3.2. Расчет гидравлического сопротивления Гидравлический расчет проводим для варианта 2. Скорость жидкости в трубах:

(3.12)

м/с

Величина S_тр= 0,009 м² (площадь сечения одного хода по трубам) берется из табл. 2.3 [2].

Коэффициент трения определим по формуле 3.13:

, (3.13)

где

е - относительная шероховатость труб,

- высота выступов шероховатостей (примем =0,2 мм)

Диаметр штуцеров в распределительной камере d_тр.ш=0,1 м, тогда скорость в штуцерах:

(3.14)

м/с

В трубном пространстве следующие местные сопротивления: вход в камеру и выход из нее.

Гидравлическое сопротивление трубного пространства:

, (3.15)

где z – число ходов по трубам,

L – длина труб, м.

Число рядов труб, омываемых потоком в трубном пространстве, , где n – общее число труб; округляем в большую сторону m=11. Число сегментных перегородок х=8 (табл. 2.7 [2]). Диаметр штуцеров к кожуху d_мтр.ш=0,2 м, тогда скорость потока в штуцерах:

(3.16)

м/с

Скорость жидкости в наиболее узком сечении межтрубного пространства площадью S_мтр=0,037 м² (табл. 2.3 [2]) равна:

(3.17)

м/с

В межтрубном пространстве следующие местные сопротивления: вход и выход жидкости через штуцера, 8 поворотов через сегментные перегородки (по их числу х=8) и 9 сопротивления трубного пучка при его поперечном обтекании (х+1).

Сопротивление межтрубного пространства равно:

, (3.18)

где m – число рядов труб,

х – число сегментных перегородок.

3.3. Технико-экономический анализ

Наиболее полным и надежным критерием оптимальности (КО) при выборе теплообменного аппарата принято считать универсальный технико-экономический показатель - приведенные затраты П:

П=ЕК + Э,

где К - капитальные затраты;

Э - эксплуатационные затраты;

Е – нормативный коэффициент эффективности капиталовложений.

Для дальнейшего расчета будем использовать полученные ранее значения:

Таблица 4

М, кг	2100
, Па	55771
, Па	2062

Масса труб:

(3.19), где

d_ср – средний диаметр теплообменных труб, м;

δ_тр – толщина труб, м;

L – длина теплообменных труб, м;

n – число труб;

ρ_ст – плотность стали, кг/м³.

кг

Доля массы труб от массы всего теплообменника:

(3.20)

%

Цена единицы массы теплообменника из нержавеющей стали Ц_н.ст.=2,58 руб/ кг (табл. 2.17 [2]). Цена теплообменника:

Ц_Т=m_тоб* Ц_н.ст. (3.21)

Ц_Т= 2100*2,58= 5418 руб.

Энергетические затраты на прокачивание жидкости по трубам с учетом КПД насосной установки, равного

составят:

(3.22)

кВт

Энергетические затраты на прокачивание жидкости по межтрубному пространству составят:

(3.23)

кВт

Приведенные затраты равны:

, (3.24)

где год^-3;

Ц_э=0,02 руб/(кВТ-ч) – стоимость электроэнергии в среднем;

ч – число часов работы оборудования за год.

руб/ год

4. Заключение.

В курсовом проекте были подобраны и рассчитаны три кожухотрубчатых аппарата. Два из них не подошли по запасу для осуществления заданного процесса теплообмена.

Для выбора теплообменного аппарата в зависимости от цели оптимизации в качестве критерия оптимальности могут быть приняты различные параметры: приведенные затраты, габариты, масса аппарата, удельные энергетические затраты и т.п. В качестве критерия оптимальности выбираем коэффициент теплопередачи. В соответствии с этим критерием наилучшим является конденсатор №2. Он же подходит по запасу поверхности теплообмена.