Расчет теплообменников (стр. 3 из 5)

Скорость воды в трубках и в межтрубном пространстве:

(м/с)

(м/с)

Таким образом, в результате расчета совершенно случайно получены одинаковые скорости воды (W_т=W_мт).

Эквивалентный диаметр для межтрубного пространства:

(м)

Средняя температура воды в трубках:

(°С)

При этой температуре температурный множитель, необходимый для дальнейших расчетов (по Таблице 2), A_5т »2960.

Средняя температура воды между трубками:

(°С)

При этой температуре температурный множитель (по Таблице 2) A_5мт »2616.

Режим течения воды в трубках (при t₁ = 110°С ν_т = 0,271·10^-6м²/с) и межтрубном пространстве (при t = 80,0°С ν_мт = 0,38·10^-6м²/с) турбулентный, так как:

Коэффициенты теплоотдачи (для турбулентного режима течения воды):

Коэффициент теплоотдачи три турбулентном движении воды внутри трубок:

(ккал/(м²·ч·град))

где d_э = d_в.

(ккал/(м²·ч·град))

Расчетный коэффициент теплопередачи (коэффициент теплопроводности стали l = 39ккал/(м·ч·град) определяем по формуле для плоской стенки, так как ее толщина меньше 2,5мм:

(ккал/(м²·ч·град))

Температурный напор:

(°С)

Поверхность нагрева подогревателя:

(м²)

Длина хода по трубкам при среднем диаметре трубок

d = 0,5·(0,016+0,0132) = 0,0146 (м):

(м)

Число секций (при длине одной секции l_т = 4 м):

секции; принимаем 3 секции.

Уточненная поверхность нагрева подогревателя согласно технической характеристике выбранного аппарата составит:

(м²)

Действительная длина хода воды в трубках и межтрубном пространстве L_т = 4·3 = 12 (м), L_мт = 3,5·3 = 10,5 (м) (при подсчете L_мт расстояние между патрубками входа и выхода сетевой воды, равное 3,5м, выбрано из конструктивных соображений).

Определяем гидравлические потери в подогревателе. Коэффициенты гидравлического трения для трубок и межтрубного пространства определяем по формуле Альтшуля при k = 0,3·10^-3мм (для бесшовных стальных труб изготовления высшего качества):

Коэффициенты местных сопротивлений для потока воды в трубках, принимаем по Таблице 5.

Вход в трубки	1,5·4 = 6,0
Выход из трубок	1,5·4 = 6,0
Поворот в колене	0,5·3 = 1,5
Sξ = 13,5

Суммарный коэффициент местных сопротивлений для потока воды в межтрубном пространстве определяется из выражения:

Отношение сечений входного или выходного патрубка: f_мт/f_патр = 1.

Потери давления в подогревателе с учетом дополнительных потерь х_ст от шероховатости (для загрязненных стальных труб по Таблице 4 принимаем х_ст = 1,51):

(мм вод. ст.)

Потери в межтрубном пространстве подсчитываются по аналогичной формуле, но лишь в том случае, когда сумма значений коэффициентов местных сопротивлений Sx_мт определена по указанной выше формуле, в противном случае расчет потерь Dp_мт значительно усложняется.

(мм вод. ст.)

Сведем полученные результаты в Таблицу 6 и сравним их между собой.

Таблица 6

Расчетные данные кожухотрубчатого и секционного водоводяного теплообменников

Тип теплообменника	Коэффи-циент теплопе-редачи k, ккaл/(м2·ч·гpaд)	Темпера-турный напор Dt, °С	Поверх-ность нагрева F, м2	Диаметр корпуса D, м	Длина корпуса L, м	Гидравли-ческое сопротивление Dp, мм вод. ст	Число ходов z
Кожухотрубчатый	1953	62,2	9,88	0,414	1,81	0,526	2
Секционный	1240	27,3	38,25	219	4,44	1,17	3

Сравнение показывает, что для данных условий кожухотрубчатый теплообменник имеет те преимущества, что он более компактен и гидравлическое сопротивление его меньше.

Приложение 1

а)

б)

Рисунок 1.1 Горизонтальные пароводяные подогреватели конструкции Я.С. Лаздана: а – двухходовые; б – четырехходовые.

Таблица 1.1

Расчетные характеристики горизонтальных пароводяных подогревателей конструкции Я.С. Лаздана (Рисунок 1)

№ подогревателей	№ корпусов	Количество и длина трубок, мм	Поверхность нагрева, м2	Площадь проходного сечения по воде, м2		Число рядов трубок по вертикали	Наиболь-ший расход воды, т/ч
				При четырех ходах	при двух ходах
								1	32 * 900	1,47
2	32 * 1 200	1,93
3	1	32 * 1 600	2,58	0,0012	0,0024	5	22/11
4	32 * 2 000	3,18
5	32 * 2 400	3,800
6	56 * 1 200	3,38
7	2	56 * 1 600	4,47	0,0022	0,004	7	40/20
8	56 * 2 000	5,66
9	56 * 2 400	6,66
10	172 * 900	7,78
11	3	172 * 1 200	10,40	0,0066	0,0132	12	120/60
12	172 * 1 600	13,75
13	172 * 2 000	15,8
14	172 * 2 400	20,40

Рисунок 1.2 – Водоводяной подогреватель МВН-2050-62.

Рисунок 1.3 – Одноходовой теплообменный аппарат типа ТН с диаметром корпуса 159 или 273мм, имеющий две камерные сварные крышки с плоскими донышками

Таблица 1.2

Основные размеры горизонтальных пароводяных подогревателей конструкции Я. С. Лаздана (Рисунок 1.1)

№ подогревате-лей	№ корпу-сов	Размеры, мм													Вес, кг
		Dн	L	L1	L2	L3	L4	D	D1	D2	dн1	dн2	dн3	h1
1	1	219	1265	900	162	615	58	273	–	–	76	76	57	210	124
2		219	1565	1 200	162	765	730	273	–	–	76	76	57	210	138
3		219	1965	1600	162	965	930	273	–	–	76	76	57	210	158
4		219	2365	2000	162	1 165	1130	273	–	–	76	76	57	210	177
5		219	2,765	2400	162	1365	1330	273	–	–	76	76	57	210	197
6	2	265	1 664	1200	200	803	766	339	455	375	89	89	76	233	–
7		265	2043	1600	200	1003	951	339	455	375	89	89	76	233	209
8		265	2449	2000	200	1 203	1 151	339	445	375	89	89	76	233	228
9		265	2849	2400	200	1 403	1 351	339	445	375	89	89	76	233	247
10	3	414	1509	900	260	713	656	528	64	540	102	102	89	307	437
11		414	1809	1200	260	883	806	528	645	540	102	102	89	307	437
12		414	2209	1600	260	1063	1 006	528	645	540	102	102	89	307	535
13		414	2609	2000	260	1263	1206	528	645	540	102	102	89	307	591
14		414	3009	2400	260	1463	1 406	528	645	540	102	102	89	307	646

Таблица 1.3

Основные размеры водоводяных подогревателей МВН 2050-62 (Рисунок 1.2)

Типоразмер	Размеры, мм														Количество отверстий		Вес, кг
																		Dн	D	D1	D2	dн	dн1	d1	d2	H	h	L	L1	L2	L3	n1	n2
	МВН 2050-29 МВН 2050-30	168	360	180	210	133	114	18	18	400	200	2040 4080	2322 4362	2502 4542	2682 4722	8		8	141 220
МВН 2050-31 МВН 2050-32	219	410	240	240	168	168	23	23	500	250	2040 4080	2402 4442	2640 4680	2877 4917	8	8	222 358
МВН 2050-33 МВН 2050-34	273	450	295	295	219	219	23	23	600	300	2040 4080	2422 4462	2729 4769	3035 5075	8	8	325 531
МВН 2050-35 МВН 2050-36	325	513	295	350	273	219	23	23	700	350	2040 4080	2492 4532	2840 4880	3187 5227	8	12	440 735

Примечание: Вес приведен для разъемных односекционных подогревателей.