Конструирование сальникового подогревателя типа ПС-115 улучшенных характеристик, страница 7

                                                                                 Значения в таблице приведены в единицах СИ.

Рис.5 Зависимость годовых затрат от скорости воды.

V. Тепловой и конструктивный расчет аппарата.

Итак оптимальной скоростью считается скорость соответствующая минимальному значению – это w_опт = 0,4м/с. Но чтобы соблюдалась конструктивность аппарата выберем скорость  w = 1,19м/с.

а)  Находим количество трубок в одном ходу аппарата по формуле:

                                            ,                                                 (V.1)

где

w^* =1,19м/с – cкорость нагреваемого теплоносителя (воды);

шт.

б)  Находим общее число трубок в аппарате по формуле.

m = nZ ,                                               (V.2)

где

Z – число ходов теплоносителя по трубному пространству;

п – число трубок в одном ходу, шт.

m=nZ=684=272 штук

в)  Разбивка трубок в теплообменном аппарате.

Разбивку трубок в трубной решетке производим по вершинам равносторонних треугольников, как показано на рис.6. Такая разбивка трубок является наиболее рациональной, т.к. при  ней на решетках помещается наибольшее число трубок при одном и том же шаге между трубками.

Рис.6. Треугольная разбивка трубок.

г) Коэффициент теплоотдачи по водяной стороне составит:

                                                  ,                                                (V.3)

где

w^* =1,19м/с – скорость нагреваемого теплоносителя (воды);

d_э=0,01266м – эквивалентный диаметр трубы, м;

n =1,00610^-6– кинематическая вязкость, м²/с.

д) Рассчитаем число Нуссельта от воды к стенке для турбулентного режима течения по формуле  так как оно удовлетворяет  условию :

                           ,                           (V.4)

где

– число Рейнольдса;

Pr_f – число Прандтля;

D_к – диаметр кривизны.

е) Рассчитаем коэффициент теплоотдачи от воды к стенке для турбулентного режима течения по формуле:

                                 ,                                                    (V.5)

где

l = 59,910^-2 Вт/мград – коэффициент теплопроводности; 

d_э= 0,01266м  эквивалентный диаметр.

 Вт/(м²К).

ё) Определим расчетный коэффициент теплоотдачи:

                                         ,                                                  (V.6)

где

h_з = 0,8 – коэффициент, учитывающий влияния загрязнения;

  Вт/(м²К).

ж) Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара бензола к наружной поверхности трубок определяем по приближенной зависимости:

                             ,                                  (V.7)

где

d_н=25мм – наружный диаметр  стальных трубок;

t_н=80,1^оС –  температура греющего теплоносителя ;

t_ст– средняя температура стенки .

t_cт= (t_ср1+ t_ср2),                              (V.7.1)

где  

t_ср1= 20^оС – средняя температура нагреваемого теплоносителя ;

t_ср2= 80,1^оС – средняя температура греющего теплоносителя .

               K – коэффициент теплопередачи (взятый в таблице 3), Вт/м²К

t_cт= (80,1–20)=25,53 ^оС.

A’ – коэффициент составленный из теплофизических свойств жидкости взятый при t_пл = 52,81 ^оС  в общем случае может определен по выражению:

                                       ,(V.7.2)

                      где

l= 11,6310^-2 ккал/(чмград) – коэффициент теплопроводности жидкого бензола; 

m  = 0,385510^-4  кгсс/м² – коэффициент вязкости пленки конденсатора;

r =833.54 кгс/м³– плотность жидкого бензола;

r =94,5 ккал/кг – теплота конденсации бензола;    

i– число трубок в вертикальном ряду .

з) Определим расчетный коэффициент теплоотдачи:

                                            ,                                        (V.8)

где

j₁ =0,97 –коэффициент, учитывающий чистоту греющего пара;

j₂ =0,9 –коэффициент, учитывающий наличие воздуха в межтрубном пространстве.

  Вт/(м²К).

и) Уточняем температуру стенки:

                           ,     ъ                                 (V.9)

где

a_1р– расчетный коэффициент теплоотдачи:

a_2р – расчетный коэффициент теплоотдачи:

t_ср1= 20^оС – средняя температура нагреваемого теплоносителя ;

t_н= 80,1^оС – средняя температура нас греющего теплоносителя .

.

й) Коэффициент теплопередачи, Вт/(м²К);

                                                     (V.10)