2.2.2. Пластинчаті теплообмінники

Деякі елементи конструктивного розрахунку (число послідовно з’єднаних пакетів, число каналів в одному пакеті для кожного теплоносія) були розглянуті у розділі теплового розрахунку пластинчатого теплообмінника.

Розраховують діаметри штуцерів і підбирають стандартизовані фланці.

2.2.3. Спіральні теплообмінники [9]

1. Визначають розміри спірального теплообмінника.

Розрахунок геометричних розмірів теплообмінника проводять, виходячи з розмірів внутрішнього радіусу спіралей (згідно ГОСТ 12067 – 66 радіус дорівнює 150 мм), ширини каналу, тобто відстані між листами, і ширини стрічки, з якої здійснюють навивку.

Поверхня нагріву спірального теплообмінника, отримана тепловим розрахунком, зв’язана з розмірами спіралей співвідношенням

F = 2Lb_е, (2.69)

де L – ефективна довжина спіралі від точок m і n до точок M i N (рис. 2.7);

b_е – ефективна ширина спіралі, яка дорівнює ширині стрічки, яка навивається, за відрахуванням товщини металевих стрічок або прокладок, які розміщені всередині спіралей:

b_е ≈ b – 20 мм, (2.70)

Рис.2.7. Схема розрахунку де b – ширина штабу.

довжини каналу: 1 – зовнішній

канал; 2- внутрішній канал

Ефективну довжину спіралі визначають з врахуванням того, що зовнішній виток спіралі не приймає має участі у передачі теплоти.

Кожний виток будується по двох радіусах:

r₁ = d / 2; r₂ = r₁ + t, (2.71)

де t = δ + δ_ст - крок спіралі; δ – ширина каналу (зазор між спіралями); δ_ст – товщина листа.

Довжина першого витка

ℓ₁ = 2π(r₁ + r₂)/2 = π(r₁ + r₁ + t) = 2πr₁ + 2πt٠0,5.

Довжина другого витка ℓ₂ = 2πr₂ + 2πt٠2,5.

Довжина n – го витка ℓ_n = 2πr_n + 2πt(2n – 1,5).

Сумуючи, отримаємо довжину однієї спіралі

L = ℓ₁ + ℓ₂ + ٠٠٠+ℓ_n = 2πr₁n + πtn(2n – 1), (2.72)

звідки число витків, необхідне для отримання ефективної довжини, визначаємо за рівнянням:

. (2.73)

Число витків обох спіралей

N = 2n = , (2.74)

де d = 2r + t – внутрішній діаметр спірального теплообмінника.

Зовнішній діаметр спіралі з врахування товщини листа

D = d + 2Nt +δ_ст. (2.75)

Дійсна довжина листів спіралей між точками m і m ^, для спіралі І і між точками n і n ^, для спіралі ІІ (рис. 2.7) визначається за співвідношеннями:

L_І = L + 0,25π + а₁; (2.76)

L_ІІ = L + . (2.77)

2. Розраховують штуцери для проходу теплоносіїв і підбирають стандартизовані фланці

3. Вибирають конструкцію вузла ущільнення каналів.

Можливі варіанти показані на рис. 2. 8.

Рис. 2.8. Ущільнення торців каналів:

а – тупикових; б – глухих; в – наскрізних

За способом ущільнення торців канали поділяються на три типи:

1. Тупикові канали, кожний з яких заварюється з протилежного боку за допомогою вставленої стрічки 1 (рис. 2.8, а). Такий спосіб ущільнення виключає змішування теплоносіїв при прориванні прокладки 2. Після зняття кришок обидва канали легко піддаються очищуванню. Цей спосіб ущільнення каналів найбільш поширений.

2. Глухі канали, в яких канал заварюється на торцях з обох боків (рис. 2.8, б). Недолік такого типу ущільнення полягає у неможливості чистки каналів.

3. Наскрізні канали, відкриті з торців (рис. 2.8, в). Ущільнення досягається за допомогою листового прокладочного матеріалу. Канали такого типу легко піддаються чистці, але основний їх недолік полягає у можливості перетоку теплоносія з одного каналу у другий.

Примітка. По причині малого масштабу і з метою більшої інформативності зварка на рис. 2.8 показана за старим ГОСТом.