Паровые и водогрейные котлы с гофрированными жаровыми трубами серийно выпускают предприятия Германии, Франции, Польши, Румынии, Болгарии, Индии.
Однако в России в 60-е…70-е годы котлы с гофрированными жаровыми трубами практически были сняты с производства, а технология изготовления гофрированных жаровых труб не получила дальнейшего развития.
Только в последние годы стали внедрятся новые технологии и устанавливаться европейские станки для изготовления жаротрубных котлов таких как: роботизированные сварочные комплексы, машины плазменной резки , фланжировочные станки, в том числе и станки для изготовления гофрированных труб. Так на заводе ОМЗИТ (котлы под маркой «Лаварт») освоили выпуск гофрированных жаровыж труб для паровых и водогрейных котлов, удовлетворяющие требованиям Российского котлонадзора.
История появления гофрированной трубы
В 1877 году Самсон Фокс из Лидс-Фордж разработал и запатентовал гофрированную трубу Fox. Это была первая гофрированная топка котла.
В 1902 году под руководством Самсона Фокса Дэниел Барнс Морисон разработал и запатентовал гофрированную топку Морисона. Так родилась «Труба Морисона».
Изобретение гофрированной топки Фокса и трубы Морисона сделало котлы более безопасными.
Гофрированная топки была прочнее, могла расширяться и сжиматься лучше, чем негофрированная топка, а также имела большую поверхность нагрева для лучшей теплопередачи.
Применение изобретения означала меньшую вероятность взрыва котла.
Гофрированная форма жаровой трубы обеспечивает значительное увеличение площади нагрева, по сравнению с гладкой, что определяет важное преимущество в отношении поглощения лучистой энергии сжигаемого топлива и ее теплоотдачи. Кроме того гофрированная жаровая труба имеет несравненно большую сопротивляемость наружному давлению среды в котле и выполняет функции компенсатора (демпфера), обеспечивающего компенсацию возникающих при нагревании термических осевых перемещений трубы.
Кольцевые гофры на поверхности жаровой трубы могут располагаться отдельными единицами на определенном расстоянии друг от друга (система Броуна-Холмса) или непрерывно. Отдельное расположение гофры значительно усиливает сопротивление наружному давлению. Однако эластичность трубы в осевом направлении лучше у труб с непрерывными гофрами.
В жаровых трубах с непрерывными гофрами профиль гофр может быть задан по типу систем Фокса, Морисона, Пуверса или Дейтона .
В трубе системы Фокса гофры имеют очертание синусоид, расстояния между центрами которых составляет 151мм. Эти трубы оказывают сильное сопротивление наружному давлению пара и имеют весьма хорошую эластичность в осевом направлении трубы. Благодаря повышенному сопротивлению появляется возможность уменьшения толщины стенки по сравнению с гладкой жаровой трубой того же среднего диаметра и при том же давлении. В результате этого гофрированная труба Фокса по массе почти не отличается от гладкой трубы того же диаметра.
В трубе Морисона гофры имеют особое очертание благодаря чередованию закруглений с малыми и большими радиусами кривизны. Вершины гофр с малым радиусом обращены в сторону воды, а более плоских гофр обращены к огню. Круто закругленные гофры значительно усиливают сопротивление наружному давлению пара, а широкие и сравнительно мелкие впадины гофр, обращенные к огню, уменьшают накопление накипи, что способствует улучшению их очистки.
Гофрированные трубы с профилем Пурвеса имеют достаточную устойчивость к внешнему давлению, однако обладают сравнительно меньшей эластичностью в осевом направлении. Гофрированные трубы с профилем Дейтона имеют практически те же характеристики, что и трубы Фокса и Морисона, их изготавливают на машиностроительных фирмах ФРГ.
Продолжительность интенсивной эксплуатации гофрированной жаровой трубы при правильной эксплуатации котла составляет 15…20 лет, а долговечность самих котлов достигает 40.. .50 лет.
Преимущества гофрированной топки
В целом, использование гофрированной пламенной трубы в жаротрубных котлах дает ряд преимуществ, в том числе улучшенную теплопередачу, структурную целостность, устойчивость к тепловым нагрузкам, эффективность сгорания и компактную конструкцию. Эти преимущества делают гофрированные трубы популярным выбором для повышения производительности и надежности жаротрубных котлов.
1 УЛУЧШЕННАЯ ТЕПЛОПЕРЕДАЧА
Гофры или выступы на поверхности жаровой трубы увеличивают площадь поверхности, доступную для теплопередачи. Эта конструктивная особенность обеспечивает более эффективную передачу тепла от горячих газов к воде, что приводит к повышению эффективности котла.
2. УЛУЧШЕННАЯ СТРУКТУРНАЯ ЦЕЛОСТНОСТЬ
Гофрированная форма топки обеспечивает дополнительную прочность и жесткость конструкции котла. Это помогает котлу выдерживать высокое давление и термические нагрузки во время работы, повышая его долговечность и надежность.
3. ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ТЕРМИЧЕСКОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Гофрированная конструкция помогает снизить тепловое напряжение, позволяя расширять и сжимать материал топки, не вызывая повреждений. Эта особенность способствует долговечности котла и сводит к минимуму риск поломки конструкции.
4. УЛУЧШЕННОЕ СГОРАНИЕ
Форма гофрированной пламенной трубы способствует лучшему смешиванию топлива и воздуха, что приводит к повышению эффективности сгорания. Это может привести к снижению расхода топлива и уменьшению выбросов, что делает котел более экологически чистым.
5. КОМПАКТАЯ КОНСТРУКЦИЯ
Гофрированные печи позволяют создать более компактную конструкцию котла по сравнению с традиционными плоскими печами. Эта функция экономии места является преимуществом, особенно в приложениях, где пространство ограничено.
Изготовление гофрированных труб
Высокие температуры приводят к деформации стали, чтобы в дальнейшем выдерживать высокое давление пара многие котло-производители используют гофрированные пламенные трубы
Технологический процесс поперечного гофрирования обкаткой включает операции обкатки (гофрирования) и обработки торцев элемента под монтаж.
Заготовка под обкатку, выполненная по традиционному технологическому процессу представляет собой обечайку с одним или несколькими продольными сварными швами. Вид обработки сварных швов и термообработки выбирают в зависимости от марки и метода сварки.
Гофрообразование обкаткой осуществляется за счёт того, что гофры постепенно выдавливаются, сближаясь под действием нескольких свободновращающихся профильных роликов, часть которых имеет возможность возвратно-поступательного движения или только в осевом или в осевом и радиальном направлениях одновременно, а заготовка деформируется как в сторону увеличения так и в сторону уменьшения исходного диаметра.
На Рис. показан специальный станок, с помощью которого образуются гофры на стальных трубах, с нагревом токами высокой частоты . На установленную в центрах станка трубу надевают индуктор и передвигают его на тот участок трубы, где нужно получить гофр. Под действием тока небольшой участок трубы нагревают до требуемой температуры сжатие нагретой части трубы прессом и по ней образуется гофр-складка., затем производят осевое сжатие нагретой части трубы прессом. В результате выполнения этого перехода на трубе образуется складка-гофр.
