1.4 Определение действительного количества труб теплообменника в ходу и в пучке (nхд и nпд).

Данный раздел решает собственно задачу геометрического расчета.

Он позволяет с учетом рационального размещения и исключения из расчета труб, попадающих на перегородки, подобрать их количества в ходу и в пучке (n_хд и n_пд) соответствующие расчетным значениям n_х и n_п (3, 4,5).

Сначала следует определиться со схемой размещения труб на решетке теплообменника (если оно не задано).

Параллельное (коридорное) размещение труб применяют редко – при конструировании теплообменников с вынимаемым пучком труб (для чистки межтрубного пространства). Размещение труб по такой схеме наименее компактное.

Кольцевое (по концентрическим окружностям) размещение труб также не получило широкого распространения. Оно недостаточно удобно и экономически выгодно: межтрубный шаг в каждом ряду получается разным, что затрудняет разметку, изготовление и сборку трубных решеток; при диаметре трубной решетки большем 12 значений межтрубного шага теплообменник с кольцевым размещением труб более громоздок, чем с шахматным.

Шахматное (по периметрам правильных шестиугольников или равносторонних треугольников) размещение труб на трубной решетке является наиболее рациональным по простоте, компактности и технологичности устройства. Поэтому практически все расчеты ведут для этого размещения.

Основной геометрический параметр количества труб на трубной решетке при шахматном размещении - количество шестиугольников (а₀).

Количество труб, расположенных на стороне наибольшего шестиугольника (а) и на его диагонали с учетом центральной трубы (b), определяют из соотношений:

a=a₀+1

а=7+1=8

b=2a-1=2a₀+1

b=2*8-1=15

Тогда количество труб в основном пучке (по периметрам шестиугольников с учетом центральной трубы):

n₀=3(a₀+1)+1=3a(a-1)+1=3/4(b²-1)+1

n₀ = 3*7*(7+1)+1=169

При a₀>6 (а>7) на площади каждого из шести сегментов трубной решетки возможно размещение дополнительных труб в один, два или три ряда.

Количество рядов дополнительных труб на сегменте и количество труб в ряду первом, втором и третьем (соответственно a₁, а₂, а₃) зависит от количества шестиугольников (a₀) и может быть найдено по формулам:

a₁=a₀*4 = 8 -4 = 4

Общее количество дополнительно размещаемых на трубной решетке труб:

n_доп=6(а₁+а₂+а₃)

n_доп= 6*(3+0+0)=18

Общее количество всех труб, размещаемых на трубной решетке при а₀>6 (а>7):

n_общ= n₀+ n_доп

п общ =169+18= 241

При установке в днище теплообменника (распределительной коробке) перегородок часть общего количества труб, попадающих на перегородки, выпадает из пользования.

Если считать за перегородку ее часть, измеренную от центральной трубы до периферии теплообменника, то количество перегородок в виде сверху (точнее – количество ходов неустановленных труб) равно количеству ходов z.