ЗМІСТ

ВСТУП

1. ПОРЯДОК РОЗРАХУНКУ ТЕПЛООБМІННИКА

1.1. Тепловий розрахунок

1.2. Конструктивний розрахунок

2.  РЕКОМЕНДАЦІЇ ЩОДО КОНСТРУКТИВНОГО ОФОРМЛЕННЯ ОКРЕМИХ ВИДІВ ТЕПЛООБМІННИКІВ

2.1. Кожухотрубчасті теплообмінники

2.2. Кожухотрубчасті конденсатори

2.3. Кожухотрубчасті випаровувачі

2.4. Теплообмінники типу «труба в трубі»

2.5. Змійовикові теплообмінники

2.6. Спіральні теплообмінники

2.7. Пластинчасті теплообмінники

СПИСОК РЕКОМЕНДОВАНИХ ІНФОРМАЦІЙНИХ ДЖЕРЕЛ

ДОДАТКИ

1. Порядок розрахунку теплообмінника (на прикладі кожухотрубчастого теплообмінника)

1.1. Тепловий розрахунок

1.1.1. Теплове навантаження теплообмінника.

Теплове навантаження Q теплообмінника визначають з рів­няння теплового балансу, що має вигляд:

• у разі передачі теплоти від рідини до рідини:

(1.1)

звідки:

(1.2)

де  М₁ і М₂ – витрата гарячого і холодного теплоносіїв (може позначатися літерами G ), кг/с;

c₁, c₂ – середня масова теплоємність теплоносіїв, Дж/(кг · К);

t_1п, t_1к – температура, відповідно, початкова та кінцева гаря­чого теплоносія, ºС;

t_2п, t_2к – температура, відповідно, початкова та кінцева холод­ного теплоносія, ºС;

Q_в – теплота, що втрачається, Дж/с (Вт);

• у разі передачі теплоти від пари до рідини:

(1.3)

звідки:

(1.4)

де D – витрата гріючої пари, кг/с;

h – ентальпія пари, Дж/кг;

c_кон, t_кон – відповідно, теплоємність і температура конденсату.

Теплові баланси дозволяють, за потреби, визначити кінцеві температури теплоносіїв або їх витрати.

Теплофізичні параметри для продуктів можна розраховувати за формулами, що наведені в додатку А.

1.1.2. Конструктивна схема теплообмінника та вибір матеріалу.

Конструктивна схема теплообмінника залежить від того, яке середовище має бути спрямоване до трубного простору, а яке – до міжтрубного. Звичайно, в міжтрубний простір спрямовують середовище, об’ємна кількість якого більша, в трубний – теп­ло­носій, що забруднює поверхню теплообміну. Це пов’язано з тим, що трубний простір легше чистити.

Матеріал вибирають залежно від характеру робочих сере­до­вищ [1, 6, 14, 15, 27, 28, 31, 34].

Напрям руху середовищ найчастіше прямо- або проти­те­чій­ний (передача від рідини до рідини).

1.1.3. Середня різниця температур.

У теплових розрахунках запроваджується поняття середньої різниці температур. Воно виникло через те, що при тепло­пе­редачі від одного теплоносія до іншого різниця температур теп­лоносіїв не зберігає постійного значення вздовж поверхні на­гріву.

Середню різницю температур при прямо- або протитечії, а також при постійній температурі одного із теплоносіїв визна­чають залежно від відношення Δt_б/Δt_м.

Коли t_б/t_м < 2, то

(1.5)

якщо t_б/t_м > 2, то

(1.6)

де  t_б і t_м – найбільша і найменша різниця температур між га­ря­чим і холодним теплоносіями (на вході та на виході з теп­лообмінника).

Отримані значення t_сер округлюють до цілого. Протитечія дає змогу зменшити поверхню теплопередачі за рахунок біль­ших Δt_сер., а прямотечія – економити гаряче середовище за раху­нок його більшого охолодження.

1.1.4. Об’ємні витрати теплоносіїв.

Об’ємні витрати теплоносіїв визначаються за формулою:

(1.7)

де  М – масова витрата теплоносія (може позначатися літерами G або D), кг/с;

ρ – густина теплоносія, кг/м³.

1.1.5. Швидкість руху теплоносіїв, діаметри і кількість труб.

Швидкість руху w теплоносіїв вибирають такою, щоб забез­печити в трубах розвинутий турбулентний режим руху робочих середовищ, який характеризується значенням критерію Re.

Вибирають діаметри труб d і розраховують кількість труб z за допомогою рівняння:

(1.8)

Кількість труб округлюють до цілого парного числа, після чого уточняють швидкість руху w середовища в трубах.