Расчет трубчатого теплообменника

Исходные данные.

1. Тип теплообменника - вертикальный

2. Подача теплоносителя – в межтрубное пространство.

3. Производит по массе на нагреваемой жидкости Gчас=179*10³

4. Плотность жидкости ƿ=981 кг/м³

5. Внутренний диаметр труб d=30*10‾³м

6. Скорость движения жидкости Wжид=1,5 м/с

7. Количество ходов Z=4

8. Размещение труб в пучке – шахматное

9. Количество шестиугольников а0=7

10. Расположение перегородок в трубном пространстве – н

11. Крепление труб в трубной решетке – сварка

12. Начальная температуры воды t1=5 C

13. Конечная температура воды t2=70 С

14. Теплоноситель – конденсирующийся водяной пар

15. Давление пара (абсолютное) р=1,50 ат

16. Высота теплообменника Н=1 м

1Геометрический расчет

При выполнении геометрического расчета трубчатого теплообменника находят те геометрические размеры, которые можно определить по исходным данным, а также по принятым в процессе расчета геометрическим величинам. Геометрические размеры, расчет которых связан с применением теплотехнических величин, определяются в тепловом расчете.

Основной расчетной формулой, связывающей заданную производительность по жидкости, протекающей в трубах, с принимаемыми геометрическими размерами и скоростью, является формула расхода:

где - секундный расход, м³/с;

- внутренний диаметр трубы, м;

- количество труб в ходу;

- скорость движения жидкости в трубах, м/с.

При заданной производительности по нагреваемой жидкости расчет производится в следующем порядке.

1. Определение секундного объемного расхода жидкости (если задана часовая производительность по массе):

где - часовой расход жидкости, кг/ч;

- плотность воды, кг/м³.

1.2 Определение требуемого (по расходу жидкости или газа) количества труб в ходу:

Принимают скорость движения по трубам:

жидкости =0,3-1,5 м/с; газа = 5-10 м/с.

Диаметр нагревательной трубы принимают в зависимости от производительности (рекомендуется =(20-30)·10^-3м).

Принимаем = 48

2. Определение требуемого количества труб в пучке теплообменика с учетом количества ходов z:

n_п=n_х*z

n_п = 48*4= 191

Количество ходов в теплообменнике (если не задано) выбирают с учетом требуемого перепада температур теплоносителя, движущегося в трубном пространстве; дополнительно учитывают требования компактности теплообменника.

Многоходовые теплообменники применяют для нагревания жидкостей на большие перепады температур. Обычно при нагреве воды на один ход можно принять 10-30°С температурного перепада. Чем больше ходов в теплообменнике, тем он компактнее, удобнее в эксплуатации и монтаже.

Если теплообменник должен работать как конденсатор, а не как нагреватель жидкости, в нем предусматривают только один ход.

Ходы устраивают за счет перегородок в распределительных коробках над трубными решетками, которые организуют последовательное движение жидкости по этим ходам.

Обычное расположение перегородок - радиальное, обеспечивающее простоту конструкции и одинаковое количество труб в ходу для создания лучших гидродинамических и термокинетических условий работы теплообменника.

При размещении пучка труб на трубной решетке по шестиугольникам радиальные перегородки располагают по диагоналям или нормально сторонам шеcтиyгoльника, а также смешанно. При диагональном и нормальном расположении перегородок можно получить 2, 3 или 6 ходов; при смешанном расположении (по диагоналям и нормально) получают 4 или 12 ходов.

Отверстия для труб под перегородками не делают, что необходимо учесть при определении действительного количества труб. Имеется в виду, что попадающие на перегородки трубы не устанавливают, общее количество соответственно уменьшается.