Т.К. В межтрубном пространстве режим течения теплоносителя ламинарный, то формула для расчета среднего значения критерия Нуссельта:

= 73,2

Вычисляем коэффициенты теплоотдачи:

Вычисляем коэффициент теплопередачи по, предварительно определив в таблице по средней температуре стенки коэффициент теплопроводности материала стенки λ_ст = 125 Вт/(м·К) и в таблице величину термического сопротивления загрязнений R_заг = 0,0014 (м²К)/Вт.

Для определения среднелогарифмического температурного напора графически изобразим изменение температуры по длине ТОА и определим большую и меньшую разность температуры для противоточной схемы течения теплоносителей:

.

Затем определяем

Из уравнения теплопередачи определяем площадь поверхности теплообмена:

1.5. Уточнение температуры стенки

Так как погрешность превышает 5 %, то возвращаемся к п. 8, где вместо принимаем за среднюю температуру стенки По новым температурам стенки, определяем критерий Прандтля стенки для греющего и нагреваемого теплоносителей - , . После чего расчёт повторяем:

= 73,2

Так как относительная погрешность не превышает 5 %, считаем тепловой расчёт выполненным верно.

При построении графика изменения температуры теплоносителей по поверхности теплообмена необходимо рассчитать три промежуточных точки. Для этого разобьём поверхность теплообмена на четыре примерно равные части по 44,25 м².

Для греющего теплоносителя, учитывая противоточноть ТОА:

Для нагреваемого теплоносителя, учитывая противоточность ТОА:

Для приведённых ниже участках площади:

Рассчитаем соответствующие значения температур:

По определённым площадям и соответствующей температуре строим график изменения температуры теплоносителей.

1.6. Определение конструктивных параметров аппарата.

Предварительно полагая, что рассчитываемый ТОА одноходовой, определяем количество теплообменных трубок:

Здесь как средняя температура греющего теплоносителя.

Определяем длину трубок:

Так как трубки в ТОА не рекомендуется применять более 7 м в длину, то принимаем длину трубок теплообмена – 7 м. Тогда общее количество трубок в аппарате:

Определяем число ходов в ТОА:

Определим диаметр кожуха ТОА.

Принимаем шаг труб

Из таблицы определяем:

Откуда

Тогда получаем:

Округляя до ближайшего стандартного значения окончательно получаем

2.Гидравлический расчет.

Определяем потери давления в трубном пространстве за счёт гидравлического сопротивления.

Коэффициент гидравлического сопротивления при изотермическом течении:

Влияние неизотермичности потока в данном случае несущественно.

2.1 Определение потерь давления на трения и местные сопротивления.

Потери давления вычисляем по формуле:

L – общая длина трубы, т.е. L=

Определяем потери давления на местных сопротивлениях.

Местные сопротивления находим, используя принципиальную схему течения теплоносителей в рассчитываемом ТОА и табличных данных.

Схематическое изображение ТОА:

- входная и выходная камера (удар и поворот);

- вход в трубное пространство и выход из него;

- поворот на 180º из одной секции в другую через промежуточную камеру.

Суммарные местные сопротивления:

Вычислим потери давления:

Потери давления для трубного пространства:

Определяем потери давления в межтрубном пространстве.

Поскольку сопротивление трения составляет ничтожную долю местных сопротивлений, то им пренебрегаем, полагая, что полное сопротивление пучков труб складывается только из местных сопротивлений:

- вход в межтрубное пространство под углом 90º к рабочему потоку;

- выход из межтрубного пространства под углом 90º;

- поворот на 180º через перегородку в межтрубном пространстве.

Число рядов труб по ходу потока определяем как максимальное:

Тогда имеем:

Так как поперечных ходов в данном ТОА – 29, то

Суммарные местные сопротивления:

Определяем потери давления: