tuburi termice

Upload: caldare-ioan

Post on 02-Apr-2018

254 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • 7/27/2019 TUBURI TERMICE

    1/36

    CURSUL NR.

    TUBURI TERMICE

  • 7/27/2019 TUBURI TERMICE

    2/36

    Tubul termic

    Tubul termic este o incint etan (celmai des sub form de eav nchis la celedou capete) care conine un lichid nechilibru cu vaporii si, n absena total aaerului sau a altui gaz.

  • 7/27/2019 TUBURI TERMICE

    3/36

    Elementele ce alctuiesc tubultermic

    Elementele ce alctuiesc tubul termic sunt:tubul,

    fluidul de lucrui

    umplutura capilar, acolo unde estecazul

  • 7/27/2019 TUBURI TERMICE

    4/36

    Tuburile termice

    Dup modul de rentoarcere acondensatului n zona vaporizatorului,tuburile termice tuburile termice pot fi:

    cu umplutur capilar, sau

    gravitaionale (termosifoane)

  • 7/27/2019 TUBURI TERMICE

    5/36

    Tub termic cu umplutur capilar

  • 7/27/2019 TUBURI TERMICE

    6/36

    Tub termic cu umplutur capilar

  • 7/27/2019 TUBURI TERMICE

    7/36

  • 7/27/2019 TUBURI TERMICE

    8/36

    Tub termic gravitaionale (termosifoane

  • 7/27/2019 TUBURI TERMICE

    9/36

    Clasificarea tuburilor termice

    n funcie de temperatura de lucru, acestea seclasific n:

    tuburi termice de joas temperatur(-2 -+60 C),care au ca fluid de lucru ageni frigorifici sau aceton,

    tuburi termice de medie temperatur(60 - 250 C),cefolosesc apa ca agent de lucru,

    tuburi termice de nalt temperatur(250-400 C) auca fluid de lucru mercur ul, i

    tuburi termic e de foarte nalt temperatur(peste400 C),care folosesc ca agent de lucru metale lichide(sodiu, potasiu, litiu).

  • 7/27/2019 TUBURI TERMICE

    10/36

    ALEGEREA FLUIDULUIINTERIOR

    Temperatura de lucru dicteaz presiuneainterioar, fluidul n interiorul tubului fiind lasaturaie.

    Din acest punct de vedere se va urmri cas nu se coboare sub 0,1 bar i s nu sedepeasc presiunea de 30-40 bar.

  • 7/27/2019 TUBURI TERMICE

    11/36

  • 7/27/2019 TUBURI TERMICE

    12/36

    ALEGEREA MATERIALULUITUBULUI

    ntre materialul din care este executat tubul ifluidul interior nu trebuie s se produc absolutnici o reacie chimic sau aciune coroziv,acestea putnd avea efecte negative, mergnd

    pn la blocarea circulaiei n tub. De exemplu apa este incompatibil cu oelulinoxidabil, la temperaturi peste 100C putndavea loc o reacie cu degajare de hidrogen,care, chiar n cantitate foarte mic, va blocafuncionarea tubului termic prin perturbareaprocesului de condensare datorit prezeneiunui gaz necondensabil

  • 7/27/2019 TUBURI TERMICE

    13/36

  • 7/27/2019 TUBURI TERMICE

    14/36

    ALEGEREA TIPULUI DEUMPLUTUR

    Pentru tuburile termice au fost ncercate, de ctreconstructori i cercettori numeroase tipuri de umpluturi.De la cele mai simple sub forma unei pnze metalice,pn la cele complexe care combin nervurile interioare

    cu umplutura de pnz metalic. Cele mai multe tuburi termice utilizate n schimbtoarelede cldur utilizeaz termosifonul i au doar nervuritriunghiulare joase la interior, n scopul intensificriitransferului de cldur la fierbere i condensare i mai

    puin pentru favorizarea circulaiei condensatului.

  • 7/27/2019 TUBURI TERMICE

    15/36

  • 7/27/2019 TUBURI TERMICE

    16/36

  • 7/27/2019 TUBURI TERMICE

    17/36

    CALCULUL TERMIC AL SCHIMBATOARELOR CU

    TUBURI TERMICE

    ntr-un schimbtor de cldur tuburile termicesunt amplasate ntr-un fascicul meninut la mijlocde o plac central care desparte aparatul ndou zone, una prin care circul agentul primarcare cedeaz cldur vaporiznd agentul delucru i alta n care agentul secundar primetecldur de la agentul de lucru care condenseaz.

    n cazul n care agenii termici sunt gazesuprafaa exterioar a tubului termic se extindede obicei, prin nervurare.

  • 7/27/2019 TUBURI TERMICE

    18/36

  • 7/27/2019 TUBURI TERMICE

    19/36

    Pentru calculul schimbtoarelor decldur cu tuburi termice se

    descompune aparatul n schimbtoareelementare. Fiecare tub termic este considerat ca un

    ansamblu de dou schimbtoare cuplate (un

    vaporizator i un condensator), n care fazade vapori are aceeai temperatur. Se consider de asemenea, c tuburile termice

    de pe acelai rnd (pe aceeai perpendicular

    pe curgere) au aceeai temperatur, lundu-sen calul pentru un rnd un singur tub termic cusuprafaa de schimb de cldur egal cusuprafaa tuturor tuburilor de pe un rnd.

  • 7/27/2019 TUBURI TERMICE

    20/36

    Metoda prevede urmtoarele etape succesive de calcul:

    F determinarea coeficienilor globali de schimb decldur pentr

    vaporizatorul i condensatorul fiecrei celule; Fdeterminarea prin metoda e-NTC a temperaturilorcelor do

    ageni termici la ieirea din fiecare celul; Fdeterminarea temperaturilor agenilor termici laieirea di

    ansamblul schimbtorului de cldur (calcul prinmetod

    matricial); F verificarea cmpului de temperaturi nfiecare tub termic

    stabilirea fluxurilor termice transmise de fiecarecelul i d

    ansamblul schimbtorului.

  • 7/27/2019 TUBURI TERMICE

    21/36

  • 7/27/2019 TUBURI TERMICE

    22/36

    UTILIZAREA SCHIMBTOARELOR DE CLDUR CUTUBURI TERMICE

    Avantaje :

    Etaneitate foarte bunntre cele dou fluide, existndun singur perete recuperator ntre ele care se poateetana foarte bine prin sudur.

    Fiabilitate ridicat a aparatului care conine un

    numr mare de tuburi, iar nefuncionarea unuiainflueneaz n foarte mic msur performaneleaparatului i n orice caz nu pericliteaz funcionarea lui.

    Comportare foarte bun la dilatare, tuburile termicefiind libere la cele dou capete.

    Suplee n concepie datorat faptului c tuburilesunt independente (neracordate ntre ele, putndu-sealege orice geometrie de aezare a lor.

  • 7/27/2019 TUBURI TERMICE

    23/36

    Avantaje :

    Eficiena ridicat datorit coeficienilor mari de transfer de cldurinteriori (fierbere i condensare) i a posibilitii de extindere asuprafeei exterioare de transfer de cldur prin nervurare.

    Pierderi de presiune reduse, agenii termici circulnd peste unfascicul de evi, care creeaz pierderi de presiune mai mici dect ncazul curgerii lor prin interiorul evilor.

    Supleea n concepie i posibilitatea nervurrii lor exterioare aufcut ca schimbtoarele cu tuburi termice s fie utilizate carecuperatoare de cldur pentru prenclzirea aerului de ardere lacuptoarele industriale.

    Un alt domeniu unde aceste aparate i-au gsit o larg utilizare esten climatizare unde se folosesc tuburi termice ieftine din aluminiu

    umplute cu fluide frigorifice, ncadrate la exterior n nervuri plane totdin aluminiu. Datorit posibilitii asigurrii unei etaneiti perfecte

    schimbtoarele cu tuburi termice sunt utilizate n unele aplicaii dinindustria chimic i nuclear.

  • 7/27/2019 TUBURI TERMICE

    24/36

    . UTILIZAREA SCHIMBTOARELOR DECLDUR CU TUBURI TERMICE

    Schimbtoarele de cldur cu tuburi termice au o serie de avantaje fa de

    celelalte tipuri de schimbtoare care au determinat utilizarea lor n anumitedomenii.

    Dintre principalele lor avantajese pot meniona [5,3]: Etaneitate foarte bun ntre cele dou fluide, existnd un singur perete

    recuperator ntre ele care se poate etana foarte bine prin sudur.

    Fiabilitate ridicat a aparatului care conine un numr mare de tuburi, iarnefuncionarea unuia influeneaz n foarte mic msur performaneleaparatului i n orice caz nu pericliteaz funcionarea lui.

    Comportare foarte bun la dilatare, tuburile termice fiind libere la cele doucapete.

    Suplee n concepie datorat faptului c tuburile sunt independente(neracordate ntre ele, putndu-se alege orice geometrie de aezare a lor).

    Eficiena ridicat datorit coeficienilor mari de transfer de cldur interiori(fierbere i condensare) i a posibilitii de extindere a suprafeei exterioarede transfer de cldur prin nervurare.

    Pierderi de presiune reduse, agenii termici circulnd peste un fascicul deevi, care creeaz pierderi de presiune mai mici dect n cazul curgerii lorprin interiorul evilor.

  • 7/27/2019 TUBURI TERMICE

    25/36

    Recuperatoare de cldur pentru prenclzirea aeruluide ardere la cuptoarele industriale (fig. 5.12).

  • 7/27/2019 TUBURI TERMICE

    26/36

    Utilizare este n climatizare Un alt domeniu unde aceste aparate i-au gsit o larg utilizare este n climatizare unde se

    folosesc tuburi termice ieftine din aluminiu umplute cu fluide frigorifice,ncadrate la exterior n nervuri plac tot din aluminiu.

    Datorit posibilitii asigurrii unei etaneiti perfecte, schimbtoarele cu tuburi termice suntutilizate n unele aplicaii din industria chimic i nuclear.

    Ca urmare a dezvoltrii foarte puternice a industriei electronice din ultimii ani i a frecvenelor totmai mari de lucru a unor componente electronice (cipseturi,

    microprocesoare, procesoare grafice, etc.) s-au cutat noi tehnologii de rcire a acestora.

    Una din aceste opiuni, este utilizarea tuburilor termice care realizeaz transferuri termicefoarte bune n comparaie cu rcirea clasic cu radiatoare, datorit coeficienilor de convecieridicai ai proceselor de vaporizare i condensare.n figura 5.13 este prezentat un rcitorpentru microprocesoare bazat pe tuburi termice.

    Deasupra microprocesorului este montat vaporizatorul, n care, sub aciunea cldurii degajatede componenta electronic are loc vaporizarea lichidului din tubul termic.

    La extremitatea cealalt a tubului are loc condensarea vaporilor, proces termic ce poate fiintensificat prin montarea unui ventilator.

    Ca fluide de lucru n interiorul tuburilor se folosete amoniacul, etanolul sau chiar apa.

  • 7/27/2019 TUBURI TERMICE

    27/36

    Racitor cu tuburi termice pentrumicroprocesoare

  • 7/27/2019 TUBURI TERMICE

    28/36

  • 7/27/2019 TUBURI TERMICE

    29/36

  • 7/27/2019 TUBURI TERMICE

    30/36

  • 7/27/2019 TUBURI TERMICE

    31/36

  • 7/27/2019 TUBURI TERMICE

    32/36

  • 7/27/2019 TUBURI TERMICE

    33/36

  • 7/27/2019 TUBURI TERMICE

    34/36

  • 7/27/2019 TUBURI TERMICE

    35/36

  • 7/27/2019 TUBURI TERMICE

    36/36