Материал: Методические указания_Расчет и выбор конструкции кожухотрубного ТА

, (43)

где g – ускорение свободного падения; l_ш.мтр – расстояние между входным и выходным штуцерами, через которые теплоноситель поступает в межтрубное пространство и выводится из него.

При значительном изменении плотности теплоносителя в теплообменном аппарате (изменение агрегатного состояния) рекомендуется учитывать падение давления, вызываемое ускорением потока

, (44)

где u_мтр – массовая скорость теплоносителя, ; ρ', ρ" – плотность теплоносителя на входе и выходе из межтрубного пространства ТА.

Уравнения (37, 40, 41) для расчета падения давления в межтрубном пространстве кожухотрубных теплообменных аппаратов справедливы для изотермического режима течения теплоносителя. Влияние неизотермичности режима течения на гидравлическое сопротивление можно учесть вводом в эти уравнения поправки, называемой температурным фактором

, (45)

где η_с , η_ж – динамические коэффициенты вязкости теплоносителя при средней температуре поверхности теплообмена и потока; ψ – показатель степени, зависящий от значения числа Рейнольдса (рис. 12).

Рис. 12. Зависимость показателя степени ψ в уравнении (45) от числа Рейнольдса:

1 – при охлаждении теплоносителя; 2 – при нагреве теплоносителя

При охлаждении теплоносителя температурный фактор Ф > 1, а при нагреве Ф < 1. При значениях числа Рейнольдса Re ≥ 10³ влияние неизотермичности режима течения на гидравлическое сопротивление не наблюдается и температурный фактор Ф = 1.

В случае, если число Рейнольдса теплоносителя Re ≥ 10³, теплообменный аппарат горизонтальный, в аппарате не происходит изменения агрегатного состояния вещества, расстояние от трубных решеток до ближайших перегородок в два раза больше шага перегородок в центральной части аппарата ( ), падение давления теплоносителя в межтрубном пространстве кожухотрубного теплообменного аппарата может быть рассчитано по упрощенной формуле

. (46)

4.2. Определение мощности энергопривода перекачивающих устройств

Мощности, необходимые для перекачки теплоносителей через трубное и межтрубное пространство, определяются по следующим соотношениям:

; . (47)

Эффективные мощности привода насосов или компрессоров, необходимые для перекачки теплоносителей через трубное и межтрубное пространство, рассчитываются по следующим формулам:

; , (48)

где η_oi – относительный внутренний к.п.д. перекачивающих устройств, η_oi = 0,75 – 0,80; η_м – механический к.п.д. перекачивающих устройств, η_м = 0,93 – 0,96.

V. Оценка энергетической эффективности теплообменного аппарата

В случае, если предъявляемым критериям выбора кожухотрубных теплообменных аппаратов соответствуют несколько типов и конструкций теплообменников, следует вести выбор оптимального варианта с точки зрения энергетической эффективности аппарата. Энергетическое совершенство теплообменного аппарата можно оценить по величине отношения тепловой мощности теплообменника к затратам энергии, необходимым для перекачки теплоносителей через трубное N_тр и межтрубное N_мтр пространство. Это отношение называется коэффициентом энергетической эффективности теплообменного аппарата

. (49)

Более энергетически эффективным следует считать теплообменный аппарат с наибольшим значением коэффициента энергетической эффективности.

VI. Графическая часть курсовой работы (проекта)

В графической части курсовой работы (проекта) следует выполнить чертеж кожухотрубного теплообменного аппарата. Степень детализации чертежа и формат его выполнения определяется преподавателем.

Графическая часть курсовой работы (проекта) также включает в себя температурную диаграмму теплоносителей для выбранного кожухотрубного теплообменного аппарата. Диаграмма строится в масштабе по результатам конструктивного и проверочного теплового расчета ТА.

ПРИЛОЖЕНИЕ I

В приложении I приведены графики по определению ε_Δt – коэффициента, учитывающего различие между средней логарифмической разностью температур между теплоносителями для противоточной схемы движения Θ_mL и действительной средней разностью температур Θ_m, в зависимости от схемы движения и температурных режимов теплоносителей.

Рис. 1-1. Зависимость ε_Δt от характеристик R и PS для двухходовых (по трубному пространству)

кожухотрубных теплообменных аппаратов

Рис. 1-2. Зависимость ε_Δt от характеристик R и PS для четырехходовых (по трубному пространству)

кожухотрубных теплообменных аппаратов

Рис. 1-3. Зависимость ε_Δt от характеристик R и PS для шестиходовых (по трубному пространству)

кожухотрубных теплообменных аппаратов

ПРИЛОЖЕНИЕ II

В приложении II даны основные конструктивные характеристики кожухотрубных тепплообменных аппаратов с неподвижными трубными решетками и температурным компенсатором на кожухе.

Рис. 2-1. Двухходовой кожухотрубчатый теплообменник с неподвижными трубными решетками:

1 - распределительная камера; 2 - кожух; 3 - теплообменная труба; 4 - поперечная перегородка; 5 - трубная решетка; 6 - задняя крышка кожуха;7 - опора; 8 - дистанционная трубка; 9 - штуцеры; 10 - перегородка в распределительной камере; 11 - отбойник

Р ис. 2-2. Вертикальный одноходовой кожухотрубчатый теплообменник с неподвижными трубными решетками и температурным компенсатором на кожухе:

1 - распределительная камера; 2 -трубные решетки; 3 - компенсатор; 4 -кожух; 5 - опора; 6 - теплообменная труба; 7 - поперечная перегородка; 8 - задняя крышка кожуха; 9 - дистанционная трубка; 10 - штуцеры

Рис. 2-3. Схема расположения труб в пучке

Таблица 2-1

Геометрические характеристики расположения труб в пучке

Таблица 2-1а

Схемы движения теплонеосителей и положение перегородок в распределительной камере и задней крышке теплообменного аппарата

Таблица 2-2

Поверхности теплообмена ТА и проходные сечения трубного и межтрубного пространства

Продолжение табл. 2-2