Описание конструкции теплообменника

Теплообменник конструктивно состоит из теплообменных панелей в количестве 13 штук, внутри панелей циркулирует вода, подаваемая снизу вверх. Вода проходит по каналам зигзагообразной траектории сечением 6 х 90 мм.

Плоскость в которую загружается и охлаждается песок, образованна многочисленными ячейками сечением 20 х 20 мм., эти ячейки конструктивно образованны за счет оребрения водоохлаждаемых панелей. Само оребрение имеет волнообразный профиль. Высота охлаждаемых полостей с песком составляет 840 мм., масса кварцевого песка, засыпанного в теплообменник составляет 150 кг.

Оребренные водоохлаждаемые панели смонтированы внутри металлического каркаса теплообменника (сечение в плане – 391 х 392мм), на внешней стороне каркаса размещены прямоугольные коллектора с водой (нижний коллектор для холодной воды, а верхний для горячей), в коллектора ввариваются все водоохлаждаемые панели.

конструкция теплообменника

Ниже прилагается протокол проведения испытаний теплообменника, но необходимо отметить следующее:

испытания осуществлялись циклически в 3 этапа, т.е. работали по схеме : засыпка горячим песком теплообменника – выдержка в течении 90с. – опорожнение теплообменника и т.д.

По изложенному методу охлаждение песка в литейном производстве не осуществляется, как правило процесс охлаждения реализуется по методу « песочные часы». Теплообменный процесс должен идти непрерывно , а именно песок постоянно соприкасается с теплообменными поверхностями, опускаясь сверху вниз, а охлаждающая вода постоянно подается в панели и зигзагообразно двигается снизу вверх.

Расчет кондуктивного теплообменника с оребренными панелями для теплообмена «Вода-кварцевый песок»

Расчет теплообменника с оребренными панелями

Таблица сравнения опытных данных с расчетными

ДанныеВремя выдержки, секТемпература Н2О на входеТемпература песка на входеТемпература Н2О на выходеТемпература песка на выходеРасход воды м3/чРасход песка м3/ч
Расчет90217551,349,10,73,1
Опыт90217549500,54

Таблица сравнения теплообменника ОПТ с аналогом

Расход воды м3/чГеометрический объём м3Энергопотребление, кВТ
ОПТ0,513
Аналог34,086,615

Выводы:

Охлаждение «горячего» кварцевого песка водой посредством оребренных панелей теплообменника показало себя с очень хорошей стороны. Сравнивая расчетные данные с опытными видно, что в практике теплообменник достигает лучших показателей при меньших затратах. Для внедрения теплообменников такого типа в производство необходимо делать их в вертикальном исполнении в 3 яруса по высоте(Чертеж № ФТ 02.01.00.000СБ), потому что процесс охлаждения песка в литейном производстве осуществляется непрерывно. Сравнивая ОПТ с аналогами необходимо отметить, что:

  • Геометрический размер ОПТ в 6 раз меньше
  • Потребление воды меньше в 60 раз
  • Энергопотребление в 5 раз меньше
  • Потребление вентиляторного воздуха отсутствует