2.1. Расчет гидравлического сопротивления
Вариант 3К
Скорость жидкости в трубах:
ωтр
=
(23)
ωтр=
м/с
Reтр=10192,17
Коэффициент трения определяют по формуле:
λ
= 0,25{lg[
]0,9}-2
(24)
λ={lg[
]0,9}-0,2=0,043
где е=∆/d – относительная шероховатость труб; ∆ - высота выступов шероховатостей (в расчетах принимаем ∆=0,2 мм).
е = ∆/d=0,2*10-3/0,021=0,0095
В межтрубном пространстве гидравлическое сопротивление можно рассчитать по формуле:
∆pмтр.
=
(
)
/2
(25)
∆рмтр=
*
+1,5
+3
=18751,35
Па
где
-
коэффициент местного сопротивления в
межтрубном пространстве;
- плотность в межтрубном пространстве;
ωмт
- скорость жидкости в межтрубном
пространстве.
ωтр.ш=20*6/(3,14*0,152*986)=1,723 м/с
Коэффициент местного сопротивления потоку, движущемуся в межтрубном пространстве:
ξмтр3 = 3m/Reмтр0,2 (27)
ξмтр3 = 3*12/(11904,76)0,2=5,51
Число рядов труб, которое приближенно можно определить следующим образом:
m
=
(28)
m=
=11,3=12
Расчетные формулы для определения гидравлического сопротивления в трубном и межтрубном пространствах окончательно принимает вид:
∆ртр
=
λ
+[2,5(z-1)+2z]
+3
(30)
∆ртр=λ
+[2,5(z-1)+2z]
+3
=40974,6
Па
x=14
где z – число ходов по трубам; L – длина теплообменных труб.
Скорость в штуцерах:
ωтр.ш
= G1*z/(
) (31)
Число сегментных перегородок х= 18. Диаметр штуцеров к кожуху dмтр.ш=0,200 м; m – число рядов труб, преодолеваемых потоком теплоносителя в межтрубном пространстве; ωтр.ш – скорость потока в штуцерах, определяется по формуле:
ωмтр.ш
= G2*z/
(33)
где dмтр.ш - диаметр штуцеров к кожуху (dмтр.ш=0,200 м)
ωмтр.ш=35,8*6/(3,14*0,22*986)=1,734 м/с
где dтp ш - диаметр штуцеров в распределительной камере (dтp ш = 0,150 м)
Вариант 4К
Скорость жидкости в трубах:
ωтр
=
(23)
ωтр=
м/с
Reтр=13377,22
Коэффициент трения определяют по формуле:
λ
= 0,25{lg[
]0,9}-2
(24)
λ={lg[
]0,9}-0,2=0,043
где е=∆/d – относительная шероховатость труб; ∆ - высота выступов шероховатостей (в расчетах принимаем ∆=0,2 мм).
е = ∆/d=0,2*10-3/0,021=0,0095
В межтрубном пространстве гидравлическое сопротивление можно рассчитать по формуле:
∆pмтр.
=
(
)
/2
(25)
∆ртр=λ
+[2,5(z-1)+2z]
+3
=31487,9
Па
где
-
коэффициент местного сопротивления в
межтрубном пространстве;
- плотность в межтрубном пространстве;
ωмт
- скорость жидкости в межтрубном
пространстве.
ωтр.ш=20*6/(3,14*0,152*986)=1,723 м/с
Коэффициент местного сопротивления потоку, движущемуся в межтрубном пространстве:
ξмтр3 = 3m/Reмтр0,2 (27)
ξмтр3 = 3*12/(11904,76)0,2=5,51
Число рядов труб, которое приближенно можно определить следующим образом:
m
=
(28)
m=
=14,4=15
x=14
Расчетные формулы для определения гидравлического сопротивления в трубном и межтрубном пространствах окончательно принимает вид:
∆ртр
=
λ
+[2,5(z-1)+2z]
+3
(30)
∆рмтр=
*
+1,5
+3
=20864,11
Па
где z – число ходов по трубам; L – длина теплообменных труб.
Скорость в штуцерах:
ωтр.ш
= G1*z/(
) (31)
ωмтр=35,8/(0,07*996)=0,519 м/с
Число сегментных перегородок х= 18. Диаметр штуцеров к кожуху dмтр.ш=0,200 м; m – число рядов труб, преодолеваемых потоком теплоносителя в межтрубном пространстве; ωтр.ш – скорость потока в штуцерах, определяется по формуле:
ωмтр.ш
= G2*z/
(33)
где dмтр.ш - диаметр штуцеров к кожуху (dмтр.ш=0,200 м)
ωмтр.ш=35,8*6/(3,14*0,22*986)=1,734 м/с
где dтp ш - диаметр штуцеров в распределительной камере (dтp ш = 0,150 м)
Сравнивая эти варианты, видно, что сопротивление теплообменника 3К больше, чем у 4К. Также, 3К тяжелее на 1010 кг.