Контактных теплообменниках

При сборке длинномерных конструкционных элементов, когда применение соляных ванн или прессов невозможно, целесообразно использовать метод так называемой пайки сопротивлением. В этом процессе припой в виде тонкой фольги помещают между слоями соединения материала, а нагрев осуществляют с помощью контактных сварочных машин.

более 60 типов контактных сварочных машин общего назначения, в том числе более 25 типов точечных, 20 типов стыковых и около 15 типов шовных машин, В последние годы в конструкцию контактных машин внесены значительные изменения, усовершенствована система пускорегулирующей аппаратуры; для изготовления электродов контактных машин начали использовать сплавы повышенной стойкости. Все это дало возможность значительно расширить номенклатуру свариваемых металлов и изделий, повысить прочность и надежность сварных соединений и швов.

Для изготовления электродов применяют медь или медные сплавы. Материалы для электродов контактных сварочных машин (табл. 7) делятся в зависимости от их механических и электрических свойств на три класса.

6. Б л и т ш т е и н А. 3., Плавное регулирование контактных сварочных машин с помощью дросселя в их вторичном контуре, „Автогенное дело" И 10, 1947.

------ для контактных сварочных машин

Машины для пайки электросопротивлением. При пайке электросопротивлением на контактных сварочных кащинах давления, передаваемые электродами, обеспечивают электрический

Родоначальник контактной сварки - английский физик Уильям Томсон (лорд Кельвин), который в 1856 г. впервые применил стыковую сварку. В 1877 г. в США Элиху Томсон самостоятельно разработал стыковую сварку и внедрил ее в промышленность. В том же 1877 г. в России Н.Н.Бенардос предложил способы контактной точечной и шовной (роликовой) сварки. На промышленную основу в России контактная сварка была поставлена в 1936 г. после освоения серийного выпуска контактных сварочных машин.

29. Какие основные опасности существуют при работе на контактных сварочных машинах?

Регулируемые импульсы сварочного тока получают с помощью прерывателей в серийных контактных сварочных машинах, например MLLI-1 или МШК-2002 (К-421М), а также конденсаторными источниками питания с зарядным напряжением 875...900 В и емкостью рабочих конденсаторов 2000...2300 мкФ.

Из псевдосплавов W—Си и W—Ni—Си изготавливают контакты для высоковольтных выключателей, работающих в неокислительной среде или масле, электроды контактных сварочных машин для сварки тугоплавких и цветных металлов, газоохлаждаемые сопла и межэлектродные вставки мощных сварочных, плазмохимических и металлургических плазмотронов. Пористые сопла для сварочных плазмотронов из вольфрамо-медных псевдосплавов с пористостью 50 %, содержащих 10 об. % Си, при токе 200 А в течение 10 мин работы почти не теряют массу, тогда как масса сопел из одного пористого вольфрама уменьшается на 2,2 %. Повышенная стойкость пористых псевдосплавов связана с образованием на рабочих поверхностях пленки оксида меди, защищающей вольфрам.

При массовом производстве применяется также контактная пайка на специальных контактных сварочных машинах. Этот вид пайки применяется для соединения стальных лент.

Из тяжелых сплавов изготавливаются защитные средства от проникающей радиации, а также статические противовесы (эксцентриковые грузы для самозаводящихся часов, компенсационные массы для уравновешивания деталей самолетов и т. д.), динамические противовесы (например, роторов гироскопов), термокомпенсаторы в кремниевых полупроводниковых приборах; электрические контакты масляных выключателей, электроды контактных сварочных машин, электроразрядные устройства, электровысадочный инструмент: кокили для литья под давлением.

В смесительных или контактных теплообменниках процесс передачи тепла осуществляется путем перемешивания теплоносителей между собой. Эти аппараты применяют при кондиционировании воздуха, конденсации пара и т. д. В смесительных теплообменниках тепло передается от пара или газа к воде при их перемешивании.

Перспективной является также схема использования отработавших газов технологических и энергетических агрегатов для подогрева соленой воды в контактных теплообменниках опреснительных установок мгновенного испарения (УМИ) [71].

В контактных теплообменниках разность температур теплообменивающихся сред может достигать долей градуса. В связи с этим степень регенерации приближается к единице: 8р->- 1. Кроме того, контактные аппараты, и в частности

Рис. 5-17. Т — S-диаграмма термодинамического замкнутого цикла ГТУ с высокой степенью регенерации теплоты в контактных теплообменниках

обменников, в которых поверхность теплообмена постоянна и от режима работы практически не зависит, в контактных теплообменниках с насадкой поверхность теплообмена отнюдь не является постоянной. Постоянными являются лишь объем насадки и поверхность ее элементов. А поверхность теплообмена, т. е. поверхность водяной пленки (зеркала), зависит от степени смачиваемости насадки водой. Лишь при полном смачивании всей насадки поверхность теплообмена, если пренебречь влиянием на нее толщины пленки воды, примерно равна поверхности элементов насадки. Степень смачиваемости насадки в зависимости от плотности орошения изменяется в весьма широких пределах — от 10—20 до 100% [9]. Поэтому в той области значений плотности орошения, при которых имеет место неполное смачивание насадки, экспериментально установлено весьма заметное влияние плотности орошения на количество переданного тепла. В некоторых работах это ошибочно объясняется влиянием плотности орошения на коэффициент теплопередачи, хотя, строго говоря, речь идет о влиянии плотности орошения на величину поверхности теплообмена. Иными словами, о значительном влиянии плотности орошения на коэффициент теплопередачи в контактных экономайзерах насадочного типа (и в контактных теплообменниках с насадкой вообще) можно говорить только в случае, если условно считать поверхность теплообмена в них неизменной.

Все вышеизложенное со всей очевидностью свидетельствует о том, что в разных зонах контактной камеры на теплообмен по-разному влияют даже одни и те же факторы: скорость газового потока, геометрические размеры насадки и т. д. Поэтому точное определение коэффициентов теплообмена в контактных теплообменниках вообще и в контактных экономайзерах в частности крайне затруднительно. Для приближенного расчета контактных экономайзеров можно воспользоваться данными по коэффициентам теплообмена, приведенным в гл. II на основании опытов, проведенных НИИСТ.

ных теплообменниках могут быть, в принципе, достигнуты те же параметры уходящих газов, что и в контактных экономайзерах. Процессы охлаждения газов в поверхностных и контактных теплообменниках существенным образом отличаются друг от друга. В поверхностном теплообменнике охлаждение газов происходит сначала при постоянном влагосодержании d=const (прямая АК на рис. 1-2). После достижения газами 100 %-ной относительной влажности (на /—of-диаграмме— после пересечения с кривой ф=100 %) начинается процесс осушения газов путем конденсации из них водяных паров (кривая KL). Точка К, лежащая на пересечении прямой d = const и граничной кривой ф=100%, называется точкой росы. Анализ процесса охлаждения газов в поверхностном теплообменнике показывает, что конденсация водяных паров из газов начинается только после достижения ими точки росы €>

В контактных теплообменниках при условии, если температура воды, контактирующей с газами, ниже точки росы, конденсация влаги из газов начинается и при их температуре, превышающей точку росы. Но интенсивная конденсация паров начинается при температуре газов, близкой к точке росы. При этом с началом конденсации паров из дымовых газов сущест-

венно увеличивается «цена» каждого градуса охлаждения дымовых газов, причем она тем больше, чем выше влагосодержа-ние газов. Это отчетливо видно при анализе зависимости влаго-содержания продуктов сгорания природного газа при их 100 %-ной относительной влажности от температуры уходящих газов (рис. 1-7), а также зависимости потери теплоты с уходящими газами от температуры и относительной влажности газов ф (рис. 1-8). Особенно четко цена глубокого охлаждения газов видна из характера зависимости потери теплоты с уходящими газами от их температуры в конденсационных поверхностных и контактных теплообменниках при противотоке и прямотоке газов и воды, а также при расчете баланса теплоты по высшей теплоте сгорания газа (рис. 1-9). Если для повышения к.и.т. в котле на 1 % в установках без конденсации паров требуется охладить дымовые газы на 15—20 °С (рис. 1-1), то в зоне конденсации паров из дымовых газов для снижения потери теплоты с уходящими газами и соответственно повышения к.и.т. на

Все вышеизложенное со всей очевидностью свидетельствует о том, что в разных зонах камеры по-разному влияют даже одни и те же факторы: скорость газового потока, геометрические размеры насадки и т. д. Поэтому точное определение коэффициентов теплообмена в контактных теплообменниках вообще и в контактных экономайзерах в частности крайне затруднительно.

Успехи в развитии компактных теплообменников привели к созданию сребренных трубчатых конструкций, площадь поверхности теплообмена которых, как и в контактных теплообменниках, составляет на 1 м3 объема аппарата сотни квадратных метров. С другой стороны, коэффициент теплообмена (от Дымовы* газов к поверхности нагрева при глубоком охлаждении их ниже точки росы, сопровождающемся конденсацией из них водяных паров) также существенно выше коэффициентов конвективной теплоотдачи и соизмерим с коэффициентами теплообмена в контактных аппаратах. Вот почему в последние 10— 15 лет все возрастает применение конденсационных поверхностных отопительных водогрейных котлов, а также конденсационных поверхностных экономайзеров, являющихся приставками к существующим и изготавливаемым традиционным поверхностным водогрейным -котлам и служащих I ступенью нагрева обратной воды системы теплоснабжения. Разумеется, в первую очередь речь идет о газовых котлах, хотя в зарубежной практике встречаются конденсационные поверхностные котлы теп-лопроизводительностью до 50—100 Мкал/ч, работающие и на жидком топливе. Судя по предварительным оценкам, поверхностные конденсационные теплообменники могут оказаться вполне конкурентоспособны с контактными и тем более с контактно-поверхностным теплообменниками.