4. Основы гидродинамического расчета

КОЖУХОТРУБНЫХ И ПЛАСТИНЧАТЫХ АППАРАТОВ

Гидродинамический расчет теплообменного аппарата в общем случае включает в себя определение гидравлических потерь давления в водяном трубном и межтрубном пространствах аппарата. Под гидродинамическим сопротивлением понимается разность давлений теплоносителя на входе и выходе аппарата.

Полное гидродинамическое сопротивление складывается из сопротивлений трения и местных сопротивлений.

, Па. (28)

Потери давления на преодоление сил трения при течении несжимаемой жидкости в каналах на участке безотрывного движения в общем случае рассчитываются по формуле

, Па, (29)

где - полная длина канала, м;

- гидравлический (эквивалентный) диаметр, м;

- коэффициент сопротивления трения;

- поправка на гидродинамический начальный участок, при наличии перед входом в трубку успокоительного начального участка , при отсутствии успокоительного участка и равномерном распределении скоростей на входе для круглой трубы и для плоского канала;

- средняя плотность жидкости или газа в канале, кг/м³;

- средняя скорость жидкости или газа в канале, м/с.

В практических расчетах поправка обычно не существенна, и потери давления в трубах и каналах определяются по формуле

, Па. (30)

В общем случае величина является функцией числа Рейнольдса и эквивалентной шероховатости поверхности, омываемой теплоносителем.

Для турбулентных режимов наиболее универсальной формулой для определения является формула Альтшуля

, (31)

где - эквивалентная шероховатость трубопровода, мм, характеризует состояние омываемой поверхности; определяют по справочникам и СниП.

Для новых труб, имеющих чистую поверхность (например, для чистых латунных трубок), можно использовать формулу Конакова для определения гидравлически гладких труб:

. (32)

При числах Рейнольдса, находящихся в диапазоне , формула (33) может быть преобразована в формулу Блазиуса

. (33)

При числах - в формулу Шифринсона

. (34)

При ламинарном режиме движения жидкости

. (35)

В теплообменных аппаратах с первоначально гидравлически гладкими трубами возникают дополнительные потери от шероховатости в результате загрязнений. Эти потери учитываются коэффициентом загрязнения труб . Его значения приведены в табл. 5.

Таблица 5