2. Конструктивный расчет и компоновка тоа

Исходные данные при проектировании ТОА определяются заданием, в котором указываются:

• назначение аппарата

• вид теплоносителей

• расходы теплоносителей

• температуры теплоносителей на входе и выходе из ТОА

• допустимые гидравлические сопротивления

• давление в полостях аппарата.

Проектирование охладителей и подогревателей жидкостей осуществляется в следующем порядке:

• выбирают тип поверхности теплообмена;

• определяют величину необходимой поверхности нагрева;

• определяют гидравлические сопротивления;

- выполняют конструктивные проработки узлов и деталей, уточняя форму и конструктивные размеры аппарата, материалы основных деталей и узлов.

Результаты выполненных проработок оформляют в виде теплового, гидравличес­кого и прочностного расчетов, которые являются основой для разработки чертежей.

Наиболее широкое распространение на практике получили кожухотрубные ТОА. Поэтому в дальнейшем остановимся на рассмотрении аппаратов этого типа.

4.1.Распределение теплоносителей в тоа и их скорости

Распределение теплоносителей в теплообменном аппарате зависит от чистоты, давлений, физикохимических свойств и объемных расходов теплоносителей.

Более загрязненный теплоноситель целесообразно направлять в ту полость теплообменного аппарата, где возможность отложения загрязнений минимальная и которую легко чистить. Теплоноситель с большим давлением во избежание утяжеле­ния корпуса (по условиям прочности) целесообразно направлять по трубкам.

Если теплоносители значительно отличаются по своим физикохимическим свой­ствам, например в охладителях вязких жидкостей, где охлаждающей средой являет­ся вода, а охлаждаемой - вязкая жидкость, то с точки зрения интенсификации об­мена выгоднее направлять вязкую жидкость в ту полость теплообменного аппарата, где будет осуществляться более интенсивное ее перемешивание.

При проектировании охладителей (подогревателей) воды нужно иметь ввиду следующее. Неравномерное заполнение трубками участков вблизи стенок корпуса, большие зазоры между пучком трубок и корпусом, а также перегородками и корпу­сом затрудняют равномерное распределение скоростей по потоку теплоносителя. Кроме того, в многоходовых аппаратах протечки теплоносителя между ходами в трубках устранить проще, значительно труднее это сделать в межтрубном прос­транстве. В связи с этим в охладителях и подогревателях воды (если оба тепло­носителя жидкостные) теплоноситель с большим объемным расходом целесообразнее направлять в межтрубное пространство, а с меньшим - в трубки. Это позволяет обеспечить более равномерное распределение скоростей теплоносителей в аппарате.

При сочетании теплоносителей конденсирующийся пар - жидкость, конденсирую­щийся пар, если этому не препятствуют другие требования из условий теплоот­дачи со стороны пара направлять снаружи трубок.

Выбор скоростей движения теплоносителей обуславливается рядом, факторов. Для получения более высокого коэффициента теплоотдачи, а также уменьшения возможности осаждения на поверхностях трубок имеющихся в теплоносителях мелких взвешенных частиц, в аппарате целесообразно осуществлять развитое турбулентное движение (Re > 1·10⁴).

При применяемых в современных теплообменных аппаратах диаметрах трубок развитое турбулентное движение создается, например, для воды при скорости около 1 м/с.

Однако скорости теплоносителей ограничиваются определенными пределами в зависимости от материала трубок и вида теплоносителя (исходя из условий пре­дотвращения явлений коррозии и эрозии, интенсивность которых растет с увеличе­нием скоростей).

При проектировании теплообменников можно рекомендовать следующие ориентировочные значения скорости:

• пар (насыщенный и влажный) - до 5 м/с;

• вода - до 3 м/с;

• нефтепродукты - до 1 м/с.