Научный отчет № 4748

Название

Повышение тепловой эффективности теплообменного аппарата на основе трубы Фильда.

Авторы

Леонтьев А.И., Виноградов Ю.А., Егоров К.С., Бурцев С.А., Здитовец А.Г., Стронгин М.М.

Аннотация

Одной из актуальных задач при проектировании трубчатых высокотемпературных теплообменных аппаратов замкнутых газотурбинных установок (ЗГТУ) является обеспечение высокого ресурса и надежности (особенно для ЗГТУ с высокотемпературным газоохлаждающим реактором). Главной проблемой при обеспечении требуемого ресурса и надежности теплообменного аппарата является проблема компенсации температурных деформаций. Известны несколько конструкций, удовлетворяющих данному условию: прямотрубный пучок с надежными механическими компенсаторами и компенсационной завивкой (закруткой) по спирали труб кольцевой части трубного пучка, трубный пучок U-образных труб, трубный пучок на основе труб Фильда. Анализ, проведенной в данной работе, показал, что требованиям трубчатого высокотемпературного теплообменного аппарата замкнутых газотурбинных установок в наибольшей степени удовлетворяет трубный пучок на основе труб Фильда, теплообмен в которых происходит двумя трубами, вставленными друг в друга. Однако у теплообменного аппарата на основе трубы Фильда типа "газ-газ" имеется серьезный недостаток - так называемый "паразитный" тепловой поток, который возникает из-за теплообмена между одними и тем же теплоносителем. Это снижает тепловую эффективность теплообменника на 30 ÷ 40 % по сравнению с теплообменным аппаратом противоточной схемы. Поэтому применение теплообменного аппарата на основе трубы Фильда ограничено теплообменниками типа "газ-жидкость" [9], где "паразитный" тепловой поток практически отсутствует и теплообменными аппаратами, где высокая тепловая эффективность не требуется [2,3,18,19]. Проанализированы возможные пути устранения указанного выше недостатка конструкции теплообменного аппарата на основе трубы Фильда [10,12,13,14]. Рассмотрены их достоинства и недостатки. Также проанализированы имеющиеся в литературе методики расчета теплообменного аппарата на основе трубы Фильда, была проведена оценка точности и трудоемкости их расчета с точки зрения инженерной практике.

Год публикации

2005 г.

Объём

51 с.

Научный руководитель

Леонтьев А.И.