Кожухотрубчатые теплообменные аппараты (стр. 3 из 6)

По полученным значениям коэффициентов P и R определяем поправочный коэффициент

([5]).

Поверхностная плотность теплового потока, Вт/м², ([7]):

(1.28)

(Вт/м²)

Из основного уравнения теплопередачи определяется необходимая поверхность теплообмена, м², ([7]):

(1.29)

(м²)

По рассчитанной площади и заданному диаметру труб выбирается стандартный теплообменный аппарат ([1]):

Параметры кожухотрубчатого теплообменника сварной конструкции с неподвижными трубными решетками (ГОСТ 15118-79,ГОСТ 15120-79,ГОСТ 15122-79).

Таблица 1

Диаметр кожуха, мм	Диаметр труб, мм	Число ходов	Общее число труб, шт.	Поверхность теплообмена(в м2) при длине труб, м	Площадь сечения потока 10-2 м2	Площадь сечения одного хода по трубам, 10-2 м2
					В вырезе перегородок	Между перегородками
				3
400	20×2	2	166	31	1,7	3	1,7

Пересчитываются скорости движения и критерий Рейнольдса для греющего и нагреваемого теплоносителей, м/с, ([7]):

(1.30)

(м/с)

(1.31)

(м/с)

где

– площадь сечения одного хода по трубам, м², (м²)

– площадь сечения межтрубного пространства между перегородками, м², (м²)

(1.32)

(1.33)

1.5 Конструктивный расчет теплообменного аппарата

Определяется число труб в теплообменнике, ([7]):

(1.34)

(шт.)

где

– площадь поверхности теплообмена стандартного теплообменника, м², (м²);

– длина труб одного хода стандартного теплообменного аппарата, м, (м).

По условию трубы по сечению трубной решетки расположены по вершинам равносторонних треугольников. Количество трубок, расположенных по сторонам большего шестиугольника, ([7]) :

(1.35)

(шт.)

Количество трубок, расположенных по диагонали шестиугольника, ([7]):

(1.36)

(шт.).

Число рядов труб, омываемых теплоносителем в межтрубном пространстве, приближенно можно принять равным 0,5 · b , т.е., ([7])

(1.37)

Для стандартных труб с наружным диаметром

равным 20мм, размещенных по вершинам равносторонних треугольников, при развальцовке принимают шаг между трубами ([7], стр.12) :

t = (1,3

1,6) ,

t = 1,4·20 = 28 (мм)

Рассчитанную величину шага между отверстиями в трубной решетке сравнивают со стандартными значениями ([1])

Внутренний диаметр кожуха двухходового теплообменника, мм, ([7]):

(1.38)

(мм)

где

– коэффициент заполнения трубной решетки, принимается равным 0,6 – 0,8.

1.6 Определение температуры поверхности стенок трубы

Термическое сопротивление теплоотдачи от греющего теплоносителя к поверхности загрязнений, (м²· К)/Вт, ([7]):

(1.40)

((м²· К)/Вт)

Термическое сопротивление слоя отложений со стороны греющего теплоносителя, (м²· К)/Вт, ([7])

(1.41)

((м²· К)/Вт)

где

– тепловая проводимость слоя отложений со стороны греющего теплоносителя ([1]), ((м²· К)/Вт).

Термическое сопротивление стенки трубы, (м²· К)/Вт, ([7]):

(1.42)

((м²· К)/Вт)

где

– толщина стенки трубки, м, (м);

– коэффициент теплопроводности стенки, Вт/м·К, (Вт/м·К).

Термическое сопротивление слоя отложений со стороны нагреваемого теплоносителя, (м²· К)/Вт, ([7]):

(1.43)

((м²· К)/Вт)

где

– тепловая проводимость слоя отложений со стороны нагреваемого теплоносителя, Вт/(м²· К), ([1])

(Вт/(м²· К))

Термическое сопротивление теплоотдачи от стенки загрязнений к нагреваемому теплоносителю, (м²· К)/Вт, ([7], формула 1.44):

((м²· К)/Вт)

Аналитически температура стенок трубы определяется по формулам, ([7], формулы 1.45, 1.46):

(ºС)

(ºС)

Для проверки температуру стенки определим графическим способом, ([7], рис П.1.4).

Рис.4. Графический способ определения температуры поверхности стенки трубы со стороны греющего и нагреваемого теплоносителей

1.7 Гидравлический расчет теплообменника

Целью гидравлического расчёта является определение величины потери давления теплоносителей при их движении через теплообменный аппарат.

Полное гидравлическое сопротивление при движении жидкости в трубах теплообменного аппарата определяется выражением, Па, ([7]):

(1.47)

где

– гидравлическое сопротивление трения, Па, ([7]);

– потери давления, обусловленные наличием местных сопротивлений; складываются из сопротивлений, возникающих в связи с изменением площади сечения потока, обтекания препятствий, Па, ([7]);

(1.48)

(Па)

где

– коэффициент трения, ([7]);

z – число ходов теплоносителя по трубному пространству, z=2.