Проектирование теплообменного аппарата (стр. 2 из 3)
Prс=5,02;
Nuтр=0,021· (67663)0,8· (2,58)0,43 
196;
Nu1=196·1,1·
=223;α1=
- коэффициент теплоотдачи от стенки к среде,α1=
=4137,9 
.6) Определение коэффициента теплопередачи:
К =
, (1-16)Rз=0,00017
по табл. 1.3 [1]Материал трубок ст20 λс=57
,К =
;7) Температурный напор:
Схема течения теплоносителей в теплообменнике - противоток.
Δtпрт=
, (1-17)Δtпрт=
=29°С,8) Тепловой напор:
q=k· Δt, (1-18)
q=1753,5
·29°С=51 
.9) Площадь поверхности нагрева:
F=
, (1-19)F=
=61 м2,10) Длина труб в одной секции:
l=
, (1-20)l=
=5,5 м;2. Гидравлический расчёт
Полные гидравлические потери теплообменника:
ΔР=ΣΔРтр +ΣΔРм+ΣΔРус+ΣΔРс, (2-1)
Так как вода – капельная жидкость, то ΣΔРус<<ΣΔРтр +ΣΔРм, поэтому ΣΔРус не учитываем, так же теплообменник не сообщается с атмосферой, поэтому ΣΔРс=0.
В итоге полные гидравлические потери:
ΔР=ΣΔРтр +ΣΔРм. (2-2)
1) Гидравлические потери по ходу ХОВ:
а) потери на трение:
ΣΔРтр1 =(ζ
+ζ 
)· 
, (2-3)Dэ=dвн=0.022 м,
Поправка ζ
незначительна. Так как трубки выполнены из материала Ст20, то шероховатость труб Δ=0.1мм. 
, Re=71197 – турбулентный режим течения,15
<Re<560 - область смешанного трения, значитζ1=0.11·
+ 
, (2-4)ζ1=0.11·
+ 
=0.0299,ΣΔРтр1 =0.0299·
=15.35 кПа,б) местные потери:
ΣΔРм=Σζм·
, (2-5)Значения коэффициентов местных сопротивлений имеющих место в данном теплообменнике указаны в таблице 2.3 [1].
В данном случае в трубной системе теплоноситель, попадая во входную камеру теплообменника, далее входит в трубки первой секции, потом выходит из трубок первой секции и с поворотом на 180º перемещается во вторую секции, где происходят те же процессы, потом также третья и четвёртая секции, потом идёт выходная камера и теплоноситель выходит из теплообменника. В итоге:
Σζм=2·1,5+4·1+4·1+3·2,5=18.5,
ΣΔРм=
=36.7 кПа,В итоге полные потери по ХОВ:
ΔР1=15.35+36.7=52.05 кПа.
2) Гидравлические потери по ходу конденсата:
а) потери на трение:
ΣΔРтр2=(ζ2
+ζ 
)· 
, (2-6) 
- эквивалентный диаметр, (2-7)Площадь сечения межтрубного пространства, где протекает теплоноситель
F=
, (2-8)F=
=0.015 м2,Рсм=
- смоченный периметр, (2-9)Рсм=
=1,99 м,dэ=
=0.03мПоправка ζ
незначительна,Так как трубки выполнены из материала Ст20, то шероховатость труб Δ=0.1мм.
=300,Reж2=47711– турбулентный режим течения,
15
<Re<560 - область смешанного трения, значитΖ2=0.11· (
+ 
) 
, (2-10)ζ2=0.11· (
+ 
) =0.029,ΣΔРтр2 =0.029·
=0,8 кПа,б) местные потери:
ΣΔРм=Σζм·
, (2-11)Значения коэффициентов местных сопротивлений имеющих место в данном теплообменнике указаны в таблице 2.3 [1].
Теплоноситель поступает в межтрубное пространство в первую секцию, где совершает два хода с поворотом на 180º, далее переходит во вторую секцию, где совершает аналогичные операции, так же в третьей и четвёртой секциях, потом выходит из теплообменника.
Σζм=8·2+4·1.5+4·1=26,
ΣΔРм=
=3,85 кПа,В итоге полные потери по конденсату:
ΔР
=0,8 +3,85 =4.65 кПа.3.Прочностной расчёт
Материал кожуха, труб, трубной решётки и других элементов аппарата выполнены из Ст20. Для данного диапазона температур:
s*доп=100МПа- номинальное допускаемое напряжение
[s]=s*доп*hк; (3-1)
hк=1-поправочный коэффициент;
[s]=110МПа;
1) Цилиндрический кожух.
Определение толщины стенки в местах нагруженным давлением 11 ата, то есть от выхода из трубной решётки одного корпуса до входа в трубную решётку другого корпуса:
На данном участке водяного тракта внутренний диаметр принимаем, равным:
Dв1=Dвмин+5, мм;
Dвмин=200 мм
Dв1=200мм+5мм=205мм;
Расчётная толщина стенки:
dр1=
; (3-2)jсв=1-коэффициент прочности, учитывающий ослабление цилиндра сварным швом по табл. 3.2 [1];
dр1=
=11 мм; (3-3)Конструктивная толщина стенки, принимается из условия:
dк1³dр1+С,
С=2мм-поправка на коррозию стенки под действием среды омывающей её, принимаем:
dк1=13мм.
(3-4) 
Определение толщины стенки кожуха в межтрубном пространстве при давлении 3.5ата:
Dв2=220 мм - внутренний диаметр кожуха;
dр2=
- расчётная толщина стенки кожуха; (3-5)jсв=1-коэффициент прочности, учитывающий ослабление цилиндра сварным швом по табл. 3.2 [1];
dр2=
=4 мм;Конструктивная толщина стенки, принимается из условия:
dк2³dр2+С;
С=3 мм-поправка на коррозию стенки под действием среды омывающей её, принимаем
dк2=7 мм.
(3-6)