3.5. 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   64,8 Вт/(м²К); =3,54; = 988,1 кг/м³;  = 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 скоростичисло Рейнольдса составит, а коэффициент теплоотдачиВт/(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.

Испарительное охлаждение

Сущность испарительного охлаждения (рис. 34) заключается в охлаждении конструктивных элементов печей химически очищенной водой, причем отводимая от конструктивных элементов теплота затрачивается на испарение воды.

Рис. 34. Схема испарительного охлаждения: