Проект розрахунку кожухотрубного теплообмінника безперервної дії (стр. 7 из 8)

(2.16)

d_э = 0,0505 м

Re =

= 1166,97

2.2 Конструктивний розрахунок

Таблиця 2 – Вихідні данні

№	Найменування	Позначення	Числове значення	Одиниці виміру	Література
1	Крок розбивки труб	t	25,6	мм
2	Зовнішній діаметр труб	dн	20	мм	[3]
3	Число труб	n	61	шт.	[3]
4	Діаметр кожуха внутрішній	Дк	273	мм	[3]

t=d_нар·1,28 мм (2.17)

де t - крок розбивки труб, мм;

d_нар – зовнішній діаметр труб, мм.

t=20·1,28 = 25,6 мм

Відношення кроку між трубами до зовнішнього діаметра труб:

(2.18)

β =

= 1,28

Кут, утворений центральними лініями трубних рядів при розміщенні труб по вершинах рівносторонніх трикутників (за правилами шестикутників) α =60°.

Коефіцієнт заповнення трубної плити:

, (2.19)

де n - число труб, шт.

0,866 = sіn60°

d - діаметр кожуха, м;

t - крок труб, м

φ

Ступінь заповнення перетину трубами в подовжньому потоці визначаємо за формулою [3]:

, (2.20)

де

- відношення кроку між трубами t до зовнішнього діаметра

труб;

π - постійна величина, 3,14;

- коефіцієнт заповнення трубної плити;

- 60° - кут при вершині рівностороннього трикутника.

χ_пр =

Проводимо необхідні розрахунки для визначення ширини перегородки [3]:

(2.21)

де

- витрата пара, м/с;

- щільність пара, кг/м³;

- внутрішній діаметр корпуса, м;

- центральний кут сегмента перегородки, град.;

- повна площа перетину апарата, м²

0,0058 = 0,00011

- 0,00623

-56,64 =52,73

Методом приближень визначаємо кут

:

	sin	52.73*sin	- 56.64*sin
90 100 110 120	1 0.98 0.94 0.87	57.32 56.18 53.89 49.87	32.68 43.82 56.11 70.13

Таким чином, центральний кут сегмента перегородки

=82°.

= = 41˚

Ширина перегородки визначається як

b=r+r·cos(γ/2) (2.22)

r =

= 0,1365

cos

= cos 41˚= 0,7547 = (b – 0,1365)/0,1365

b=0,7547·0,1365+0,1365=0,28

Згідно розрахунку вибиваємо горизонтальний кожухотрубний підігрівач з наступною характеристикою: площа поверхні теплообміну 11,5 м²; діаметр корпусу 273 мм; діаметр труб 20x2 мм; довжина труб 3 м; число труб 61; число сегментних перегородок 8; число труб по діагоналі шестикутника 5.

2.3 Розрахунок та вибір діаметрів штуцерів

Таблиця 4 - вихідні дані

Найменування	Літерне позначення	Число	Розмірність	Джерело
В'язкість NaNO3	μ	0,54·10-3	Па*с	[3]
Еквівалентний діаметр міжтрубного простору	dэ	0,0505	м	[теп. розр]
Щільність NaNO3	ρ2	2260	кг/м3	[3]
Щільність пара	ρ1	927,89	кг/м3	[3]
Витрата пара	G1	0,35	кг/с	[теп.розр]
Витрата NaNO3	G2	2,6	кг/с	[вих. дані]
Швидкість NaNO3	W2	0,053	м/с

Розрахунок ведеться згідно джерелу [1].

Схема з'єднання теплообмінників - послідовна, секційна. Швидкість руху робочих середовищ в патрубках (штуцерах) по можливості повинна співпадати з робочою швидкістю середовища в апараті, встановленою в розрахунку. Тому швидкість води в патрубках, що сполучають міжтрубні простори теплообмінників, а також NaNO₃, що рухається з апарату в апарат по з’єднувальним їх колінах, приймаємо приблизно рівною швидкості руху цих середовищ в теплообміннику.

Визначаємо швидкість руху NaNO₃ по трубах теплообмінника:

(2.23)

де μ₁ - в'язкість NaNO₃, Па/с

d_э - еквівалентний діаметр міжтрубного простору, м;

р₂- щільність NaNO₃, кг/м³;

Rе - критерій Рейнольдса для NaNO₃, Rе=11320

W_б =

= 0,053 м/с

Швидкість пара в міжтрубному просторі W_п=35м/с

Діаметр патрубків (штуцерів) визначається за формулою:

d₌

(2.24)

де G₂- витрата пара, кг/с;

G₁ - витрата NaNO₃ у трубному просторі, кг/с.

d_б= 1,13

= 0,093 м

d_п = 1,13

= 0,154 м

Труби для виготовлення патрубків і колін діаметром:

для пара – 108x4 мм, для NaNO₃ 159x6 мм [6].

2.4 Гідравлічний розрахунок

Таблиця 5 - Вихідні дані

Найменування	Літерне позначення	Число	Розмірність	Джерело
Площа поверхні тепловіддачі	F	34,21	м2	[Теп. розр.]
Коефіцієнт місцевого опору міжтрубного простору	ξмтр	1	[1]
Коефіцієнт місцевого опору трубного простору	ξтр	1,5	[1]
Діаметр кожуха	dk	273	мм	[1]
Щільність NaNO3	ρ2	2260	кг/м3	[3]
Щільність пара	ρ1	927,89	кг/м3	[3]
Швидкість руху теплоносія в трубному просторі	wтр	0,053	м/с	[розр.діам. штуц.]
Швидкість руху теплоносія в міжтрубному просторі	wмтр	0,0065	м/с	[Теп. розр.]

Розрахунок ведеться згідно джерела [1].

Метою гідравлічного розрахунку є визначення величини втрати тиску теплоносіїв при їх русі через теплообмінні апарати. Втрата тиску Δр при проходженні теплоносіїв через труби і в міжтрубному просторі теплообмінника складається з втрат на опір тертю і на місцеві опори, а також залежить від конструкції апарату. Гідравлічний опір трубного простору:

(2.25)

де λ_тР- коефіцієнт тертя трубного простору, Вт/(м*к);

L- довжина теплообмінних труб, м;

d_э- діаметр еквівалентний трубного простору, м;

ξ- коефіцієнт місцевого опору трубного простору;

p- густина NaNO₃, кг/м;

w- швидкість руху теплоносія у вузькому перетині потоку, м/с.

Коефіцієнт тертя трубного простору:

λ_тр=0,3165/Re^0,25 (2.26)

де Rе- критерій Рейнольдса;

0,3165- коефіцієнт, залежний від форми перетину трубопроводів.

λ_тр=0,3165/11320^0,25=0,0307 Bт/(м²*К)

∆p_тр =

= 15,35 Па

Гідравлічний опір міжтрубного простору:

(2.27)