23

2.Выполняют чертежи теплообменного аппарата, составляют спецификации, характеристики фланцев, определяют массу деталей и всего аппарата.

3.Разрабатывают конструкцию и выбирают материал тепловой изоляции теплообменного аппарата, производят тепловой и конструктивный расчеты изоляции.

4.Разрабатывают схему КИПиА процесса в теплообменном аппарате.

5.Выбирают контрольно-измерительные приборы и элементы автоматики, запорные и регулирующие устройства, предохранительные клапаны, конденсатоотводчики и другое вспомогательное оборудование.

6.Проектируют и подбирают лестницы и площадки для обслуживания, ограждения, подъемно-транспортные устройства, средства безопасного обслуживания и противопожарное оборудование.

1.3 Гидравлический расчет теплообменного аппарата

Целью гидравлического расчета рекуперативного теплообменного аппарата является определение полного гидравлического сопротивления и мощности, необходимой для перемещения соответствующего теплоносителя.

где ∑∆рт, ∑∆рм, ∑∆рдин и ∑∆рсамотяги - гидравлические потери за счет трения, местных сопротивлений по тракту движения теплоносителя, из-за ускорения потока и самотяги, соответственно. Последние два слагаемых чаще отсутствуют.

В трубном пространстве перепад давления определяется по формуле

где l z - длина пути жидкости; ρтр и ϖтр - плотность и скорость теплоносителя в трубах; λ - коэффициент трения; ζ - коэффициент местного сопротивления потоку, движущемуся в трубном пространстве.

24

При Reтр > 2300

где е = dвн - относительная шероховатость труб; ∆ - высота выступов

шероховатости (в расчетах для стальных труб можно принять ∆ = 0,2 мм). Коэффициенты местных сопротивлений потоку, движущемуся в трубном

пространстве: входная и выходная камеры ςтр1 = 1,5; поворот между ходами ςтр2 = 2,5; вход в трубы и выход из них ςтр3 = 1,0.

Местное сопротивление на входе в распределительную камеру и на выходе из нее следует рассчитывать по скорости жидкости в штуцерах. Диаметры штуцеров нормализованных кожухотрубчатых теплообменников приведены в таблице 1.7.

Таблица 1.7 - Диаметры условного прохода штуцеров кожухотрубчатых теплообменников

В межтрубном пространстве гидравлическое сопротивление можно рассчитать по формуле:

Скорость жидкости в межтрубном пространстве

где Sм.тр – наименьшее сечение потока в межтрубном пространстве. Коэффициенты местных сопротивлений потоку, движущемуся в межтруб-

ном пространстве: вход и выход жидкости ςм.тр1 = 1,5; поворот через сегмент-

здесь m – число рядов труб, которое приближенно можно определить через общее число труб n по формуле

Сопротивление входа и выхода следует также определять по скорости жидкости в штуцерах, диаметры условных проходов которых приведены в таблице 1.7.

Число сегментных перегородок зависит от длины и диаметра аппарата

(таблица 2.7 [5]).

Мощность, необходимая для перемещения теплоносителя,

ρ η

где η - КПД насоса (компрессора или вентилятора).

1.4 Выбор оптимального нормализованного теплообменного аппарата

В зависимости от цели оптимизации в качестве критерия оптимальности могут быть приняты различные параметры: габариты, масса аппарата, удельные энергетические затраты и т.д.

26

Однако наиболее полным и надежным критерием оптимизации (КО) при выборе теплообменного аппарата принято считать приведенные затраты (П):

где К – капитальные затраты; Э – эксплуатационные затраты; Е - нормативный коэффициент эффективности капиталовложений.

Наиболее эффективен тот из сравниваемых аппаратов, у которого приведенные затраты минимальны, т.е.

Капитальные затраты (К) складываются из затрат на изготовление аппарата и его монтаж, причем затраты на монтаж намного меньше затрат на изготовление, и ими можно пренебречь.

Если по технологической схеме работа теплообменника неразрывно связана с работой обслуживающих его насосов или компрессоров, то в капитальные затраты нужно включить их полную стоимость или ее часть (пропорциональную доле мощности, затрачиваемой на преодоление гидравлического сопротивления теплообменника, от всей необходимой мощности на перемещение тепло-

Эксплуатационные затраты можно разделить на две группы:

1.Пропорциональные капитальным затратам, в том числе амортизационные отчисления (определяемые коэффициентом ка) и расхода на текущий ремонт

исодержание оборудования (определяемые коэффициентом кр).

2.Расходы на энергию на привод нагнетателей и стоимость теплоносителей. Тогда