Кожухотрубчатые теплообменные аппараты (стр. 3 из 6)
По полученным значениям коэффициентов P и R определяем поправочный коэффициент
([5]).Поверхностная плотность теплового потока, Вт/м², ([7]):
(1.28) 
(Вт/м²)Из основного уравнения теплопередачи определяется необходимая поверхность теплообмена, м², ([7]):
(1.29) 
(м²)По рассчитанной площади и заданному диаметру труб выбирается стандартный теплообменный аппарат ([1]):
Параметры кожухотрубчатого теплообменника сварной конструкции с неподвижными трубными решетками (ГОСТ 15118-79,ГОСТ 15120-79,ГОСТ 15122-79).
Таблица 1
| Диаметр кожуха, мм | Диаметр труб, мм | Число ходов | Общее число труб, шт. | Поверхность теплообмена(в м2) при длине труб, м | Площадь сечения потока 10-2 м2 | Площадь сечения одного хода по трубам, 10-2 м2 | |
| В вырезе перегородок | Между перегородками | ||||||
| 3 | |||||||
| 400 | 20×2 | 2 | 166 | 31 | 1,7 | 3 | 1,7 |
Пересчитываются скорости движения и критерий Рейнольдса для греющего и нагреваемого теплоносителей, м/с, ([7]):
(1.30) 
(м/с) 
(1.31) 
(м/с)где
– площадь сечения одного хода по трубам, м2, 
(м2) 
– площадь сечения межтрубного пространства между перегородками, м2, 
(м2) 
(1.32) 
(1.33) 
1.5 Конструктивный расчет теплообменного аппарата
Определяется число труб в теплообменнике, ([7]):
(1.34) 
(шт.)где
– площадь поверхности теплообмена стандартного теплообменника, м2, 
(м2); 
– длина труб одного хода стандартного теплообменного аппарата, м, 
(м).По условию трубы по сечению трубной решетки расположены по вершинам равносторонних треугольников. Количество трубок, расположенных по сторонам большего шестиугольника, ([7]) :
(1.35) 
(шт.)Количество трубок, расположенных по диагонали шестиугольника, ([7]):
(1.36) 
(шт.).Число рядов труб, омываемых теплоносителем в межтрубном пространстве, приближенно можно принять равным 0,5 · b , т.е., ([7])
(1.37) 
Для стандартных труб с наружным диаметром
равным 20мм, размещенных по вершинам равносторонних треугольников, при развальцовке принимают шаг между трубами ([7], стр.12) :t = (1,3
1,6) ,t = 1,4·20 = 28 (мм)
Рассчитанную величину шага между отверстиями в трубной решетке сравнивают со стандартными значениями ([1])
Внутренний диаметр кожуха двухходового теплообменника, мм, ([7]):
(1.38) 
(мм)где
– коэффициент заполнения трубной решетки, принимается равным 0,6 – 0,8.1.6 Определение температуры поверхности стенок трубы
Термическое сопротивление теплоотдачи от греющего теплоносителя к поверхности загрязнений, (м²· К)/Вт, ([7]):
(1.40) 
((м²· К)/Вт)Термическое сопротивление слоя отложений со стороны греющего теплоносителя, (м²· К)/Вт, ([7])
(1.41) 
((м²· К)/Вт)где
– тепловая проводимость слоя отложений со стороны греющего теплоносителя ([1]), 
((м2· К)/Вт).Термическое сопротивление стенки трубы, (м²· К)/Вт, ([7]):
(1.42) 
((м²· К)/Вт)где
– толщина стенки трубки, м, 
(м); 
– коэффициент теплопроводности стенки, Вт/м·К, 
(Вт/м·К).Термическое сопротивление слоя отложений со стороны нагреваемого теплоносителя, (м²· К)/Вт, ([7]):
(1.43) 
((м²· К)/Вт)где
– тепловая проводимость слоя отложений со стороны нагреваемого теплоносителя, Вт/(м²· К), ([1]) 
(Вт/(м²· К))Термическое сопротивление теплоотдачи от стенки загрязнений к нагреваемому теплоносителю, (м²· К)/Вт, ([7], формула 1.44):
((м²· К)/Вт)Аналитически температура стенок трубы определяется по формулам, ([7], формулы 1.45, 1.46):
(ºС) 
(ºС)Для проверки температуру стенки определим графическим способом, ([7], рис П.1.4).
Рис.4. Графический способ определения температуры поверхности стенки трубы со стороны греющего и нагреваемого теплоносителей
1.7 Гидравлический расчет теплообменника
Целью гидравлического расчёта является определение величины потери давления теплоносителей при их движении через теплообменный аппарат.
Полное гидравлическое сопротивление при движении жидкости в трубах теплообменного аппарата определяется выражением, Па, ([7]):
(1.47)где
– гидравлическое сопротивление трения, Па, ([7]); 
– потери давления, обусловленные наличием местных сопротивлений; складываются из сопротивлений, возникающих в связи с изменением площади сечения потока, обтекания препятствий, Па, ([7]);
(1.48) 
(Па)где
– коэффициент трения, ([7]);z – число ходов теплоносителя по трубному пространству, z=2.