Охлаждение конструктивных элементов высокотемпературных установок

В высокотемпературных установках многие конструктивные элементы находятся в зонах высоких температур, и надежная их работа обеспечивается системами принудительного охлаждения. Различают водяное и испарительное охлаждение.

Рис. 33. Схемы водяного охлаждения конструктивных элементов:

1 – теплообменная поверхность; 2 – насос; 3 - циркуляционный насос;

4 – подпиточный насос; 5 - градирня

Водяное охлаждение осуществляется либо проточной, либо по оборотной схемам (рис. 32). Температура воды на выходе не должна превышать ~40 °С из–за опасности образования накипи. Незначительный нагрев воды (на 10-15 °С) требует очень большого расхода воды. По конструктивным признакам можно выделить два типа охлаждаемых элементов: коробчатые и трубчатые. В полых коробчатых элементах скорость движения потока в несколько раз ниже, чем в подводящих теплоноситель трубах. При охлаждении коробчатых элементов коэффициент теплоотдачи от стенки к воде не зависит от скорости воды и может быть рассчитан по формуле

, (60)

где - разность температур стенки охлаждаемого элемента и воды.

При охлаждении водой трубчатых элементов коэффициент теплоотдачи рассчитывается как

. (61)

Для воды l @ 64,8 Вт/(м²×К); =3,54; r = 988,1 кг/м³; m = 676,9×10^-4 Н/м; = 0,685×10^-4 (при Р = 1×10⁵ Па, t = 50 °С). Тогда для трубы 57/3 внутренний диаметр равен и при скорости число Рейнольдса составит , а коэффициент теплоотдачи Вт/(м²×К).

Следует отметить следующие недостатки водяного охлаждения:

1. Низкая температура охлаждающей воды исключает возможность использования теплоты, уносимой водой (воду сбрасывают в канализацию либо охлаждают в градирнях).

2. Большие расходы воды, до 500 т/ч на 1 агрегат.