Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Практическая работа № 14.doc
Скачиваний:
31
Добавлен:
13.11.2019
Размер:
6.58 Mб
Скачать

I. Цель работы.

Закрепление теоретических знаний по предмету СВМ по разделу "Теплообменные аппараты". Изучение конструкции наиболее распространенных теплообменных аппаратов.

II. База для выполнения работы.

  1. Водоопреснительная установка "Атлас".

  2. Теплообменные аппараты в разрезе змеевикового и трубчатого типа.

  3. Плакаты, чертежи, справочники.

  4. Инструкции и описание.

111. Методические рекомендации.

Практическая работа выполняется в кабинете СВМ в следующем порядке:

  1. Повторить теоретический материал:

а) передача тепла – излучение, конвенция, теплопроводность;

б) передача тепла через стенку;

в) типы теплообменных аппаратов по типу поверхностей (трубчатые, пластинчатые, змеевиковые).

г) способы увеличения эффективности теплопередачи.

2. Изучить правила техники безопасности при выполнении работы.

3. Подготовить вспомогательные средства для выполнения работы:

а) планшет, листы бумаги, карандаши, резинку.

б) инструмент для разборки и сборки оборудования в учебных целях (гаечные ключи, отвертки).

4. Произвести деление учебной группы. Выполнение работы рекомендуется проводить звеньями по 3-5 человек.

5. Изучить имеющиеся в кабинете СВМ теплообменные аппараты

6. Составить эскизы деталей и узлов аппаратов в соответствии с указанием преподавателя.

7. Выполнить описание изучаемых аппаратов.

8. Ответить на контрольные вопросы.

IV. Техника безопасности при выполнении работы.

  1. Для выполнения практической работы следует быть в соответствующей рабочей одежде.

  2. Отключить неиспользуемое в данной работе электрооборудование.

  3. Используемый рабочий инструмент должен быть до начала работы осмотрен преподавателем, руководящим работой, при этом следует убедиться в его соответствии правилам техники безопасности.

  4. При разборке узлов, снятые детали укладываются на отведенные места, исключающие их падение и закрытие подхода к рабочему месту.

V. Порядок выполнения работы.

Для выполнения практической работы получить разрешение руководителя, после чего выполнять ее в приведенной последова­тельности:

  1. Выполнить внешний осмотр имеющихся в лаборатории теплообменных аппаратов

  2. По внешним признакам определить тип и назначение аппарата. Определить путь движения охлаждаемой и охлаждающей сред (нагреваемой или нагревающей).

  3. Определить материал, из которого изготовлены детали теплообменников.

  4. Выполнить эскизы деталей аппаратов в соответствии с указанием руководителя.

  5. Составить описание теплообменных аппаратов, используя следующую схему:

а) тип и назначение теплообменников;

б) спецификация элементов теплообменников;

в) материалы, из которых изготовлены детали.

VI. Контрольные вопросы для проверки знаний.

1. Какие существуют способы передачи тепла от нагретого тела к

холодильнику.

  1. Как передается тепло через стенку.

  2. Какие существуют способы понижения эффективности теплообменников.

  3. Как крепятся трубки в трубных досках.

  4. Как компенсируются тепловые напряжения в теплообменных аппаратах.

Приложение к практической работе №7

СУДОВЫЕ ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ И УСТАНОВКИ

Общие сведения о теплообменных аппаратах энергетических установок судов.

Теплообменный аппарат (ТА) представляет собой устройство, предназначенное для нагревания или охлаждения теплоносителя (воды, воздуха, топлива, масла и др.) с изменением и без изменения его агрегатного состояния. Нагревание одного теплоносителя происхо­дит за счет охлаждения другого. Исключение составляют теплообмен­ники (реакторы и электронагреватели), в которых теплота выделяется в самом аппарате и идет на нагрев теплоносителя.

Аппараты, в которых между теплоносителями происходит массообмен, называют массообменными аппаратами. Аппараты, в которых одновременно протекают тепло- и массообмены, называют тепло-массообменными.

К наиболее распространенным процессам, происходящим в судо­вых ТА, относят нагревание, охлаждение, конденсацию, выпаривание, дистилляцию и т. д.

Теплообменные аппараты классифицируют по следующим при­знакам:

-по организации рабочего процесса - на поверхностные или смешивающего типа. В поверхностных ТА среды обмениваются теплотой через разделяющую их стенку, а в смешивающих - путем непосредственного контакта теплоносителей. Поверхностные аппараты делятся на рекуперативные и регенеративные. В рекуперативных ап­паратах теплоотдача осуществляется при непрерывном и одновремен­ном движении теплоносителей. В регенеративных аппаратах теплота передается при поочередном омывании горячим и холодным теплоно­сителями теплоаккумулирующей поверхности;

-по виду теплоносителя - на жидкостные, когда теплообмен происходит между жидкостями, газовые, когда теплота передает­ся от горячего газа к холодному, и газожидкостные - теплота пере­дается от жидкости к газу или наоборот;

-по организации движения сред - с прямоточным дви­жением горячего и холодного теплоносителей в ТА, с перекрестным током и противотоком рабочих сред, а также на одно-, двух и много­ходовые ТА (рис. 16.1);

-по конструкции - в зависимости от типа теплопередающей поверхности. В ТА рекуперативного типа в качестве теплопередающей поверхности используют круглые и оребренные трубы, плоские кана­лы и профильные пластины;

Теплообменные аппараты, используемые на судах, в зависимости от. их назначения делятся на подогреватели и охладители, конденсаторы и испарители. Подогреватели и охладители служат для повышения или понижения температуры рабочих сред судовых установок. Так, например, для уменьшения вязкости тяжелое моторное топливо подогревают перед подачей его к ДВС. В жилых и бытовых помещениях судна подогревают также мытьевую воду и воздух. Охлаждают смазочное масло для двигателей или других машин, воздух в процессе сжатия, пресную воду для охлаждения главного двигателя, воздух для помещений, когда судно находится в теплых климатических зонах.

В качестве теплоносителя чаще всего используется водяной пар относительно низкого давления, а в качестве охлаждающей среды — морская вода. Для подогревания (или охлаждения) служат в основном трубчатые теплообменные аппараты. Одна рабочая среда протекает по трубам, а другая — с внешней стороны труб, внутри корпуса. Схема охладителя изображена на рисунке ниже. Горячее масло течет по трубам, расположенным по двум стенкам в корпусе, имеющем форму листового цилиндра. За трубами идет охлаждающая вода. Для повышения эффективности взаимодействия всех рабочих тел поток пропускается волнообразно.

Принцип действия маслоохладителя.

1 — корпус; 2 — трубы холодильнике; 3 — выход масла; 4 — выход охлаждающей воды; 5 — вход масла; 6 — вход охлаждающей воды.

Аналогично выглядит и схема подогревателя. В последнее время все чаще используют пластинчатые воздухоподогреватели и охладители. Они обладают гораздо лучшими теплообменными свойствами.

В конденсаторах осуществляется переход рабочего тела из газообразного в жидкое агрегатное состояние. На судах конденсаторы используют для конденсации водяного пара в случае получения воды при замкнутом паровом цикле. Способ действия трубчатого парового конденсатора поясняется на следующем рисунке. В металлическом корпусе размещены трубы, через которые течет забортная вода по двойному циркуляционному контуру.

Принцип действия конденсатора.

1 — трубки; 2 — корпус; 3 — воздух; 4 — конденсационная вода; 5 — охлаждающая вода; 6 — отработавший пар.

Отработавший пар, имеющий обычно низкое давление (около 0,005 МПа), выходит из паровой турбины через большое выходное отверстие, расположенное, например, на паровыпускном патрубке, и устремляется к конденсатору. Точка конденсации составляет 32,55°С. При этой температуре теплота конденсации забирается более холодной забортной водой. Конденсат на дальнейшем пути может быть охлажден в конденсаторе. В современных конденсаторах переохлаждение конденсата не должно превышать 0,5— 1,0°С, так как оно влечет за собой потери теплоты во всем тепловом контуре, т. е. и в паротурбинной установке. Имеющийся в конденсаторе воздух непрерывно отводится. Применяемые в современных судовых энергетических установках с паровой турбиной конденсаторы имеют гораздо более сложную конструкцию, чем показанная на рисунке, но принцип действия одинаков.

Пресная вода особенно ценится на океанском судне, так как запас пресной воды в специальных цистернах ограничен. Пресная вода используется как для бытовых, так и для технических целей. Кроме того, необходимо компенсировать циркулирующую в паровом цикле пресную воду, часть которой во время работы теряется из-за недостаточной герметичности клапанов, турбин, вентиляторов и т. д.

Для этой цели на судах применяют испарители. Они служат как для получения пресной воды из морской путем частичного испарения, так и для очистки пресной воды из цистерн методом дистилляции. При получении пресной воды из морской последняя нагревается до такой степени, что она частично испаряется. Полученный таким образом вторичный пар подводится к конденсатору, в котором и получают готовый продукт. Остаточная морская вода (рассол) с большим содержанием соли выбрасывается за борт.

На судах с паровым двигателем в качестве теплоносителя в испарителях чаще всего используется водяной пар. В дизельных энергетических установках для повышения КПД применяют вакуумные испарители, обогреваемые отработавшей водой из контура охлаждения главного двигателя. Эту воду в любом случае необходимо охлаждать перед очередной ее подачей в охлаждающие полости главного двигателя. Вода отдает свое тепло испарителям, нагревая при этом морскую воду до 40—45°С. Подогретая таким образом вода в камере, где давление достигает 0,007—0,008 МПа, начинает частично испаряться, образуя вторичный пар. В результате конденсации вторичного пара в конденсаторе, составляющем вместе с испарителем-генератором блок-секцию, получают конденсат пресной воды, т. е. дистиллят.

. Особенности судовых пластинчатых теплообменников

В судовых системах применяются, в основном, кожухотрубные и пла­стинчатые теплообменные аппараты. Одним из наиболее «слабых» мест в системах отопления с судовыми кожухотрубными паровыми подогревате­лями является их надежность (частый выход из строя трубной системы подогревателя). Ситуация усугубляется тем, что ремонт подогревателя, осо­бенно связанный с заменой трубной системы, является трудоемким процес­сом. Кроме того, солевые отложения в трубной системе приводят к резкому снижению теплопроизводительности теплообменника.

Применение пластинчатых теплообменников вместо кожухотрубных решает проблему лишь частично, при условии улучшения водоподготовки. Следует повседневно следить за состоянием системы отопления, немедленно устраняя дефекты и отказы. При этом особое внимание нужно уделять путе­вым соединениям и теплообменным аппаратам системы парового отопления.

Необходимо обеспечивать хорошее состояние изоляции труб, особен­но в местах их соприкосновения с деревянной обшивкой. Отопительные приборы необходимо содержать чистыми во избежание неприятных запа­хов. Запрещается сушка рукавиц, вахтенного обмундирования и другой одежды на теплообменниках. Редукционные и предохранительные клапаны должны быть отрегулированы на заданное давление. Приборы парового и электрического отопления должны быть закрыты исправными металли­ческими кожухами.

Классификация теплообменных аппаратов. Теплообменные аппара­ты (ТА) используют для передачи теплоты от теплоотдающей среды к тепловоспринимающей. По назначению судовые ТА подразделяют на энергети­ческие, вспомогательные и бытовые.

Энергетические ТА применяют в СЭУ для охлаждения воды, масла и наддувочного воздуха дизелей, конденсации пара и подогрева питательной воды в конденсатно-питательных системах, а также для подогрева топлива перед форсунками дизелей и паровых котлов.

Вспомогательные ТА используют для подогрева или охлаждения рабо­чей среды в судовых системах и вспомогательных установках - системах гидропривода судовых устройств, водоопреснительных установках, установ­ках очистки нефтесодержащих вод и др.

Бытовые ТА применяют в системах кондиционирования воздуха, ото­пления жилых и служебных помещений, санитарно-бытовых системах.

По принципу работы ТА делят на три вида:

- рекуперативные ТА (относятся все судовые аппараты за исключением деаэраторов), в которых при одновременном протекании рабочих сред теп­лота передается через разделяющую эти среды поверхность (рис. 2.43 а);

-регенеративные ТА, в которых процесс передачи теплоты от теплоотдающей среды к тепловоспринимающей разделяется по времени на два пе­риода и происходит при попеременном нагревании и охлаждении насадки (на морских судах практически не применяют);

- смесительные ТА, в которых теплообмен происходит при непосред­ственном соприкосновении рабочих сред (к ним относятся судовые деаэра­торы).

Конструкция пластинчатого теплообменника фирмы «Альфа Лаваль» серии М, Т, ТБ содержит набор гофрированных пластин, изготовленных из коррозионно-стойкого материала с каналами для двух жидкостей, участ­вующих в процессе теплообмена. Пакет пластин размещен между опорной и прижимной плитой и закреплен стяжными болтами. Каждая пластина снабжена прокладкой из термостойкой резины, уплотняющей соединение и направляющей различные потоки жидкости в соответствующие каналы (см. рис. 2.43 б). Необходимое число пластин, их профиль и размер опреде­ляются в соответствии с расходами сред и их физико-химическими свойст­вами, температурной программой и допустимой потерей напора по горячей и холодной стороне. Гофрированная поверхность пластин обеспечивает вы­сокую степень турбулентности потоков и жесткость конструкции тепло­обменника. Размещение патрубков для ввода и отвода сред возможно как на опорной, так и на прижимной плите. Пластины и прокладки изготавливают из материалов, стойких к обрабатываемой среде.

Рис. 2.43. Схема разобранного пластинчатого теплообменника (а); форма теплопередающей поверхности рабочих пластин и каналов (б); форма переходных каналов между пластинами (в)

Материал рамы - сталь, покрытие - эпоксидная эмаль. Материал патруб­ков и пластин нержавеющая сталь АІБІ 316, титан. Материал прокладок -резина (нитрил - сополимер акрилонитрила и бутадиена), который «работа­ет» в диапазоне температур от -10 до 115 °С.

Средний срок службы уплотнений в зависимости от условий эксплуата­ции, цикличности нагрузок, сочетания максимальных параметров (температу-