СС-ТЕРМ Руководство пользователя
Средневзвешенное значение LMTD (Weight LMTD) – значение LMTD (средней логарифмической разности температур) до его умножения на поправочный коэффициент.
Поправочный коэффициент (LMTD Corr Factor) – поправочный коэффициент, на который умножается значение LMTD в случае, когда не существует условий чистого противотока. Данное значение распечатывается для случая наличия конвективного потока как в трубном, так и в межтрубном пространстве.
CMTD (CORR LMTD) – скорректированное (т.е. умноженное на поправочный коэффициент) значение LMTD. Программа рассчитывает значение CORR LMTD для каждой из зон, а затем вычисляет средневзвешенное значение данного параметра.
ВИБРАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ (VIBRATION ANALYSIS)
Всякий раз, когда программа производит тепловые расчеты, она в то же время выполняет вибрационный анализ по межтрубному пространству. В этой связи существует несколько основных моментов, на которые следует обратить внимание.
Программа выполняет несколько видов расчета для обнаружения возможных проблем, связанных с вибрацией. В их число входят:
Метод Коннорса (Connors) для случая гидроупругих колебаний (в основном для жидкостей).
Метод Чена (Chen) для расчета частоты вихревых колебаний (в основном для газов).
Метод Оуэна (Owen) для расчета частоты ударной волны турбулентных пульсаций (в основном для газов).
Метод Торнгрена (Thorngren) для выявления дефектов поперечных перегородок.
Когда средой в межтрубном пространстве является жидкость, для выявления проблем, связанных с вибрацией, используется прежде всего метод Коннорса. Если среда является жидкостью и скорость на заданном участке превышает критическое значение скорости по Коннорсу, то для определения возможности возникновения проблемы, связанной с вибрацией, программа использует четыре различных критерия, вычисление которых основано на методе Чена и Оуэна:
Отношение частоты вихревых колебаний и собственной частоты колебаний больше 0,5.
Отношение частоты вихревых колебаний и акустической частоты больше 0,8, но меньше 1,2.
Отношение частоты турбулентных пульсаций и собственной частоты колебаний больше 0,5.
Отношение частоты турбулентных пульсаций и акустической частоты больше 0,8, но меньше 1,2.
В случае двухфазной системы (как для испарителя, так и для конденсатора) программа выполняет вибрационный анализ на основании максимальной величины скорости среды (как правило, таковой оказывается скорость газа). Ввиду этого, поскольку используемые методы расчета применимы для однофазного состояния среды, данные вычисления будут не вполне корректными. Присутствие жидкой фазы уменьшает воздействие вихревых колебаний и турбулентных пульсаций, что не учитывается явным образом в рамках используемых методов. Таким образом, окончательные выводы о существовании проблем, связанных с вибрацией, Вы должны сделать самостоятельно, исходя из значений, рассчитанных программой.
Программа всегда проверяет наличие проблем, связанных с вибрацией, для трех различных зон:
До перегородки на входе (между трубной решеткой и первой перегородкой).
Между двумя перегородками (при стандартном расстоянии между перегородками в центральной части аппарата).
После перегородки на выходе из аппарата (между последней перегородкой и задней трубной решеткой).
В случае наличия вибрационных проблем существует несколько возможных способов их устранения, как правило, основанных на том, чтобы тем или иным образом изменить собственную частоту колебаний трубного пучка. Ниже приведены некоторые из этих способов:
Уменьшение расстояния между перегородками.
Использование перегородок без труб в вырезе (No Tubes-in-Window).
Использование перегородок без труб в вырезе (No Tubes-in-Window) с одновременной установкой промежуточных опорных пластин.
Использование решетчатых перегородок.
Снижение скорости среды в межтрубном пространстве.
В случае использования решетчатых перегородок программа принимает расстояние между перегородками равным шести дюймам. Расчет таких перегородок программой выполняется исходя из предположения о наличии в системе только одной фазы. Программа позволяет применять решетчатые перегородки для случая фазового перехода в межтрубном пространстве, однако результаты следует внимательно проанализировать. Так, при применении кожуха типа G, Н, К или Х в случае конденсации или испарения в межтрубном пространстве полученные результаты
43
СС-ТЕРМ |
Руководство пользователя |
можно считать достоверными. При использовании кожуха типа Е, F или J подразумевается наличие обходных потоков поверх перегородок и вокруг них, в то время как по идее решетчатые перегородки предназначены для обеспечения продольного потока вдоль оси труб. Ввиду этого результаты расчета, выполненного программой, в данном случае могут оказаться менее точными.
Участок трубы (Tube span): длина рассматриваемого участка (см. выше).
Скорость перекрестного течения (Cross-flow velocity): скорость течения среды в межтрубном пространстве для рассматриваемого участка.
Критическая скорость (Critical velocity): критическое значение скорости по Коннорсу.
Отношение Vперекрест/Vкритич (Ratio Vcross/Vcrit): отношение фактической скорости и критического значения скорости по Коннорсу. Если среда представляет собой жидкость, то в случае, когда данное отношение больше 1.0, существует вероятность возникновения проблем, связанных с вибрацией; при этом СС-ТЕРМ выдает соответствующее предупреждение.
Собственная частота (F труб) [Natural Frequency (F Tube)]: собственная частота (в герцах) колебаний труб в первом режиме. (При выполнении вибрационного анализа с использованием программы СС-ТЕРМ рассматривается только первая мода собственных колебаний, вследствие чего полученный результат является заниженным).
Акустическая частота (Fак) [Acoustic Frequency (F AC)]: первая акустическая частота колебаний трубного пучка (иногда это значение называют также «основным тоном»), рассчитываемая по уравнению:
U fa = 2ds
где: |
fa |
– |
первая акустическая частота пучка труб |
Us |
– |
скорость звука для среды в межтрубном пространстве |
|
d– внутренний диаметр кожуха.
Значение акустической частоты всегда одинаково на входе в теплообменник, в центре аппарата и на выходе из него.
Частота вихревых колебаний (Vortex Shed. Freq., F VS): частота вихревых колебаний для трубы. Перекрестное течение среды через трубы приводит к возникновению серии вихревых колебаний по следу среды, обтекающей трубу. При этом возникают силы, действующие во взаимно противоположных направлениях, причем частота их воздействия возрастает с увеличением скорости потока. В случае, когда частота вихревых колебаний совпадает с собственной частотой колебаний труб, они могу вызывать вибрацию труб, причем частота вихревых колебаний может «зафиксироваться», т.е. продолжать находиться в резонансе с собственной частотой колебаний труб даже при увеличении расхода потока.
Вихревые колебания наблюдаются в интервале значений числа Рейнольдса 100 < Re < 105, а также при Re > 2x106. В промежуточной зоне они затухают.
Для прогнозирования частоты турбулентных пульсаций в рамках СС-ТЕРМ’а используется метод Чена (Chen). Необходимо отметить, что в составе данных, полученных Ченом, было мало точек, находящихся в интервале наиболее характерных для выпускаемых промышленностью аппаратов отношений значений шага труб в трубной решетке (1.25 – 1.75).
Частота турбулентных пульсаций (Turbu. Buff. Freq., F TB): основная частота турбулентных пульсаций (в герцах). Для ее вычисления в СС-ТЕРМ’е используется эмпирическое уравнение Овенса (OWENS):
|
|
Uc Do |
|
|
|
Do |
2 |
|
||
f |
tb = |
|
|
− |
|
|
||||
|
P |
|||||||||
P P |
t |
3.05 |
1 |
|
+0.28 |
|||||
|
|
l |
|
|
|
t |
|
|
||
где: |
Pl |
– |
шаг труб в трубной решетке в продольном направлении (расстояние между |
соседними трубами) |
|
||
Pt |
– |
шаг труб в трубной решетке по высоте (расстояние между рядами труб) |
|
Uc |
– |
скорость перекрестного течения |
|
Do |
– |
наружный диаметр трубы |
|
Данное уравнение было выведено для газов и может оказаться неприменимым для жидкостей.
FVS/FTUB – отношение частоты вихревых колебаний (vortex shedding) и собственной частоты колебаний трубного пучка. При величине данного отношения выше 0,5 выдается сообщение о возможности возникновения проблем, связанных с вибрацией.
FVS/FAC – отношение частоты вихревых колебаний и акустической частоты колебаний трубного пучка. Если данное значение находится в пределах от 0,8 до 1,2, это говорит о том, что система находится в состоянии резонанса; при этом выдается сообщение о возможности возникновения проблем, связанных с вибрацией.
44
СС-ТЕРМ |
Руководство пользователя |
FTB/FTUB – отношение частоты турбулентных пульсаций (turbulent buffeting) и собственной частоты колебаний трубного пучка. При величине данного отношения выше 0,5 выдается сообщение о возможности возникновения проблем, связанных с вибрацией..
FTB/FAC – отношение частоты турбулентных пульсаций (turbulent buffeting) и акустической частоты колебаний трубного пучка. Если данное значение находится в пределах от 0,8 до 1,2, это говорит о том, что система находится в состоянии резонанса; при этом выдается сообщение о возможности возникновения проблем, связанных с вибрацией.
ОПТИМИЗАЦИЯ
Эта часть выходных данных показывает ход вычислений при оптимизации в рамках метода, используемого программой для получения окончательных результатов. Распечатка данных по оптимизации выполняется только в случае, когда программа работает в режиме проектирования. Для получения оптимального результата программа начинает работу с расчета аппарата, размеры которого явно занижены. В процессе оптимизации используется пять основных критериев:
Имеющаяся площадь больше требуемого значения площади.
Значения перепада давления для межтрубного пространства не выходят за пределы допустимых.
Значения перепада давления для трубного пространства не выходят за пределы допустимых.
Значения скорости в межтрубном пространстве не превышают установленных ограничений.
Значения скорости в трубном пространстве не превышают установленных ограничений.
С целью нахождения минимальных размеров аппарата, удовлетворяющего данным критериям, программа варьирует значения следующих параметров:
внутреннего диаметра кожуха
длины труб
расстояния между перегородками
проходного сечения в вырезе перегородок.
Кроме того, при выполнении расчета программа предпринимает попытки придерживаться предпочтительной величины отношения длины труб к диаметру кожуха, которая была задана в диалоговом окне Задание основных параметров
(General Information).
Если программа выполняет проектирование и значения, которые кажутся оптимальными, оказались превышены, это может быть связано с тем, что программа продолжила оптимизацию, чтобы добиться соответствия результата ограничениям по скорости. В таких случаях пользователь может пересмотреть ограничения, установленные программой, введя соответствующее значение в диалоговом окне Задание основных параметров (General Information).
Iter – число итераций
Sфакт (Sact) – фактическая площадь поверхности теплообменника (общая площадь аппарата).
Sтреб (Sreq) – требуемая площадь поверхности, определяемая путем суммирования приращения площади по всем зонам. По своему физическому смыслу данное значение представляет собой площадь, необходимую для передачи заданной для теплообменника величины тепловой нагрузки при условиях, существующих в рассматриваемом аппарате.
Uобщ (Uall) – общая величина коэффициента теплопередачи для всего теплообменника. Ввиду того, что для каждой зоны рассчитывается общее значение коэффициента теплопередачи, определение данной величины в некотором смысле условно. В рамках СС-ТЕРМ’а коэффициент теплопередачи для теплообменника определяется следующим образом:
Uобщ= |
|
Q ОБЩ |
|
|
|
Sтреб*WCMTD |
|
||||
где: |
Qобщ |
– |
тепловая нагрузка теплообменника |
||
Sтреб |
– |
требуемая площадь поверхности (см. выше) |
|||
WCMTD – средневзвешенная скорректированная величина средней логарифмической разности температур (определение см. выше).
aS – коэффициент теплоотдачи пленки со стороны межтрубного пространства. (Для всех зон, кроме первой и последней).
aT – коэффициент теплоотдачи пленки со стороны трубного пространства. (Для всех зон, кроме первой и последней).
dPS – расчетная величина перепада давления в межтрубном пространстве (включая потери давления в патрубках и при обтекании трубных пучков).
45
СС-ТЕРМ |
Руководство пользователя |
dPT – расчетная величина перепада давления в трубном пространстве (включая потери давления в патрубках и в трубных пучках).
Lb – расстояние между перегородками (в центральной части аппарата).
Cut – проходное сечение в вырезе перегородки.
velS – скорость перекрестного потока в межтрубном пространстве (для всех зон, кроме первой и последней). velT – скорость среды в трубном пространстве (для всех зон, кроме первой и последней).
diamS –внутренний диаметр кожуха.
Lt –длина труб.
nT –число труб. В случае U-образных труб данное значение соответствует числу отверстий трубной решетки. nTP –число ходов по трубам.
ДАННЫЕ ДЛЯ ПОТОКОВ (STREAM DATA)
Данная опция позволяет вам включить в распечатку выходных данных информацию о составе потоков. Эта опция используется так же, как и в ХЕМКАД’е, за исключением того, что в отчет будут включены данные только для потоков, проходящих через теплообменник.
ДАННЫЕ ДЛЯ РЕБОЙЛЕРА (REBOILER DATA)
Включение в состав распечатываемых выходных данных характеристик единицы оборудования. Эта опция используется так же, как и в ХЕМКАД’е, за исключением того, что в отчет будут включены только данные по теплообменнику.
46
СС-ТЕРМ |
Руководство пользователя |
ГЛАВА 4 ОБУЧЕНИЕ РАБОТЕ С ПРОГРАММОЙ СС-ТЕРМ
РАСЧЕТ СТАБИЛИЗАТОРА КОНДЕНСАТА
Данный раздел настоящего руководства предназначен для ознакомления пользователя с процессом выполнения поверочного расчета теплообменника. Ниже представлена технологическая схема рассматриваемого процесса.
1 |
4 |
2 |
3 |
1 |
2 |
|
6 |
4
3
5 |
7 |
8 |
5
9 |
Данная технологическая схема относится к учебному примеру, который рассматривается в первой части описания Примеров ХЕМКАД’а. Поскольку СС-ТЕРМ представляет собой интегрированный модуль ХЕМКАД’а, прежде, чем выполнять проектный или поверочный расчет какого-либо из теплообменников, необходимо смоделировать данную технологическую схему в ХЕМКАД’е. Поэтому перед тем, как продолжать работу с программой СС-ТЕРМ, следует удостовериться в том, что моделирование уже выполнено (о выполнении приведенной задачи моделирования см. в книге примеров ХЕМКАД’а).
В рамках данного учебного руководства мы выполним поверочный расчет первого из теплообменников, изображенных на приведенной технологической схеме. Геометрические характеристики аппарата приведены ниже. Как в трубном, так и в межтрубном пространстве среда представляет собой газ.
Класс TEMA = R |
Имеется отбойная пластина. |
Тип TEMA = BEM |
Патрубки со стороны межтрубного пространства = |
|
12/12 дюймов |
Коэффициенты загрязнения = 0.001 с |
Патрубки со стороны трубного пространства = 12/12 |
обеих сторон |
дюймов |
Внутренний диаметр кожуха = 27 дюймов |
Зазор между перегородкой и кожухом = 0.3125 дюйма |
|
(диам.) |
Число труб = 656 |
Зазор между внутренним диаметром кожуха и |
|
границей трубного пучка = 0.35433 дюйма (диам.) |
Наружный диаметр труб = 0.75 дюйма |
Зазор между трубой и отверстием под трубу в |
|
перегородке = 0.035 дюйма (диам.) |
Толщина стенок труб = 0.065 |
Расстояние между кожухом и верхней границей |
|
трубного пучка = 2.8 дюйма |
Длина труб = 20 футов |
Материал всех деталей: углеродистая сталь. |
Расположение труб = по вершинам |
Число рядов между спиральными уплотнениями: 5. |
треугольника, повернутого на 60° |
|
Шаг труб = 0.9375 дюйма |
|
Расстояние между перегородками = 24 дюйма |
|
Тип перегородок = односегментные |
|
Проходное сечение в вырезе перегородок = 35% (диам.)
Число рядов между спиральными уплотнениями: 5.
НАЧАЛО РАБОТЫ С ПРОГРАММОЙ СС-ТЕРМ
После завершения моделирования в ХЕМКАД’е перейдите в меню задания размеров аппаратов (Sizing) и выберите в нем опцию Кожухотрубчатый теплообменник (Shell & Tube). Программа предложит вам выполнить следующую процедуру:
47
СС-ТЕРМ |
Руководство пользователя |
Если в данный момент теплообменник не выбран, программа предлагает выбрать на схеме теплообменник, расчет которого будет выполняться. Для этого на экран выводится диалоговое окно выбора оборудования (Select UnitOps). Выберите первый теплообменник, а затем щелкните по кнопке [OK].
После того, как выбран требуемый теплообменник, СС-ТЕРМ предлагает задать, какой из потоков процесса будет проходить в трубах.
Щелкните по кнопке [OK], а затем щелкните по линии потока 1 на технологической схеме.
СС-ТЕРМ проведет вас через все этапы процесса генерации тепловой кривой и задания характеристик теплообменника. Этот процесс включает в себя следующие основные этапы:
Генерация тепловой кривой и задание свойств потока в межтрубном и трубном пространстве и окончательная обработка результатов генерации тепловой кривой.
Задание основной информации для теплообменника: типа процесса (или механизма теплопередачи) и допустимой величины перепада давления для трубного и межтрубного пространства; значений коэффициентов загрязнения, которые будут использованы в расчете; класса и типа теплообменника по ТЕМА.; выбор стандарта зазоров для использования в проектном расчете.
Ввод любой требуемой информации для использования в пояснительных надписях в отчетах, проектных значений температуры и давления, допусков на коррозию, а также значения гидростатического напора, используемой при расчете скорости циркуляции.
Задание требуемой информации по кожухам.
Задание требуемой информации по трубам и трубному пространству.
Задание требуемой информации по перегородкам.
Задание требуемой информации по патрубкам.
Задание некоторых величин зазоров (в случае необходимости).
Задание требуемой информации различного рода.
Теперь вы можете, следуя приведенным ниже указаниям, в режиме диалога с программой пройти все эти этапы работы.
ЭТАП 1 – ЗАДАНИЕ ПОТОКА В ТРУБНОМ ПРОСТРАНСТВЕ
После выбора требуемого теплообменника СС-ТЕРМ предлагает пользователю указать, какой из потоков процесса будет проходить через трубы. На экране появляется окно сообщений программы, в котором вам предлагается выбрать поток в трубном пространстве. Щелкните в этом окне по кнопке [OK]. Окно сообщений закроется, и на экран выводится диалоговое окно Выбор потока (Select Stream). Подведите курсор к потоку 1 технологической схемы и выделите его, щелкнув левой кнопкой мыши. Тем самым вы указали, что именно этот поток будет находиться в трубном пространстве.
ЭТАП 2 – ГЕНЕРАЦИЯ ТЕПЛОВОЙ КРИВОЙ
После завершения выбора потока для трубного пространства программа проводит пользователя через процесс расчета тепловой кривой. Сначала на экране появляется диалоговое окно задания характеристик тепловой кривой
(Heat Curve Parameters):
48
СС-ТЕРМ |
Руководство пользователя |
Описание ввода данных при работе с этим окном было дано в настоящем руководстве ранее, поэтому мы не будем повторять его здесь. В то же время необходимо еще раз обратить внимание на следующие моменты:
С целью организации учета изменения физических свойств по длине теплообменника СС-ТЕРМ разбивает расчет на отдельные зоны. Разбиение основано на изменении термодинамических характеристик, а именно на равенстве величины изменения температуры или приращений энтальпии. При этом возможны два способа разбиения на зоны:
по равенству приращений энтальпии;
по равенству приращений энтальпии между точкой росы и точкой кипения; при этом для учета перегрева или недогрева (если таковые наблюдаются) выделяются отдельные зоны.
По умолчанию используется второй вариант, однако пользователь может явным образом выбрать другой способ разбиения. При этом может рассматриваться конденсация «на влажную стенку» или «на сухую стенку» (см. главу 1). По умолчанию принимается конденсация на влажную стенку. Ввиду того, что рассматриваемый нами аппарат вообще не является конденсатором, данные, содержащиеся в соответствующем поле диалогового окна, не будут оказывать влияния на процесс расчета.
Для любого из описанных выше способов разбиения на зоны пользователь может указать число зон, которое будет использоваться при расчете аппарата. Очевидно, что с увеличением числа зон повышается точность расчета, но снижается его скорость. Обычно используется разбиение теплообменника на 10 зон (что соответствует 11 расчетным точкам). Этот вариант принят по умолчанию; в то же время пользователь может выбрать любое число точек разбиения, указав соответствующее значение в поле «Число точек разбиения» (“No. Of Cutting Points”). Очевидно, что число точек на единицу больше, чем число зон.
В нашей задаче для всех упомянутых выше параметров мы будем использовать значения, принятые по умолчанию, поэтому достаточно просто щелкнуть в данном окне по кнопке [OK].
Программа выполнит расчет для 11 точек, требуемых для построения тепловой кривой. По завершении расчета на экран будет выведен график, вид которого показан ниже.
Обращаем ваше внимание на то, что график отображается в окне отображения графиков (Plot Window), и, следовательно, может обрабатываться с использованием диалогового окна мастера графиков (Plot Wizard). Описание работы с мастером графиков (Plot Wizard) вы найдете в соответствующем разделе Руководства пользователя.
Этот график отображается на экране для того, чтобы, изучив его, пользователь смог по виду полученной тепловой кривой заметить явные ошибки в постановке задачи (если таковые имеются).
Щелкните по кнопке [OK] для закрытия данного окна и перейдите к следующему этапу работы.
49
СС-ТЕРМ |
Руководство пользователя |
ЭТАП 3 – ЗАДАНИЕ ЗНАЧЕНИЙ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ
На этом этапе работы программа предоставляет вам возможность ввода основных данных, которые являются определяющими в процессе расчета теплообменника (тип процесса, допустимые значения перепада давления, коэффициенты загрязнения, тип и класс аппарата по TEMA и т.п.). На экран выводится диалоговое окно задания основных параметров (General Specifications):
Как вы можете видеть, большая часть полей содержит значения, принятые по умолчанию. Кроме того, каждому полю данного меню соответствует контекстно-зависимая справка, для вызова которой достаточно указать на это поле курсором и нажать функциональную клавишу [F1].
Рассмотрим теперь порядок ввода данных во все поля этого окна диалога:
СТРАНИЦА 1: Основные параметры (General)
Режим расчета (Calculation mode) – Прежде всего вы должны указать режим выполняемого расчета (проектный или поверочный расчет). В данном случае мы будем выполнять поверочный расчет, поэтому необходимо выбрать в данном поле опцию Поверочный расчет (Rating).
Класс по TEMA (TEMA class) – Путем выбора класса аппарата по ТЕМА вы задаете кодовое обозначение технических требований, в соответствии с которыми должен проектироваться теплообменник. Ввиду того, что СС-ТЕРМ не производит механического расчета теплообменника, эти данные не оказывают существенного влияния на выполнение вычислений. В то же время СС-ТЕРМ все же осуществляет некоторые механические расчеты и принимает конструкционные решения на основании данных, содержащихся в этом поле. Так, например, с целью определения площади поверхности, реально участвующей в теплопередаче, программа должна вычислить долю площади трубного пучка, находящуюся внутри трубной решетки. Для этого необходимо определить размеры трубной решетки, а при их расчете может играть определенную роль выбор класса аппарата по ТЕМА. Кроме того, класс аппарата по TEMA имеет некоторое значение при выборе принимаемых по умолчанию значений диаметров труб и их расположения. При этом следует обратить внимание на то, что в действительности вы можете выбрать стандарты на проектирование теплообменников, отличающиеся от стандартов TEMA (R, В и С). В Вашем распоряжении находятся также стандарты ASME, DIN А. D. Merkblatter (ФРГ) и BS 5500 (Великобритания). Для нашего примера мы будем использовать класс R по ТЕМА.
Тип по TEMA (TEMA type) – Для задания основной конфигурации теплообменника необходимо указать тип передней и задней головки кожуха и самого кожуха согласно обозначениям ТЕМА. Это остается необходимым и в тех случаях, когда для задания конструкции теплообменника используется какой-либо из иностранных (т.е. не американских) стандартов. Допустимые варианты конфигурации содержатся в списках, появляющихся на экране при выборе соответствующего поля. Они также перечислены в главе 3 настоящего руководства, а их схематические изображения приведены в Приложении. Простейшим и наиболее часто используемым вариантом конфигурации теплообменника является аппарат с закрепленной трубной решеткой (тип ТЕМА ВЕМ). Поэтому мы выберем следующую конфигурацию аппарата: передняя головка в виде сплошной крышки (B), одноходовой кожух (E) и закрепленная трубная решетка (M). (Соответствие типов конфигурации и их буквенных обозначений см. в Приложении III к настоящему руководству).
Тип процесса (Process type) – Пользователь должен сообщить программе о механизме теплообмена в трубном и межтрубном пространстве. Например, хотя программа знает, что имеет место конденсация, ей необходимы также сведения о типе аппарата, т.е. будет ли это конденсатор с вертикальным расположением труб, конденсатор с горизонтальным расположением труб или обратный холодильник.
В данном случае программа распознает наличие в трубах и межтрубном пространстве только пара и в обоих случаях выбирает опцию Конвективный поток (Sensible Flow), поэтому соответствующие поля заполнять не нужно.
50
СС-ТЕРМ |
Руководство пользователя |
Допустимое значение перепада давления (Allowable pressure drop) – При проектировании теплообменника с использованием программы СС-ТЕРМ должны выполняться требования, касающиеся допустимых величин перепада давления. В случае выполнения поверочного расчета значения перепада давления определяются геометрическими характеристиками аппарата и условиями процесса и не могут быть заданы пользователем. При выполнении поверочного расчета любые данные, введенные в этом поле, игнорируются, поэтому в нашем случае такие данные вводить не нужно.
Термическое сопротивление от загрязнений (Fouling factor) – Для учета загрязнения снаружи и внутри трубы вы можете ввести значения коэффициентов термического сопротивления загрязнений. Значение, принятое по умолчанию, для обеих сторон равно 0,001 (английские единицы измерения). При желании вы можете ввести в этом поле новое значение вместо принятого по умолчанию, однако мы этого делать не будем и сразу перейдем к следующему полю.
Максимальная скорость (Maximum velocity) – Максимальные значения скорости, как и допустимые значения перепада давления, используются только в случае выполнения задач проектирования. При выполнении поверочного расчета значения скоростей определяются геометрическими характеристиками аппарата и условиями процесса и не могут быть заданы пользователем, поэтому в нашем случае такие данные вводить не нужно.
Предпочтительное соотношение длины труб и диаметра кожуха (Prefer tube length/shell diameter ratio): В этом поле задается предпочтительная величина отношения длины труб и внутреннего диаметра кожуха. В режиме проектирования СС-ТЕРМ предпринимает попытки придерживаться данного значения.
СТРАНИЦА 2: Методы моделирования (Methods)
На странице 2 диалогового окна задания основных параметров (General Specifications) пользователь задает уравнения, которые будут использоваться при расчете характеристик теплообменника. Для нашего примера мы воспользуемся методами расчета, принятыми по умолчанию, поэтому ввода каких-либо данных на странице 2 не потребуется.
Щелкните по кнопке [OK] для закрытия окна задания основных параметров (General Specifications).
Поскольку в данном примере должен быть выполнен поверочный расчет, СС-ТЕРМ теперь проведет вас по всем диалоговым окнам, ввод данных в которые необходим для того, чтобы полностью задать геометрические характеристики теплообменника. К ним относятся:
Окно задания параметров труб (Tube Specifications)
Окно задания параметров кожуха (Shell Specifications)
Окно задания параметров перегородок (Baffle Specifications)
Окно задания параметров патрубков (Nozzles Specifications)
Окно задания величины зазоров (Clearances Specifications)
Окно задания материалов (Materials Specifications)
Окно задания различных параметров (Miscellaneous Specifications)
ЭТАП 4 – ОКНО ЗАДАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ТРУБ (TUBE SPECIFICATIONS)
Окно задания параметров труб (Tube Specifications) имеет следующий вид:
51
СС-ТЕРМ |
Руководство пользователя |
Обращаем ваше внимание на то, что по умолчанию в СС-ТЕРМ’е используются следующие характеристики труб:
наружный диаметр = 0.75 дюйма
стандарт 16 BWG (толщина стенки = 0.065 дюйма)
один ход по трубам
расположение труб по углам равностороннего треугольника, повернутого на 60o
шаг труб = 0.9375 дюйма
гладкие трубы
При выполнении нашего расчета мы будем использовать все эти значения, принятые по умолчанию, поэтому здесь нам нужно указать только число труб (number of tubes), равное 656, и длину труб (tube length), равную 20 футам. Введите эти значения в соответствующие поля диалогового окна.
Теперь вид окна диалога должен быть таким, как показано выше.
Щелкните по кнопке [OK] для сохранения введенных данных и завершения работы с данным окном.
ЭТАП 5 –ОКНО ЗАДАНИЯ ПАРАМЕТРОВ КОЖУХА (THE SHELL SPECIFICATIONS)
После этого на экране появится окно задания параметров кожуха (Shell Specifications):
По умолчанию для него приняты следующие значения параметров:
использование кожуха, изготовленного из трубы, для значений диаметра до 24 дюймов, после чего переход к использованию кожуха из проката
число аппаратов при параллельном подключении – 1
число аппаратов при последовательном подключении – 1.
Число рядов труб в трубном пучке будет рассчитано программой, однако в данном диалоговом окне пользователь может ввести собственное значение данного параметра вместо расчетного. Мы будем использовать значение, рассчитанное программой.
Единственное значение, которое необходимо задать, – это диаметр кожуха. Поскольку его величина превышает 24 дюйма, программа исходит из того, что кожух сделан из проката. Для кожуха из проката предполагается, что заданное значение диаметра соответствует действительной (точной) величине внутреннего диаметра кожуха. Введите в поле задания диаметра кожуха значение, равное 27, а затем щелкните по кнопке [OK] для сохранения введенных данных и закрытия окна диалога.
ЭТАП 6 – ОКНО ЗАДАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПЕРЕГОРОДОК (BAFFLE SPECIFICATIONS)
После этого на экран выводится окно задания параметров перегородок (Baffle Specifications):
52