Конструкции аппаратов воздушного охлаждения газа

Компоновка аппарат воздушного охлаждения газа зависит от взаимно­го расположения теплообменных секций и вентилятора. Теплообменные сек­ции могут располагаться вертикально, горизонтально, наклонно и зигзагооб­разно. В результате существуют различные компоновки: АВГ - горизонталь ная, ABB - вертикальная, АВЗ - зигзагообразная, АВШ - шатровая, АВМ -малопоточная.

Чаще всего используются аппараты воздушного охлаждения горизон­тального типа, так как эта компоновка упрощает монтажно - ремонтные ра­боты, обеспечивает более равномерное распределение воздуха по секциям. Недостаток этой компоновки в том, что она занимает большую площадь на компрессорной станции (рисунок 7).

Рисунок 7

Аппараты воздушного охлаждения вертикального типа на компрессор­ной станции практически не используются из- за неравномерной нагрузки на подшипники вентилятора и так как их тепловая эффективность зависит от скорости и направления ветра.

Применение аппаратов воздушного охлаждения шатрового типа со­кращает площадь теплообменного оборудования и обеспечивает вращение вентилятора в горизонтальной плоскости.

Перспективной схемой является зигзагообразное расположение секций. Такая схема сокращает площадь для размещения аппаратов, обеспечивает го­ризонтальное положение вентилятора, лёгкость монтажа и обслуживания.

Вентиляторы в аппаратах воздушного охлаждения газа могут устанав­ливаться на всасывание и на нагнетание. Чаще применяется работа на нагне­тание в аппаратах воздушного охлаждения горизонтального типа.

Для выравнивания теплового потока, идущего от газа к воздуху (то есть для лучшего охлаждения), используется оребрение теплообменной по­верхности. Оребрение бывает поперечным и продольным, на практике обыч­но используют поперечное как более эффективное.

Поскольку коэффициент теплоотдачи со стороны теплоносителя внут­ри трубы обычно в 10- 200 раз больше представляется целесообразным ис- пользовать поверхность теплообмена с высоким отношением площади, кон­тактирующей с воздухом, к площади, омываемой другим теплоносителем. Трубы с высокими рёбрами удовлетворяют этим требованиям (площадь по­верхности в 15-25 раз больше, чем площадь поверхности внутренней трубы).

Рёбра, обычно аллюминиевые, могут быть просто запрессованы в неглу­бокие пазы на наружной поверхности трубы, которая изготовлена из любого металла, не подверженного коррозии. При этом, однако, из- за коррозии ухудшается сцепление ребра с трубой с возможным существенным снижени­ем теплоотдачи. Более предпочтительны рёбра с отбортовкой, поскольку при этом обеспечивается лучший контакт с трубой и лучшая защита от воздейст­вия атмосферы. Для сплошных рёбер, которые изготавливают из толсто­стенной алюминиевой трубы механической обработкой, проблемы коррозии не существует. Внутри оребрённой трубы может быть установлена внутрен­няя труба из любого требуемого для теплоносителя материала, при этом обеспечивается плотная посадка вкладыша в трубе. Для всех типов оребрённых труб существуют предельные температуры, при повышении которых на­рушается контакт между несущей трубой и вкладышем и возникает контакт­ное термическое сопротивление.

Коэффициент оребрения, равный отношению поверхности оребрённой трубы к наружной поверхности гладкой трубы по основанию рёбер, состав­ляет 9; 14 и более (до 23). Оребрение выполняется глубокой спиральной на­каткой труб из деформируемого алюминиевого сплава, а также завальцовкой в спиральную канавку на трубе или приваркой металлической ленты или на-прессовкой рёбер.

Широко применяют биметаллические трубы с накатанным оребрением, у которых, в зависимости от коррозионной активности и температуры охла­ждаемой среды, внутреннюю трубу выполняют из стали углеродистой или легированной, либо из латуни. Для защиты от атмосферной коррозии трубы с оребрением из углеродистой стали оцинковывают снаружи. Внутренняя тру­ба биметаллических труб имеет размер 25*2 мм.

Обычно трубы соединяют с трубной решёткой на развальцовке. Раз-вальцовочное соединение должно обеспечить необходимые прочность и плотность. Прочность соединения оценивают усилием вырывания трубы из гнезда, плотность - давлением среды, до которого сохраняется герметич­ность. При развальцовке конец трубы обычно выступает на 3- 5мм из гнезда. Это повышает прочность и плотность соединения. Для повышения прочности и плотности развальцовку выполняют с разбортовкой конца трубы. Длина разбортованного конца трубы примерно равна толщине стенки трубы. " Колокольчик" разбортовки должен начинаться у кромки отверстия, иначе разбортовка будет не эффективной. Для того чтобы основание колокольчика не повреждали острые края кромки отверстия, в последнем снимают фаску размером 1 - 2мм.

При развальцовке трубок в отверстиях с канавками значительно воз­растают сопротивление трубок выравниванию и герметичность соединения. В теплообменниках такую развальцовку сочетают обычно с разбортовкой.

Для обеспечения качественной развальцовки и возможности смены труб при ремонте решётки изготовляют из материала большей твёрдости, чем трубы. При этом форма гнезда в решётке при развальцовке не изменяется. Диаметр отверстия определяется допусками на размеры труб и отклонениями при изготовлении отверстий. В качественном развальцовочном соединении зазор между трубой и отверстием должен быть минимальным.

Трубы обычно развальцовывают на глубину 1, 5мм или, если толщина решётки меньше этого значения, то на полную глубину отверстия. При этом со стороны межтрубного пространства оставляют не развальцованный поя­сок шириной Змм, чтобы не повредить трубу кромкой решётки. При толстых решётках развальцовку выполняют на глубину не менее 1, 5мм и со стороны межтрубного пространства предусматривают развальцовку пояска трубы шириной 0, 75мм. Это позволяет избежать проникновения среды в щель меж­ду трубой и решёткой и возникновения щелевой коррозии.

В случаях, когда требуется повышенная герметичность, трубы можно развальцовывать и обваривать. Обварка без развальцовки не рекомендуется, так как при этом возникают условия для щелевой коррозии, двусторонней коррозии сварного шва и появления в нём изгибных напряжений.

Оребрённые трубы собираются в пучки (от 2 до 8 рядов труб). Пучки образуют секции и выпускаются с различным числом ходов по трубному пространству.

У многоходовых аппаратов воздушного охлаждения в крышке преду­сматривают перегородки для обеспечения требуемого числа ходов. Перепад температур одной крышки многоходовой секции не должен превышать 100°С во избежание высоких термических напряжений.

Вентиляторы аппаратов воздушного охлаждения - осевые с высокой производительностью и малым гидравлическим напором. Окружные скоро­сти вращения лопастей вентиляторов не превышают 60- 65 м/с при диаметре лопастей от 2 метров и более во избежание разрывов лопастей.

Лопасти могут быть поворотными и неповоротными. Поворотные по­зволяют изменять расход воздуха, а это в свою очередь, позволяет регулиро­вать температуру газа с изменением температуры наружного воздуха.

Расход воздуха через аппарат воздушного охлаждения зависит от рас­положения секций, коэффициента оребрения, числа ходов, компоновки труб.

Для привода вентиляторов используются электродвигатели мощностью от 10 до 35 кВт и более. Электродвигатель соединяется с валом вентилятора муфтой через угловой редуктор или с помощью клиноремённой передачи, или вентилятор на валу электродвигателя.

Для расширения диапазона регулирования некоторые аппараты воз­душного охлаждения имеют систему увлажнения воздуха. Её включают в летние периоды эксплуатации при повышенной температуре наружного воз­духа.

Газ на установку охлаждения поступает по двум трубопроводам. Об­вязка аппарата воздушного охлаждения газа - коллекторная. Каждый аппарат воздушного охлаждения имеет отключающую арматуру и свечу для стравли- вания газа из аппарата. Предусмотрена подача газа по байпасу (обводной ли­нии) зимой или при ремонте аппаратов. Из установки газ выходит также по двум трубопроводам.

Количество аппаратов воздушного охлаждения газа на компрессорных станциях определяется гидравлическим и тепловым расчётом газопровода и составляет обычно от 8 до 15 штук. Если количество аппаратов воздушного охлаждения газа больше 12, то необходимо применять компенсаторы на входных и выходных коллекторах. При установке на слабых грунтах и не­равномерной посадке коллекторов компенсаторы делают и при количестве аппаратов воздушного охлаждения газа меньше 12.