicheskoe i neftegazovoe mashinostroenie. – 2013. – № 2. – S. 3-7.
