Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
Однако промежуточное охлаждение воздуха связано со значительным усложнением конструктивной схемы, применением дополнительных теплообменных аппаратов и системы водоснабжения, усложнением эксплуатации установки. В процессе эксплуатации сложных ГТУ с несколькими ступенями сжатия отмечались затруднения в компенсации температурных расширений воздухопроводов большого диаметра, повышенные потери давления в воздушном тракте между компрессорами, эрозионный износ облопачивания второго компрессора каплями воды, сконденсировавшейся в воздухоохладителе, загрязнения теплообменной поверхности как по воздушной, так и по водяной стороне.
Несмотря на внешнюю простоту подобных аппаратов и накопленный богатый опыт эксплуатации теплообменников в различных областях техники, применение воздухоохладителей а ГТУ усложняет конструкцию и эксплуатацию всей установки. Поэтому использование схем с промежуточным охлаждением воздуха, очевидно, целесообразно только в том случае, если это связано с существенным технико-экономическим эффектом или вызвано специальными условиями работы установки (ГТУ замкнутого цикла, судовые ГТУ, установки большой мощности и т. п.).
332
ТЕПЛООБМЕННЫЕ ПОВЕРХНОСТИ ВОЗДУХООХЛАДИТЕЛЕЙ
Воздух между компрессорами в стационарных и судовых ГТУ охлаждают путем прокачки воды через теплообменную поверхность аппарата. Попытки использовать для охлаждения атмосферный воздух предпринимаются только в транспортных установках; практическое решение этой задачи достигнуто в автомобильном газотурбинном двигателе 704 фирмы Форд.
Вследствие большой разницы в плотности теплоносителей коэффициент теплоотдачи со стороны воды во много раз превышает коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха. Учитывая большие расходы, воздуха в ГТУ и значительные количества отбираемого в воздухоохладителях тепла, для сокращения размера и массы этих аппаратов в большинстве воздухоохладителей используют трубчатые теплообменные поверхности с оребре-нием по воздушной стороне.
Эксплуатационные характеристики воздухоохладителя связаны с возможностью очистки его по воздушной и водяной стороне. Воздушная сторона при эксплуатации аппарата в принципе загрязняться не должна, но опыт работы показывает, что в воздухе часто содержатся масляные пары, заносимые в воздухоохладитель из окружающей атмосферы, из воздушных фильтров или переднего подшипника компрессора и осаждающиеся вместе ¦с содержащейся в воздухе пылью на внешней стороне трубок.
В практике эксплуатации газотурбинных установок наблюдались также случаи коррозии внешней поверхности трубок из-за попадания во входной тракт компрессора выпускных газов турбины, содержащих окислы серы. В воздухоохладителе окислы серы в сочетании с конденсирующейся влагой образовывали серную кислоту, разъедающую медные ребра и трубки.
Профильные трубы можно чистить мягкими капроновыми или волосяными ершами при продольном их перемещении; эта операция весьма трудоемка и не во всех случаях обеспечивает необходимое качество очистки — особенно на участках с малым радиусом (например, в кормовой части каплеобразных труб). Мягкие илистые отложения иногда удается удалить, промывая теплообменники водой под высоким давлением. Хороший эффект дает введение в водяную струю мелких частиц песка, однако при этом могут повреждаться внутренние поверхности трубы. В последние годы разработано устройство для очистки отложений водой под давлением до 840 кГ/см2. Используют также химические способы очистки трубок.
Однако несмотря на применение различных способов очистки профильных труб, использование последних требует определенной чистоты охлаждающей воды и установки фильтров и очистительных сооружений. Поэтому при выборе типа теплообменной поверхности для воздухоохладителей должны также учи-
333
тываться конкретные условия эксплуатации газотурбинных установок.
В воздухоохладителях ГТУ нашли применение трубчатые поверхности теплообмена с поперечным пластинчатым оребрением.
Проволочное петлевое оребрение трубчатых поверхностей (рис. 246) используется широко в воздухо- и газоохладителях электрических генераторов, а также в воздухоохладителях газотурбинных установок (Ленинградский металлический завод, фирма Метро — Виккерс и др.).
Значительным преимуществом трубок с проволочным петлевым оребрением перед другими типами оребренных трубок яв-
ч)
Рис. 246. Оребренные трубы:
а — плоская с пластинчатым оребрением; б — с проволочным петлевым ореи-рением; в — с цельным спиральным оребрением
ляется возможность механизации и автоматизации процесса их изготовления. Технология изготовления подобных трубок освоена на многих заводах.
При использовании такой поверхности для воздухоохладителей ГТУ основная трудность заключается в компоновке трубчатого пучка. При высокой эффективности, подобные поверхности обладают значительными гидродинамическими сопротивлениями, поэтому для обеспечения приемлемых потерь давления по воздушной стороне трубный пучок должен иметь малую глубину по ходу воздуха и большие размеры по фронту, даже при сравнительно малых абсолютных объемах трубного пучка. Это в. значительной степени ограничивает применение воздухоохладителей подобного типа не только в транспортных, но и в стационарных газотурбинных установках.
