Главная Минимаркер Железнодорожный транспорт Минимаркер Транспортная энергетика (хладотранспорт) Минимаркер Принципы компоновки теплообменных аппаратов

Принципы компоновки теплообменных аппаратов

Страница 20 из 22
Содержание лекции:
Теплообменные аппараты (теплообменники)

Поверхность теплообмена трубчатых теплообменных аппаратов обычно изготавливают из стальных труб диаметром от 10 до 57 мм или из латунных, медных и мельхиоровых труб диаметром от 5 до 21 мм.

В соответствии с рассчитанной поверхностью теплообмена определяют общее число труб в трубной решетке ∑n при заданной их длине l или длину труб при заданном значении ∑n:

n = F/(π·d·l); l = F/(π·d·∑n), (5.1)

где d – расчетный диаметр, м.

Скорость потока однородной среды при расчете коэффициента теплообмена с внутренней стороны труб связана с числом труб равенством

200314_f41

где V, G – расход теплоносителей соответственно в м3/с, кг/с;

w – скорость потока, м/с;

ρ –плотность среды, кг/м3;

dвн, dн – внутренний и наружный диаметры трубы, м.

Если n = ∑n, то со стороны среды, движущейся внутри труб, теплообменник называется одноходовым. При ∑n > n в теплообменнике предусматривается m ходов,

m = ∑n/n. (5.3)

Значение m может быть только целым числом, чаще всего четным. При дробном значении m изменяются скорость потока в пределах до пускаемой (табл. 2.1 в предыдущих лекциях), значение n или диаметр труб и производится уточнение расчетной поверхности F. Трубы равномерно размещают и закрепляют в трубных решетках по одному из способов, показанных на (рис. 2.2 в предыдущих лекциях). Шаг разбивки труб в трубной решетке S (или S1, S2) выбирают по возможности малым, но допускаемым с точки зрения механической прочности решетки.

В общем случае шаг между трубами рекомендуется принимать равным:

  • S ≈ (1,3÷l,5)·dн, но не менее dн + 6 мм при развальцовке их в решетке;
  • S ≈ l,25·dн при закреплении сваркой;
  • S = dн + 9 мм при сальниковом креплении.

В конкретных случаях обычно принимают следующее значение шага:

  • для конденсаторов с разбивкой труб по концентрическим окружностям и при dн = 16 мм S = 2dн;
  • для конденсаторов с разбивкой труб по треугольнику при dн = 16 мм S = dн + (5÷10) мм;
  • для подогревателей воды, маслоохладителей и прочих аппаратов подобного типа, выполненных из труб dн = 16÷18 мм S = dн + (5÷6) мм.

При расположении труб по треугольнику или шестиугольнику площадь, необходимая для размещения одной трубы, f = 0,866·S2.

Общая площадь трубной решетки для одного хода теплообменника

Fр = n·f. (5.4)

Число труб на диагонали внешнего шестиугольника

nд = 2nвн – 1, (5.5)

где nвн – число труб на стороне внешнего шестиугольника.

Общее число труб

n = 3nвн·(nвн - 1) + 1. (5.6)

Внутренний диаметр корпуса одноходового теплообменника, или полезный диаметр трубной решетки, м,

D = S (nд - 1) + 4dн. (5.7)

Внутренний диаметр корпуса многоходового теплообменника увеличивается конструктивно на величину толщины перегородок в камерах аппарата.

Коэффициент заполнения трубной решетки

ηтр = 1,1·S2·n/D2. (5.8)

Примерный коэффициент заполнения трубной решетки для одноходовых теплообменников ηтр ≈ 0,75÷0,82, для двухходовых ηтр ≈ 0,72÷0,78.

Площадь поперечного сечения межтрубного пространства, м2,

fмпр = V2/w2 = G2/(ρ2·w2). (5.9)

Расстояние между сегментными перегородками,

200314_f42

Ширина перегородок в межтрубном пространстве обычно принимается равной (0,6–0,8)D,

Диаметр входных и выходных патрубков аппарата, м,

200314_f43

Камеры, крышки, толщина трубной решетки, фланцы и другие элементы выбирают с обязательной проверкой расчетом на прочность. При компоновке теплообменника типа «труба в трубе» в соответствии с принятыми в тепловом расчете скоростями потоков выбирают диаметры внутренней d1 и наружной d2 трубы:

200314_f44

где d1вн, d – внутренний и наружный диаметры внутренней трубы, м;

d2вн – внутренний диаметр внешней трубы, м.

Общая длина внутренней трубы L и количество элементов n:

L = F/(πd1); n = L/l, (5.14)

где l – длина одного элемента 4–6 м.

Для изготовления змеевиковых теплообменников применяют стальные трубы диаметром от 10 до 76 мм и трубы из цветных металлов диаметром от 3 до 21 мм. Средний диаметр витка каждого змеевика выбирают конструктивно в зависимости от размеров наружного корпуса бака, реактора, теплообменника, а также от скорости теплоносителя в межтрубном пространстве, но не менее Dам > (8÷10)dн. Расстояние между витками по вертикали принимают обычно равным h ≥ (l,5÷2)dн, но в некоторых случаях это расстояние может быть существенно больше и определяется конструктивными соображениями.

Число параллельно включенных змеевиков

200314_f45

Если змеевики выполнены из труб одного и того же диаметра, то общая длина одного змеевика

Lзм = F/(mзм·π·d). (5.16)

Длина одного витка (винтовой линии)

200314_f46

Число витков nв = L/lв. Значение nв округляют до целого числа. При конденсации пара в змеевике в нижней его части может накапливаться конденсат. Это приводит к ухудшению теплообмена и понижению тепловой производительности аппарата. Длина змеевика, в котором будет полная конденсация пара, определяется приближенно. По результатам расчета змеевик делится на несколько секций, расположенных одна над другой, или в виде концентрических окружностей. Например, при давлении пара (3÷5) 105 Па длину змеевика рекомендуется выбирать исходя из соотношения l/d ≈ 225÷275 при средней разности температур между теплоносителями ∆t ≈ 30÷40 град.


© 2013 - 2017 Учебно-образовательный портал "Все лекции"
Материалы, представленные на страницах нашего сайта, созданы авторами сайта, присланы пользователями, взяты из открытых источников и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Все авторские права на материалы принадлежат их законным авторам.
Разработка сайта - Скобелев Алексей





Яндекс.Метрика