4.2. Розрахунок геометричних розмірів трубного пучка

Приймаємо компоновку труб по вершинах правильних шестикутників. Цей спосіб гарантує компактність, можливість надійного кріплення трубок, простоту виготовлення та зручність монтажу пучка. По цьому способу залежність між загальним числом труб , на діагоналі та стороні найбільшого шестикутника a буде знаходитись з співвідношення:

З попереднього виразу знайдемо а, враховуючи те, що кількість труб у пучку відома з теплового розрахунку (n = 100 шт).

.

Приймемо а = 7 труб.

Тоді кількість труб на діагоналі найбільшого шестикутника становить:

в=2а–1=13 шт

Визначимо відстань між центрами труб у трубному пучку .

t=(1,3…1,5)d_зн

t=(1,3…1,5)·23=29,9…34,5 мм.

Приймаємо t=6 мм згідно з рекомендованими значеннями міжцентрової відстані при різних зовнішніх діаметрах труб, приведених у табл.4:

Покажемо розміщення труб у трубному пучку кожухотрубного теплообмінника при одноходовому та чотирьох ходовому виконанні (рисунок 4.2.1.).

Рис. 4.2.1. Розташування труб в трубній решітці кожухотрубного теплообмінника

а – одноходове виконання, б – чотириходове виконання.

4.3. Розрахунок та вибір основних деталей теплообмінника

4.3.1. Розрахунок геометричних розмірів міжтрубного простору теплообмінника

Для того, щоб визначити число ходів у міжтрубному просторі необхідно знати внутрішній діаметр корпусу апарата:

.

Отриманий результат округлюємо до стандартних розмірів: 400, 600, 800, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000 мм [4,8].

Остаточно приймаємо

З метою забезпечення швидкості гарячого теплоносія, яку вибрали при визначенні коефіцієнту тепловіддачі , міжтрубний простір розділяється поперечними сегментними перегородками. Для водяної пари швидкість приймаємо . Тоді число ходів у міжтрубному просторі визначиться з рівняння:

,

де - об’ємна витрата пари у живому перерізі міжтрубного простору;

- об’ємна витрата пари, що визначена з теплового балансу апарата.

де - живий переріз міжтрубного простору.

Тоді: .

Об’ємна витрата пари знайдеться за рівнянням

де - питомий об’єм сухої насиченої пари, що визначається за таблицями води і водяної пари згідно .

Звідки:

.

Число ходів у міжтрубному просторі за довідниками рекомендується прийняти: 1,2,3,4,6,12

_{Рис. 4.3.1. Схема чотириходового вертикального} кожухотрубного теплообмінника

Визначимо інші геометричні розміри. Для цього зобразимо схему чотириходового теплообмінника на рисунку 2.6. Елементами теплообмінника є: нижня кришка (1); кожух апарата (2); трубний пучок (3); верхня кришка (4); фланець (5); трубна дошка (6), сегментна перегородка (7); вертикальна опора або лапа (8); патрубок для відводу теплоносія (9).

Значення геометричних розмірів частин теплообмінника є очевидним з рисунку 2.6;

- загальна висота апарату; - висота трубного пучка (трубчатки), - товщина трубної дошки (решітки), - відстань між сегментними перегородками трубного простору, - відстань до сегментної перегородки від трубної дошки.

Як відомо з теплового розрахунку . Надійність кріплення труб вальцівкою до трубної дошки забезпечується наступною її товщиною :

Для дошки із сталі:

,

Для мідних дошок:

.

Тоді:

Приймаємо .

Знайти відстань між перегородками :

Обчислимо відстань між трубною дошкою та перегородкою :

Перевіримо лінійні розміри:

Як бачимо отриманий результат менший за висоту труб . Це пов’язано з тим, що сегментні перегородки мають товщину.