Исследование влияния турбулизаторов на параметры работы котла змеевикового типа

Аннотация

Современные производители разработали прямоточный паровой котёл на основе котла КПА-500 и применяют его в составе нефтепромысловых установок для отпаривания, распаривания какого-либо оборудования или же в транспортабельных котельных установках. В данной статье рассмотрены варианты модернизации парового прямоточного котла путём установки турбулизаторов-лопаток. Проведён анализ похожих работ с применением тубулизаторов более сложной формы, выявлены недостатки рассмотренных конструкций. Изучены два варианта турбулизаторов и выявлены положительное и отрицательное влияние каждого на параметры прямоточного котла змеевикового типа. По результатам использованных методов исследования аэродинамической составляющей потока рабочего тела в прямоточном паровом котле были вычислены средняя скорость потока, температура на выходе из центрального газохода котла, потери напора на один турбулизатор, а также критерий Рейнольдса, характеризующий характер течения газовой среды. Для нагреваемого в змеевике теплоносителя были вычислены критерий Нуссельта, коэффициенты теплоотдачи и теплопередачи в котле оригинальной конструкции и при установке турбулизаторов предложенных вариантов. В среднем, прирост теплотехнических показателей, таких как теплоотдача и теплопроводность, скорость и температура на выходе котла составил от 1,3 до 3,4 %. Однако прирост значения критерия Рейнольдса относительно оригинальной конструкции составил при этом 9,2 %. Для визуализации полученных результатов построены графики изменения коэффициентов и критериев для каждой среды, на которых виден рост характеристик прямоточного парового котла. Новые турбулизаторы благодаря своей форме изменили направление потока с параллельного осевому сечению на движение по касательной к внутренней поверхности змеевика. Такое решение позволило улучшить теплотехнические показатели парового прямоточного котла змеевикового типа.