2. Расчет геометрических параметров

Площадь проходного сечения патрубков

; . (3.1)

Гидравлический диаметр каналов в трубной и в межтрубной полостях

; . (3.2)

Расстояние между осями труб в поперечном и продольном направлениях:

; . (3.3)

Длина теплообменника с трубными досками

. (3.4)

Площадь фронтального сечения трубной полости

. (3.5)

Величина максимального расстояния от первого ряда труб до последнего

. (3.6)

Число рядов труб в половине теплообменника (округлить до целого)

N_p= R_max/x₄+1. (3.7)

Расстояние от оси первого до оси последнего ряда

R_м=(N_p-1)x_4. (3.8)

Если R_м больше R_max, то принимается

N_p=N_p-1. (3.9)

Расстояние от оси ОУ теплообменника до оси I–го ряда труб (I=1-N_p)

z(I)=z(1)+x₄(I-1). (3.10)

Длина половины хорды I–го ряда труб

. (3.11)

Количество труб в нечетных рядах (в половине ряда)

, (I=1, 3, 5…). (3.12)

Количество труб в четных рядах (в половине ряда)

, (3.13)

(I=2, 4, 6…).

Полное количество труб в четных рядах (в половине теплообменника)

. (3.14)

Полное количество труб в нечетных рядах (в половине теплообменника)

. (3.15)

Количество труб в теплообменнике

(3.16)

Площадь поверхности теплообмена в трубной полости

. (3.17)

Площадь поверхности теплообмена в межтрубной полости

. (3.18)

Площадь фронтального сечения в межтрубной полости

. (3.19)

Площадь для прохода теплоносителя в межтрубной полости в I-том ряду труб

. (3.20)

Сечение площади ля прохода теплоносителя в межтрубной полости

. (3.21)

Площадь для прохода теплоносителя в трубной полости

. (3.22)

3. Тепловой расчет

При выполнении поверочного расчета в нулевом (начальном) приближении принимается, что температура теплоносителя на входе из трубной полости равна температуре на входе в межтрубную полость

. (3.23)

Средняя температура теплоносителя в трубной полости

. (3.24)

По определяются теплофизические свойства теплоносителя при средней температуре: (см. приложение).

Потребная тепловая нагрузка в теплообменнике

. (3.25)

В нулевом (начальном) приближении принимается, что температура теплоносителя на выходе из межтрубной полости равна температуре теплоносителя на входе в трубную полость

(3.26)

Вычисляется средняя температура теплоносителя в межтрубной полости

. (3.27)

По определяются теплофизические свойства: (см. приложение).

Уточняется температура теплоносителя на выходе из межтрубной полости

. (3.28)

Если выполняется условие (3.29)

то принимается и расчет повторяется с формула (3.26).

Вычисляются водяные эквиваленты теплоносителей в трубной и межтрубной полостях

. (3.30)

Вычисляются наименьшая и наибольшая из величин и .

Вычисляется отношение водяных эквивалентов

. (3.31)

Вычисление коэффициентов теплоотдачи:

Массовые скорости теплоносителей

, . (3.32)

Число Рейнольдса

, . (3.33)

Число Прандтля

, . (3.34)

Число Пекле для теплоносителей в трубной полости

. (3.35)

Число Нуссельта в трубной полости

при . (3.36)

при . (3.37)

где Re=2200, 2300, 2500, 3000, 3500, 4000, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000;

=0,22; 0,35; 0,45; 0,59; 0,7; 0,76; 0,86; 0,91; 0,96; 0,98; 0,99.

В случае если Re₁<2200 и , то

. (3.38)

Если число получается меньше 3,66, то принимается .

Коэффициент теплоотдачи в трубной полости

. (3.39)

Температура стенки трубы

(3.40)

где в нулевом приближении задается равным 100

Число Нуссельта в межтрубной полости

при . (3.41)

при . (3.42)

При переходном режиме 2000<Re₂<10000

. (3.43)

Где ;

.

Коэффициент теплоотдачи в межтрубной полости

. (3.44)

Сравнивается полученное значение с и, если разница превышает , то расчет повторяется с формулы (3.36) при .

Коэффициент теплопередачи, отнесенный к поверхности на стороне теплоносителя в трубной полости

. (3.45)

Число единиц переноса теплоты

. (3.46)

Вспомогательная величина

. (3.47)

Тепловая эффективность теплообменника

. (3.48)

Если теплоноситель с меньшим значением водяного эквивалента перемешивается: (в межтрубной полости);

. (3.49)

Если теплоноситель с меньшим значением водяного эквивалента не перемешивается (в трубной полости).

Тепловая нагрузка в теплообменнике

. (3.50)

Температура теплоносителя на выходе из трубной полости

. (3.51)

Если выполняется условие , то выполняется гидравлический расчет. Если условие не выполняется, то расчет выполняется с формулы (3.24).