8. Расчет гидравлического сопротивления трубного пространства теплообменника

Гидравлическое сопротивление трубного пространства находим по уравнению:

где z – число ходов по трубам;

- коэффициент трения, является функцией режима движения потока (критерия Рейнольдса) и относительной шероховатости стенки трубы.

- скорость потока в штуцерах трубного пространства, м/с;

- скорость воды в трубах пучка, м/с;

W_тр====0,37 м/с.

λ_m=0,25{lg[e/3,7+(6,81/Re_тр)^0,9]}^-2

где е=Δ/d – относительная шероховатость труб, Δ-высота выступов шероховатостей, можно принять Δ=0,2 мм.

Критерий Рейнольдса для трубного пространства равен

Re_тр=ρ∙w∙d/μ=770,18∙0,37∙0,021/0,31∙10^-3=19304

е=0,2/25=0,008

λ_m=0,25∙{lg[0,008/3,7+(6,81/19304)^0,9]}^-2=0,039

Скорость сырья в штуцерах

w_ш=G/ρ∙0,785∙d_ш²=0,208 м/с.

Формула для определения гидравлического сопротивления в трубном пространстве окончательно принимает вид

где z – число ходов.

Подставляя имеющиеся данные, получаем гидравлическое сопротивление трубного пространства ΔР_тр=26852,64 Па.

Для межтрубного пространства ΔР равно

где m – число сегментных перегородок, np – число рядов труб, омываемых теплоносителем в трубном пространстве. Она равна np≈(n/3)1/2, n – число труб.

В данном случае n=100, отсюда np=5,77.

По справочным данным m=18.

Эквивалентный диаметр для межтрубного пространства

d_э=D² – nd²/ nd=0,0464 м

Скорость движения для насыщенного пара, идущего через межтрубное пространство, равна

w_мтр=G/ρ∙0,785∙d_э²=1681,26/3600∙5,037∙0,0464=1,02м/с.

Критерий Рейнольдса

Re_мтр=ρ∙w∙d/μ=1,02∙5,037∙0,0464/0,153∙10^-3=1558,112

Подставляя полученные данные в обобщённое уравнение гидравлического

сопротивления для межтрубного пространства, получаем ΔРмтр=535,5 Па.

Вывод.

В результате технологического расчета был выбран двухходовой кожухотрубчатый горизонтальный теплообменник с линзовым компенсатором со следующими характеристиками:

Диаметр кожуха 1000мм

Диаметр труб 25*2мм

Число ходов 2

Площадь сечения одного хода по трубам 0,124м²

Длина труб 4 м

Площадь поверхности теплопередачи 31м²

Число труб 100

Коэффициент теплопередачи 1540

Гидравлическое сопротивление трубного пространства 26852,64 Па.

Библиографический список

1. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/ под ред. Ю.Д. Дытнерского, 2-е изд., перераб. и доп. М.: Химия, 1991. 496 с.

2. Павлов К. Ф., Романков П. Г., Носков А. А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: Учеб. пособие для вузов/ под ред. П. Г. Романкова. 10-е изд., перераб. и доп. – Л.: Химия, 1987. 576 с.

3. . Расчет кипятильника: методические указания к курсовому и дипломному проектированию. Л.М. Журавлева, А.М. Чемерисова, Н.В. Финаева/ Куйбышев, 1991. 35с.