|
Процессы и аппараты нефтегазо- переработки. процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии куиии д., Левеншпиль о
испаряя ucvty, впрыскиваемую через коллектор 7 (рчс. X-') Иногда jK.iic.'ii'.incлмю трубы орошают сверху подои, иодависл через специальный коллектор.
Изменение режима работы ДНО ростытпчся попоротом , о- пастен рабочего талеса вентилятора или жалюзи 8 на выходе воздуха из трубного пучка.
Ркс. Х-Щ Аппарат но.{душного охлаждения:
/ — трубная секция; 2 — диффузор: .7 вентилятор; -I - ••юк'ктродппгатель; 5 - - crniiicn каркаса; 6 — защитная решетка; 7 — коллектор для распыления воды; <S‘ — жалюзи.
ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ
Тепловой расчет теплообменного аппарата выполняют' для определения необходимой поверхности теплообмена, температур потоков и типа теплообменника. В начале теплового расчета должна быть составлена схема теплообмена, отражающая последовательность прохождения потоками различных теплообменных аппаратов, потребность во внешних теплоносителях (хладоагептах) п т. д. Разность температур теплообменшзающпхея потоков не должна быть меньше 20—25 ЧС. В противном случае потребуются большие теплообмепные поверхности
для передачи заданного количества £ ^ лот , тепла.
Рис. Х-10. Принцип и а л r« s li >1 схема потоком тепло- обменного аппарата.
Тепловой баланс шенлоииы’нного аппарата. Тепловой расчет' начинают с составления теплового баланса аппарата. Принципиальная схема потоков тсплообмеппого аппарата дана на рис, X-10. Количество тепла (^,, отданное охлаждающимся потоком, должно быть равно тек,ту воспринятому нагревающимся
потоком, с учетом тепловых потерь, т. е.
Q-. nQi (Х,1)
где f] — коэффициент использования тепла; ») 0,92—0,98.
V2gJr- 65
/г 75
626.•‘-ЬНД* 184
222
Г,, 227
-(АЛ 247
S 340
V 354
Энтальпии потоков должны быть рассчитаны с учетом изменения агрегатного состояния потоков при прохождении теплообменного аппарата.
Расчет величины поверхности теплообмена. Поверхность теплообмена рассчитывают по формуле
т = <32,/л;д/ср (х,5)
где К — коэффициент теплопередачи; Д/Ср — средняя разность температур для теплообменнвающихся потоков.
Для предварительной оценки величины поверхности теплообмена среднюю разность температур вычисляют как среднелогарифмическую разность [см. главу IX, уравнение (IX,6)]. Величины коэффициента теплопередачи /С могут быть приняты в следующих пределах:
Назначение аппарата К. Вт/(мг.1\)
Жидкостные теплообменники, паровые нагреватели, пародистиллятные теплообменники, водяные конденсаторы паров бензина в присутствии газа 70—250
Водяные конденсаторы паров бензина .... 230—450
Кипятильники, обогреваемые
водяным паром 300—850
жидкими нефтепродуктами 140—350
При дальнейших расчетах величину К уточняют в соответствии с конструкцией теплообменника и фактической схемы движения потоков (см. главу IX).
Высокая эффективность работы теплообменного аппарата достигается при достаточно больших скоростях движения потоков. Однако при этом возрастает гидравлическое сопротивление аппарата. Обычно скорость движения жидких потоков в трубах составляет 1—2,5 м/с, а в межтрубном пространстве для проходных сечений в вырезах перегородок — от 0,3 до 1 м/с.
Расчет коэффициента теплоотдачи в трубах аг. Величина коэффициента теплоотдачи от движущегося потока к поверх-
Re
wd
v
w dp
т
(X.6)
ности труб зависит от характера движения потока, определяемого числом Рейнольдса
где w — скорость движения потока в трубах; d — внутренний диаметр труб; v — кинематическая вязкость; р — динамическая вязкость.
При расчете коэффициента теплоотдачи в трубах следует пользоваться формулами, приведенными в главе IX. Физические константы в критериях подобия определяют при средней температуре потока.
В промышленных теплообменниках ламинарный режим движения потоков в трубах встречается редко.
В зависимостях для расчета коэффициента теплоотдачи а1 для внутренней поверхности труб направление теплового потока учитывают отношением чисел Прандтля (Рг/Ргст)°-2S, рассчитанным для параметров потока при средней его температуре и при средней температуре стенки. Если трубы имеют некруглое сечение или поток движется в кольцевом зазоре, как в теплообменниках типа «труба в трубе», вместо диаметра трубы d в расчетных уравнениях используют эквивалентный диаметр (см. гл. II).
Расчет коэффициента теплоотдачи а2 в межтрубном пространстве. Теплоотдача между внешней поверхностью труб и омывающим их потоком осуществляется конвекцией. В межтруб- ном пространстве поток имеет сложное движение: установленные па трубном пучке поперечные перегородки изменяют как направление движения потока, так и скорость его движения. Для расчета коэффициента теплоотдачи <х2 можно пользоваться следующим уравнением
Nu = 0,22Re°'6Pr°'33 (Pr/PrCT)°'H (Х.7)
где Nu = a^d-Jk — число Нуссельта; Re = wdnN — число Рейнольдса; Pr = = vcpik — число Прандтля; а2 — коэффициент теплоотдачи в межтрубном пространстве; v, Я, р — кинематическая вязкость, теплопроводность и плотность потока соответственно; с — средняя теплоемкость потока в интервале температур на входе и выходе; ш — скорость движения потока; dH — наружный диаметр труб.
Скорость движения потока w рассчитывают по формуле
(Х.8)
у__ G
F эф рр эф
где V, G — объемный и массовый расходы потока; F3ф — эффективное сечение межтрубного пространства.
Величину ЕЭф определяют по формуле
(Х.Э)
где F1 — площадь проходного сечения в вырезах перегородок; Рг — площадь проходного сечения трубного пучка между перегородками.
Г,
г
-- г
/у
•'<1
(Х,10)
где F,,., р — площадь выреза в перегородке; l-’v, — площадь поперечного сечения труб, проходящих через вырез в перегородке; ,,—число труб, попадающих в вырез перегородки.
/
/
| |,>
| /
|
|
1
1
\
|
к: ,4
|
\
\
\
| 'К 1
\ / ■ '■
|
На рис. Х-1 I дана схема, поясняющая расчет F,. Трубы в пучке могут быть расположены в вершинах равностороннего треугольника, в вершинах квадрата пли в вершинах квадрата, повернутого на угол 45°. Схема расположения труб дана на рис. Х-12.
Рис. Х*11. Схема к расчету
/г, ,
Расположение труб в вершинах равностороннего треугольника позволяет увеличить их число, однако затрудняет чистку наружной новерх.чостн труб. Для пучков с размещением труб но вершинам треугольника и прямого квадрата площадь проходного сече ни-л F» между перегородками определяют по формуле
/о 0 б,,, о 1 г/11) /д (X, I I)
где D,,,, — внутренним диаметр корпуса аппарата; пл — число труб и первом ряду, считая от центра пучка; /„ — расстояние между перегородками.
|
|
|