Расчет аппаратов воздушного охлаждения

Аппараты воздушного охлаждения (или АВО) относятся к группе рекуперативных теплообменников. Это значит, что теплообменные процессы протекают в них за счет взаимодействия теплоносителей с рабочей поверхностью.

Охлаждающим теплоносителем в АВО служит воздушный поток. В качестве рабочей поверхности используются оребренные трубы. В связи с этим основными конструктивными элементами аппаратов воздушного охлаждения считаются системы подачи атмосферного воздуха и рабочие поверхности (оребренные трубы). Внутри труб движется охлаждаемый теплоноситель (сжатый природный газ). Высокая интенсивность теплообмена достигается за счет внешнего оребрения труб и как следствие – за счет значительного увеличения поверхности теплообмена.

Предварительный расчет аппаратов воздушного охлаждения помогает установить, какое количество вентиляторов и оребренных труб потребуется для конкретного теплообменника.

Расчет АВО: что учитывается?

Предварительный расчет аппаратов воздушного охлаждения позволяет определить правильный тепловой режим работы АВО.

Тепловой режим определяется за счет расчета температуры газа на выходе из аппарата воздушного охлаждения. (При этом температура газа на входе и газодинамические параметры должны быть известны. )

Но при проведении расчета АВО нужно также учитывать, что в этих агрегатах тепловой и газодинамический режимы тесно связаны. Это значит, что расход газа зависит от температуры внутри АВО, а она в свою очередь зависит от расхода газа. Таким образом, задача расчета АВО становится нелинейной.

Для определения параметров теплового режима используется множество зависимостей, учитываются различные факторов. Учитывается объемный расход газа и воздуха, их плотность и теплоемкость, температура на входе и на выходе. Принимается во внимание коэффициент тепловых потерь и теплопередачи аппарата воздушного охлаждения, а также природного газа и атмосферного воздуха. Учитывается также термическое сопротивление оребренных труб, поверхность теплопередачи, температурные напоры на выходе и входе аппарата воздушного охлаждения. При вычислениях используется также поправочный коэффициент, позволяющий учесть перекрестный ход теплоносителей. При расчете АВО вычисляется также коэффициент теплоотдачи от поверхности оребренных труб. Для этого используется множество зависимостей. В одной из них учитывается высота ребер и шаг между ними, скорость воздушного потока, диаметр труб. В другой зависимости учитывается теплопроводность воздуха, его средняя температура, климатическая вязкость и коэффициент объемного расширения. В расчет берется и температура оребренной трубы.

В целом все методики, которые используются для определения теплового режима работы аппаратов воздушного охлаждения, дают сходные результаты. Каждую из них можно использовать при проведении расчета АВО с условием, если учтены основные погрешности.