F = Q/k∙∆t, (1.2)
где k- коэффициент теплопередачи, значение которого выбирают ориентировочно. k= 1700 Вт/(м2• К).
∆t- средняя разность
температур между теплоносителями:
(1.3)
где ∆ t6 =tH - t1- наибольшая, a ∆tM =tH-t2 - наименьшая разности температур между теплоносителями, tн - температура насыщения греющего пара, которую определяют из таблицы приложения 1 по давлению греющего пара Рн.
∆t =(112 - 20) - (112 - 25)/ln((112 - 20)/(112 - 25)) = 89 ºС.
F = 33,680∙106/(89+273)∙1700 = 54,72 м2.
Затем предварительно выбирают размеры труб: наружный диаметр dH, внутренний диаметр dB, длину труб L.
Выберем цельнотянутые бесшовные трубы из стали марки 08Х18Н10Т – коррозионностойкой жароупорочной стали.
В нашем теплообменнике с неподвижной трубной решеткой (ТН и ТК) применим трубы с размерами: dн = 38 мм; dв = 34,8 мм; L = 4 м; s t = 1,6 мм.
Чем больше скорость теплоносителя в трубе, тем выше коэффициент теплоотдачи, соответственно требуется меньшая поверхность теплообмена, но при повышении скорости растет сопротивление движению теплоносителя в трубе, соответственно возрастает расход энергии на его прокачку.
Для того чтобы обеспечить приемлемые скорости воды в трубах, приходится делать многоходовые по воде теплообменники, для чего в торцевых крышках корпуса теплообменника устанавливают специальные перегородки, в результате чего вода в теплообменнике многократно проходит из конца в конец теплообменника по разным группам труб.
Рекомендованные скорости теплоносителей в трубе равна wв = 50 м/c;
ρв = 0,9975 кг/м3; св = 4,183 кДж/кг.
Массовый расход жидкости:
Gв = Q/ св ∙(t2 – t1) = 1,213∙1011 /4,183∙103 ∙278= 104,3 т/ч.
dв = 34,8 – диаметр труб.
Число труб: nx = 
= 
= 611 шт..
n = F/π∙ dв ∙L = 54,72/(3,14∙34,8∙10-3
∙ 4) = 125 шт.
Число ходов: Z = 125/611 = 1 ход.
В теплообменниках жесткого типа трубы разместим по вершинам квадратов с минимально возможным шагом. Трубы в трубных решетках крепят развальцовкой, сваркой, пайкой и иногда склейкой.
Для труб диаметром 16 ≤ d ≤ 60 мм, шаг труб t ориентировочно можно определить как t = 1,4∙dн = 1,4∙38 = 53,2 мм.
Для того чтобы трубная решетка не деформировалась при креплении труб, шаг между трубами должен быть не менее:
при развальцовке t = dH + 5 = 43 мм,
припайке t = dH + 4 = 42 мм,
при сварке t = dH + 6 = 44 мм,
При разметке трубной решетки трубы располагают, по возможности заполняя всю площадь круга, предусматривая места для размещения перегородок, формирующих ходы в многоходовых теплообменниках.
1.6 Диаметр корпуса теплообменника
Внутренний диаметр корпуса теплообменника можно оценить как:
D = k1∙t∙
= 1,28∙ 53,2∙ 
= 825мм.
Dв = 1 м.
L/D = 4/1 = 4.
Тепловой расчёт теплообменника проводится для определения основной характеристики теплообменника – площади поверхности теплообмена. При проведении теплового расчёта используем следующие допущения и упрощения: греющий пар – сухой насыщенный, конденсат греющего пара покидает теплообменник при температуре конденсации (без переохлаждения).
Q = Q1 + Q2.
Q = Gп∙(iн – ik) = 33,680∙106 Вт; Q1 – тепло, расходуемое на нагрев воды:
Q1 = Gв∙ св(t2 - t1) = 104,3∙103∙4,183∙103∙278 = 33,597∙106 Вт.
Q2 = Q – Q1 = (33,68-33,597) ∙106 = 83∙103 Вт – потери тепла в окружающую среду.
Для коэффициента теплоотдачи при плёночной конденсации на наружной поверхности труб можно использовать зависимость:
α1 = A∙ε∙ 
, где
= 24,8∙10-3-
коэффициент теплопроводности;
А = 0,726
ε = 0,6
L = dн = 38∙10-3
r = 50∙103 кг/ч = 13,89 кг/с – теплота парообразования при параметрах греющего пара;
ρ = 0,9975 кг/м3 - плотность;
μ = 8,94∙10-4Па∙с – динамический коэффициент вязкости конденсата при его средней температуре.
Тогда α1 = 0,726∙0,6∙
= 0,186.
Теплообмен между стенкой канала (трубы) и движущейся в нём сплошной средой описывается критериальным уравнением:
Nuж = 0,021∙Reж0,8∙Prж0,43 ∙
=
Re = 
= 
= 2120
Pr = 
= 150,79.
Nu = 
q = Q/F = 1,213∙1011 /54,72 = 2,217∙109 – удельный тепловой поток.
Температуру стенки можно определить из условия равенства тепловых потоков:
2,217∙109 = 0,186 ∙ (20 – tc1), отсюда tc1 = 2,217∙109 / 0,186 = 0,12∙1011.
α2 = 
0,021∙21200,8∙150,790,43
∙
= 0,806.
= 0,0135.
Полный коэффициент теплоотдачи от греющего пара к нагреваемой воде определяется коэффициентами теплоотдачи со стороны пара и воды, теплопроводностью стенки и термическим сопротивлением загрязнения поверхности стенки:
k = 
= 
= 1674.
Определим второе более точное приближение поверхности теплообмена
F1 = 33,680∙106/(89+273)∙1674 = 72,37 м2.
L1 = 72,37/3,14∙36,4∙10-3∙125 = 5 м.
Значит длинна труб в теплообменнике должна быть равна 5 м.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.