Последовательность расчета и подбора кожухотрубчатого теплообменника

Рассмотрим последовательность расчета и подбора кожухотрубчатого теплообменного аппарата для нагрева органической жидкости от начальной t2н до конечной t2к температуры при расходе жидкости G2 (кг/с).

В качестве горячего теплоносителя выбираем насыщенный водяной пар давлением Р (МПа) при степени сухости х.

По таблице 1 принимаем тип аппарата, выбираем материал труб – сталь; аппарат вертикальный. Нагреваемая жидкость подается в трубы, пар – в межтрубное пространство.

По таблицам теплофизических свойств нагреваемой жидкости при t2ср = 0,5.( t2н+ t2к ) определяем плотность r2 (кг/м3), теплоемкость С2 (кДж/(кг. град)), вязкость m 2 (Па. с), теплопроводность l2 (Вт/(м2.град)) [1].

По таблице I приложения по давлению Р (МПа) определяем температуру насыщения пара t1н = t1к = ts и удельную теплоту конденсации r (кДж/кг).

По таблице теплофизических свойств воды на линии насыщения (таблица II приложения) при ts определяем свойства конденсата: плотность r (кг/м3), теплопроводность (Вт/(м. град)), вязкость m (Па. с) [1].

Расчет кожухотрубчатого аппарата проводится следующим образом:

1 Определяем тепловую нагрузку аппарата

Q2 = G2 . C2 . ( t2к – t2н), кВт;

2 По уравнению теплового баланса (6) определяем расход насыщенного водяного пара

Последовательность расчета и подбора кожухотрубчатого теплообменника , кг/с;

3 При теплообмене между теплоносителями насыщенный водяной пар конденсируется при постоянной температуре ts; поэтому схема движения теплоносителей не влияет на величину средней разности температур. Dtср определяем либо по уравнению (10), либо (11). Расчетная схема для определения Dtб и Dtм изображена на рисунке 31 d.

4 По таблице 3 принимаем ориентировочное значение коэффициента теплопередачи Кор с учетом вида теплоносителей и характера их движения (в данном примере – от конденсирующегося водяного пара к органической жидкости при ее вынужденном движении);

5 По уравнению (18) рассчитываем ориентировочную площадь поверхности нагрева

Последовательность расчета и подбора кожухотрубчатого теплообменника , м2;

6 Принимаем диаметр труб (20´2,0 мм или 25´2,0 мм; первая цифра обозначает наружный диаметр трубы dн, вторая – толщину стенки d. Тогда внутренний диаметр трубы dвн = dн – 2.d, мм) и длину труб L (L = 2,0; 3,0; 4,0; 6,0 м в соответствии с ГОСТом на принятый к расчету аппарат.

7 Определяем общее число труб аппаратов, шт

Последовательность расчета и подбора кожухотрубчатого теплообменника ;

8 Число труб n1 (шт) на один ход определяем из условия турбулентного режима движения жидкости (Re = 10 000 – 20 000). Например, ориентировочно принимаем Re2 ор = 15 000. Тогда

Последовательность расчета и подбора кожухотрубчатого теплообменника ;

9 Рассчитываем число ходов трубного пространства аппарата

Последовательность расчета и подбора кожухотрубчатого теплообменника ;

10 По рассчитанным величинам Fор, n, z и выбранным размерам труб (dвн и L) в соответствии с ГОСТом подбираем аппарат с наиболее близкими параметрами: Fнорм, м2; n; z;

11 Проводим проверку выбранного аппарата, определив коэффициенты теплоотдачи со стороны конденсирующегося водяного пара (a1) и нагреваемой жидкости (a2) по критериальным уравнениям соответствующего вида и коэффициент теплопередачи К по уравнению (14);

12 Уточняем поверхность теплопередачи (Fрасч, м2) по уравнению

Последовательность расчета и подбора кожухотрубчатого теплообменника ;

13 Определяем запас поверхности нагрева D, %

Последовательность расчета и подбора кожухотрубчатого теплообменника .

Если запас поверхности нагрева D достаточен, то аппарат выбран правильно. В противном случае расчет повторяют, приняв другой режим движения, размеры труб и др.

При выполнении расчета (пункт 10) может оказаться, что для заданных исходных величин подходят несколько нормализованных аппаратов. В этом случае необходимо проверить возможность применения каждого из них. Сопоставление конкурентно-способных аппаратов проводят с учетом их массы (таблица X приложения) и гидравлического сопротивления.

Ваш отзыв

Рубрика: Теплообменники

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *