Рассматривается влияние термического сопротивления загрязнений теплопередающей поверхности на интенсивность теплообмена. Показана необходимость использования точных значений термических сопротивлений загрязнений от теплоносителей при проектировании теплообменных аппаратов
теплообмен, термическое сопротивление, коэффициент теплопередачи, теплообменные трубы
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 
.
В литературе приводятся средние значения 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, 
м2∙К/Вт.
Определим толщину стенки 
, м, теплопередающей поверхности из материала с коэффициентом теплопроводности λ, Вт/(м∙К), с термическим сопротивлением 
м2∙К/Вт, по уравнению:
.
В результате получим, что значение 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.
1. Щербин, С. А. Способ повышения эффективности воздушного конден-сатора пропана / С.А. Щербин, А.О. Коряченко // Современные технологии и на-учно-технический прогресс. - 2022. - С. 89-90.
2. Калашников, О. В. Подсистема выбора кожухотрубчатых теплообменников для установок промысловой подготовки природного газа / О.В. Калашников, С.В. Будняк // Энерготехнологии и ресурсосбережение. - 2008. - № 5. - С. 69-71.
