- •Расчет трубчатого теплообменника
- •1Геометрический расчет
- •Определение секундного объемного расхода жидкости (если задана часовая производительность по массе):
- •1.2 Определение требуемого (по расходу жидкости или газа) количества труб в ходу:
- •Определение требуемого количества труб в пучке теплообменика с учетом количества ходов z:
- •1.4 Определение действительного количества труб теплообменника в ходу и в пучке (nхд и nпд).
- •1.5 Определение внутреннего диаметра корпуса аппарата (диа
- •1.6 Определение диаметра подводящего жидкость патрубка:
- •1.7. Уточнение скорости движения жидкости в трубах, м/с
- •1.8 Определение коэффициентов использования и заполнения трубной решетки.
- •2Тепловой расчет.
- •2.1. Тепловая мощность теплообменника (тепловая нагрузка) по нагреваемой жидкости.
- •2.2 Определение средней логарифмической разности температур (среднего температурного напора).
- •2.3. Вычисление коэффициента теплоотдачи от конденсирующего пара стенке, Вт/м2° (согласно заданию).
- •2.4 Расчет удельной тепловой нагрузки по теплоотдаче от пара стенке, Вт/м2
- •2.5 Вычисление коэффициента теплоотдачи от стенки трубы движущейся жидкости
- •2.6 Вычисление общего термического сопротивления стенки и удельной тепловой нагрузки на стенку по теплоотдаче от стенки трубы движущейся жидкости, м2град/Вт
- •3.1.Расчет критерия Грасгофа, определяющего интенсивность теплоотдачи путем естественной конвекции
- •3.14.Уточнение расхода пара после учета всех потерь тепла
- •3.15.Определение удельного расхода пара на процесс
Расчет трубчатого теплообменника
Исходные данные.
Тип теплообменника - вертикальный
Подача теплоносителя – в межтрубное пространство.
Производит по массе на нагреваемой жидкости Gчас=179*10³
Плотность жидкости ƿ=981 кг/м³
Внутренний диаметр труб d=30*10‾³м
Скорость движения жидкости Wжид=1,5 м/с
Количество ходов Z=4
Размещение труб в пучке – шахматное
Количество шестиугольников а0=7
Расположение перегородок в трубном пространстве – н
Крепление труб в трубной решетке – сварка
Начальная температуры воды t1=5 C
Конечная температура воды t2=70 С
Теплоноситель – конденсирующийся водяной пар
Давление пара (абсолютное) р=1,50 ат
Высота теплообменника Н=1 м
1Геометрический расчет
При выполнении геометрического расчета трубчатого теплообменника находят те геометрические размеры, которые можно определить по исходным данным, а также по принятым в процессе расчета геометрическим величинам. Геометрические размеры, расчет которых связан с применением теплотехнических величин, определяются в тепловом расчете.
Основной расчетной формулой, связывающей заданную производительность по жидкости, протекающей в трубах, с принимаемыми геометрическими размерами и скоростью, является формула расхода:
где - секундный расход, м3/с;
- внутренний диаметр трубы, м;
- количество труб в ходу;
- скорость движения жидкости в трубах, м/с.
При заданной производительности по нагреваемой жидкости расчет производится в следующем порядке.
Определение секундного объемного расхода жидкости (если задана часовая производительность по массе):
где - часовой расход жидкости, кг/ч;
- плотность воды, кг/м3.
1.2 Определение требуемого (по расходу жидкости или газа) количества труб в ходу:
Принимают скорость движения по трубам:
жидкости =0,3-1,5 м/с; газа = 5-10 м/с.
Диаметр нагревательной трубы принимают в зависимости от производительности (рекомендуется =(20-30)·10-3м).
Принимаем = 48
Определение требуемого количества труб в пучке теплообменика с учетом количества ходов z:
nп=nх*z
nп = 48*4= 191
Количество ходов в теплообменнике (если не задано) выбирают с учетом требуемого перепада температур теплоносителя, движущегося в трубном пространстве; дополнительно учитывают требования компактности теплообменника.
Многоходовые теплообменники применяют для нагревания жидкостей на большие перепады температур. Обычно при нагреве воды на один ход можно принять 10-30°С температурного перепада. Чем больше ходов в теплообменнике, тем он компактнее, удобнее в эксплуатации и монтаже.
Если теплообменник должен работать как конденсатор, а не как нагреватель жидкости, в нем предусматривают только один ход.
Ходы устраивают за счет перегородок в распределительных коробках над трубными решетками, которые организуют последовательное движение жидкости по этим ходам.
Обычное расположение перегородок - радиальное, обеспечивающее простоту конструкции и одинаковое количество труб в ходу для создания лучших гидродинамических и термокинетических условий работы теплообменника.
При размещении пучка труб на трубной решетке по шестиугольникам радиальные перегородки располагают по диагоналям или нормально сторонам шеcтиyгoльника, а также смешанно. При диагональном и нормальном расположении перегородок можно получить 2, 3 или 6 ходов; при смешанном расположении (по диагоналям и нормально) получают 4 или 12 ходов.
Отверстия для труб под перегородками не делают, что необходимо учесть при определении действительного количества труб. Имеется в виду, что попадающие на перегородки трубы не устанавливают, общее количество соответственно уменьшается.