2.1. Расчет гидравлических сопротивлений трубного пространства.

В трубное пространство подается ацетон. Общее сопротивление трубного пространства можно рассчитать по уравнению [6, с. 21]:

Здесь - потеря давления при входе потока из штуцера в распределительную камеру теплообменника, Па; - потеря давления при входе потока из распределительной камеры в трубы теплообменника, Па; - потеря давления на трение в трубах теплообменника, Па; - потеря давления при выходе потока из труб, Па; - Потеря давления при входе потока в штуцер теплообменника, Па; - число ходов в теплообменнике.

Потери давления в местных сопротивлениях (∆Р₁–∆Р₄) рассчитывают по формуле [6, с. 21]:

где - коэффициент местного сопротивления на рассматриваемом участке теплообменника; - скорость жидкости в узком сечении рассматриваемого участка, м/с.

Скорость потока на входе и на выходе определяется исходя из диаметра присоединительного штуцера; т.к. ацетон меняет свое агрегатное состояние из жидкости в пар, то диаметр штуцера рассчитаем по формуле [7, с. 53]:

где – рекомендуемое значение скорости с учетом агрегатного состояния потока (для жидких потоков – 1-3 м/с; для паровых или газовых – 10-30 м/с).

Объемные расходы ацетона при разном агрегатном состоянии:

• для жидкости:

• для пара:

Примем для жидкого потока ацетона 3 м/с, а парового – 30 м/с. Это максимальное рекомендуемое значение скорости с учетом агрегатного состояния потока [7, с. 53]. Рассчитаем скорость потока на входе:

• в распределительную камеру (ацетон жидкий):

• в штуцер (выход из теплообменника - пары ацетона):

Уравнение для расчета рекомендуемой скорости получим из уравнения диаметра штуцера:

По результатам расчета возьмем стандартные размеры штуцеров [7, с. 53]: ; .

Рассчитаем скорость на входе и выходе из штуцера:

Скорость потока в трубах определяют по уравнению [7, с. 54]:

где - площадь проходного сечения трубного пространства выбранного аппарата [7, с. 51].

Потери давления на разных участках пути движения теплоносителя:

где [7, с. 190]

Для расчета потерь давления на трение воспользуемся формулой [7, с. 54]:

где - коэффициент трения; - длина труб, м.

Коэффициент трения зависит от режима движения и шероховатости стенок трубы, поэтому его можно рассчитать с помощью критерия Рейнольдса:

движение потока ламинарное, следовательно:

Тогда гидравлическое сопротивление трубного пространства составляет:

2.2. Расчет гидравлических сопротивлений межтрубного пространства.

В межтрубное пространство подается водяной пар. Общее сопротивление межтрубного пространства можно рассчитать по уравнению [7, с. 54]:

где - потеря давления при входе потока в межтрубное пространство, Па; - потеря давления при огибании потоком перегородки, Па; - потеря давления при выходе потока их межтрубного пространства, Па; - потеря давления на трение в одном ходе межтрубного пространства, Па; - длина труб теплообменника, м; - расстояние между перегородками; - число ходов в межтрубном пространстве.

Потери давления находим также как по общей формуле. Коэффициенты местных сопротивлений: [7, с. 190].

Скорости потока на соответствующих участках [7, с. 55]:

где - скорость движение потока в вырезе перегородки; - площадь сечения выреза в перегородке [4, с. 51]; - плотность греющего водяного пара при [2, с. 548].

Найдем потери напора в межтрубном пространстве:

Потери давления на трение в одном ходе межтрубного пространства находят по формуле [7, с. 55]:

Скорость в одном ходе межтрубного пространства:

Критерий Рейнольдса для межтрубного пространства:

где - коэффициент вязкости греющего пара [2, с. 557].

Коэффициент трения в межтрубном пространстве зависит от размещения труб и числа рядов труб. При размещении труб по вершинам треугольников ведут расчет по формуле [7, с. 55]:

Тогда общее сопротивление межтрубного пространства составит: