Конструирование сальникового подогревателя типа ПС-115 улучшенных характеристик, страница 8

где

a_1р– коэффициент теплоотдачи греющего теплоносителя;

a_2р– коэффициент теплоотдачи нагреваемого теплоносителя;

d_ст– толщина стенки трубки, м;

l_ст – коэффициент теплопроводности стенки, Вт/мград, l_ст=15,98 .

    Вт/(м²К).

к) Найдем площадь поверхности теплообменника:

Q = FKDt_ср,                (V.11)

где

F – площадь поверхности теплообмена;   

Dt_ср – средний температурный напор аппарата,°C;

                                                      ,              (V.12)

где

                  Dt_б – большая разность температур теплоносителей,°C;

                  Dt_м – меньшая разность температур теплоносителей,°C;

 м²

л) Активная длина трубок:

где

F – площадь теплоотдачи теплообменного аппарата, м²;

m – общее число трубок в аппарата , шт;

d_р – расчетный диаметр  стальных трубок ,м.

 d_р= 0,5(d_н+ d_вн) = 0,5(25+22) = 23,5мм;

l–  длина трубок между трубными решетками в аппарате ,м .

 м;

м) Вычислим ориентировочно диаметр трубной решетки по центрам ряда трубок формуле

,                                        (IV.14)

где

S_min – шаг  разбивки, м;                   

m – общее число трубок в аппарата,шт;

h_тр – коэффициент заполнения трубками трубной решетки, h_тр=0,8.

Тогда

 м

Полученное значение округляем до ближайшего большего значения, рекомендуемого справочниками, т. е. D_у=600 мм;

 н)  Проверка конструктивности теплообменника.

,                                (IV.14)

где

l –  длина трубок между трубными решетками в аппарате, м .

D_тр –диаметр трубной решетки по центру наружнего ряда трубок, мм.

l/D_тр=1,53/0,58=2,46

Условие конструктивности выполняется.

о)  Определим отрезную длину трубок.

,                                    (IV.11)

где

S_P – толщина трубной решетки, мм;

h – высоты выступающих концов трубок, мм; Высоту выступающих концов трубок принимаем h = 3 мм

 м

Толщину трубной решетки предварительно принимаем S_P  = 10 мм.

Способ закрепления трубок в трубной решетке  развальцовка с отбортовкой   представлен на рис.8.

                    Рис.8. Закрепление труб в трубной решетке.

Окончательный расчёт по определению диаметра трубной решетки выполнен графически с нанесением требуемого числа трубок на рис.7.

Внутренний диаметр обечайки выбирается из стандартного ряда по ГОСТу 10704-76: D_у=600 мм.

VI. Гидравлический расчет патрубков и подбор фланцев для

патрубков.

Патрубки предназначены для ввода и вывода теплоносителей из аппарата. Патрубок представляет собой отрезок трубы  определенной длины с приваренным к нему фланцем, изготовленного из требуемого  конструкцией материала .

Цель расчета заключается в определении внутреннего диаметра патрубка с последующим подбором трубы стандартных размеров. Для расчета используется уравнение неразрывности или сплошности, связывающие массовый или объемный расход теплоносителя со скоростью и проходным сечением патрубка.

G = frw,(VI.1)

где

G – массовый расход теплоносителя через патрубок, кг/с;

f – площадь внутреннего поперечного сечения патрубка, м²;            

r – плотность теплоносителя, принимаемая по его средней  температуре в патрубке, кг/м³;

w – скорость теплоносителя в патрубке, м/с.

Из уравнений (VI.1) после некоторых преобразований находим площадь поперечного сечения патрубка.

     Получаем

f = G/rw ;

Для нахождения диаметра крупных сечений применяется формула (VI.2) .

                                                                                     (VI.2)

    Теперь объединим в одно уравнение выражение полученное  выше  для нахождения поперечного сечения патрубка и формулу нахождения диаметра крупных сечений .

В результате чего получаем уравнение необходимое для расчета.                                

,                                      (VI.3)

где      

dвн – внутренний диаметр патрубка, м;

V – объемный   расход  теплоносителя, м³/с;

p- число Пи, p= 3,14 .

Так как в представленной модели конденсатора существует (есть) 4 патрубка , то в целях унификации в жидкостных теплообменных аппаратах целесообразно принимать диаметры патрубков по трубному пространству (вход и выход) одинаковыми, но к межтрубному пространству это условие не применимо так как один из патрубков паровой, а другой конденсатный патрубок .