Расчет теплообменного аппарата (стр. 2 из 5)
Гидравлический расчет теплообменного аппарата сводится к определению потерь давления по тракту каждого теплоносителя от входа в аппарат до выхода из него.
Общее падение давления по тракту складывается из потерь давления в элементах аппарата: входных и выходных патрубках, камерах и коллекторах, в трубных пучках и т.п. Для удобства расчета все составляющие полной потери давления условно разделяют на сопротивление трения при проходе жидкости по линейным участкам тракта аппарата и местные сопротивления, обусловленные наличием в теплообменнике локальных препятствий, изменяющих направление, форму и скорость потока жидкости.
В общем виде полное сопротивление подсчитывается по формуле:
,где
- сопротивление трения; 
- местные сопротивления.Расчет линейного сопротивления трения.
Сопротивление линейных участков – это, прежде всего, сопротивление входного, выходного патрубков и сопротивление, обусловленное течением в трубном пучке, для одного теплоносителя и омыванием трубного пучка для другого. Линейная длина патрубков подвода теплоносителя, как правило, несоизмеримо мала по сравнению с длиной трубного пучка, поэтому сопротивлением патрубков пренебрегают. В этом случае падение напора потока теплоносителя может быть посчитано по формуле
,где L- полная длина пути жидкости в аппарате, м;
w- средняя скорость движения теплоносителя, м/с;
ρ - плотность теплоносителя при средней температуре, кг/м2;
dэ- эквивалентный диаметр канала, м;
- коэффициент сопротивления трения.Расчет линейного сопротивления трения для воды:
dэ = dвн=0,016 м;
= 1,105 м/с;ρ = 983,6 кг/м3(при средней температуре воды);
=(1,87+2·0,04)·2=3,9 м; 
ΔPтр1=
Па.Расчет местных сопротивлений.
Местные сопротивления определяются как арифметическая сумма всех сопротивлений. К последним относятся повороты потока, участки огибания перегородок, изменение сечения для прохода жидкости и др., причем каждое местное сопротивление
рассматривается отдельно друг от друга, а затем результаты суммируются: 
.Расчет местных сопротивлений для воды.
Сопротивления поворотов на 90° и на 180° окажутся несоизмеримо малыми по сравнению с остальными из-за малой величины скорости потока в этих местах - скорость резкого упадет при расширении потока. Ими можно пренебречь.
В инженерных расчетах местные сопротивления определяются по формуле
где ξ - коэффициент местного сопротивления.
Расчет ΔPмс1 - сопротивление от внезапного расширения потока при входе в распределительную камеру.
Коэффициент сопротивления при внезапном расширении потока:
,где
и 
- большее и меньшее сечение потока соответственно.Fб=0,5∙Fтр.реш.=0,5∙
м2;Fм=
м2 - площадь поперечного сечения входного патрубка; 
= 
;ρ = 999,4 кг/м3 (при tв=15°C);
м/с;ΔPмс1=
Па.Расчет ΔPмс2 - сопротивление от внезапного сужения потока при входе в трубки теплообменного пучка.
Коэффициент сопротивления при внезапном сужении потока:
,где Е - степень сжатия потока;
Fм=
N 
м2;Fб = 0,0982 м2;
м/с; 
; 
;ΔPмс2=
Па.Расчет ΔPмс3 - сопротивление от внезапного расширения потока при выходе из трубок в поворотную камеру.
Fб=0,159 м2;
Fм=0,0286 м2;
= 
;ρ = 983,6 кг/м3 (при tв=21°C);
м/с;ΔPмс3=
Па.Расчет ΔPмс4 - сопротивление от внезапного сужения потока при входе в трубки теплообменного пучка из поворотной камеры.
Fм=0,0201 м2;
Fб=0,0982 м2;
; ;ρ = 983,6 кг/м3;
м/с;ΔPмс4=
Па.Расчет ΔPмс5 - сопротивление от внезапного расширения потока при выходе из трубок в сборную камеру.
Fм=0,0201 м2;
Fб=0,0982 м2;
= ;ρ = 962,2 кг/м3;
м/с;ΔPмс5=
Па.Расчет ΔPмс6 - сопротивление от внезапного сужения потока при входе потока из сборной камеры в выходной патрубок.
Fм=0,0177 м2;
Fб=0,0982 м2;
; 
; 
ΔPмс5=
Суммарное местное сопротивление воды:
ΔPмс =
= 532+233+393+237+401+317=2113 Па.Полное сопротивление воды:
ΔP = ΔPтр + ΔPмс = 15858+2113 = 17971 Па
Мощность на валу насоса:
Гидравлические испытания аппаратов производятся после выполнения всех сварочных и сборочных работ с целью проверки прочности деталей, и плотности сварных и разъемных соединений. Испытания проводят чистой водой, которую закачивают с помощью гидравлического насоса в аппарат до давления, регламентированного рабочим чертежом. Время выдержки под пробным давлением для аппаратов с толщиной стенки до 50 мм должно быть равным 10 минут. После снижения давления до рабочего необходимо тщательно осмотреть все швы, прилегающие к ним участки и другие сомнительные места аппарата с целью обнаружения возможной течи и разрывов.
Аппарат считается выдержавшим гидравлическое испытание при условии, что при осмотре не было обнаружено разрывов, течи, а также видимых остаточных деформаций.
4. Механический расчет элементов конструкции теплообменного аппарата