Теплообменного
 Скачать 1.2 Mb.
|
Компоновочный расчет секционного теплообменника типа «труба в трубе»Компоновочный расчет проводят совместно с тепло- вым конструктивным и гидравлическим расчетами. Целью компоновочного расчета секционного теплообменника яв- ляется определение числа параллельно n1 и последова- тельно n2 соединенных секций аппарата. Число параллель- но соединенных секций находят из условия рекомендуемо- го значения скоростей теплоносителей, которое следует из гидравлического расчета теплообменника. Диапазон реко- мендуемых значений скоростей теплоносителей: — wг 5 25 м/с для газообразных теплоносителей; — wж 0,5 3 м/с для жидкостных (капельных) теплоно- сителей. Алгоритм расчета n1 следующий. Из уравнения неразрывности находят скорости дви- жения теплоносителей без распараллеливания потоков теплоносителей, т.е. при n1 = 1 1 wn1 1 G1 f ; (3.15) 2 wn1 1 1 1 G2 , (3.16) f где w и n1 1 1 2 2 w n1 1 2 – скорости горячего и холодного тепло- носителей при n1=1. Сравнивают значения скоростей w и n1 1 1 wn1 1 с ре- 2 w w и n1 1 комендуемым интервалом изменения скоростей w w w n1 1 min 1 max wmin 2 max , (3.17) где wmin 0,5 м/с и wmax 3м/с для жидкостных теплоно- сителей и соответственно wmin 5 м/с и wmax 25 м/с для газообразных теплоносителей. Выбирают значение n1 таким образом, чтобы скоро- сти w1 и w2 находились в рекомендуемом интервале зна- чений скоростей wmin w1, w2 wmax : wn1 1 w1 1 n1 wn1 1 и w2 2. (3.18) n1 При выборе числа параллельных секций n1 возможны следующие варианты. а) У одного из теплоносителей скорость лежит в задан- ном интервале скоростей, а у другого теплоносителя пре- вышает ка. wmax и необходимо распараллеливание этого пото- Например, wn1 1 n1 1 w w w , а min 2 max n1 1 w w 1 max , тогда w зад w n1 1, где 1 зад 1 скорость потока из заданного интер- вала. В этом случае горячий теплоноситель поступает в n1 параллельно соединенных секций, а холодный теплоноси- тель последовательно проходит через все секции. Напри- мер, для n1 = 3 и n2 = 2 при противоточной схеме движения теплоносителей и движении горячего флюида в централь- ных трубках, а холодного в кольцевом зазоре получим сле- дующую компоновочную схему секционного теплообмен- ника (рис. 3.3).  Т2'
 горячий теплоноситель холодный теплоноситель Рис. 3.3. Компоновка теплообменника «труба в трубе» при n1 = 3 и n2 = 2 и противоточной схеме движения теплоносителей б) Скорости течения обоих теплоносителей превышают заданные из гидравлического расчета максимально допу- стимые значения скорости wn1 1, wn1 1 w . В этом 1 2 max случае необходимо подобрать n1 таким, чтобы для обоих теплоносителей одновременно выполнялось условие: wn1 1 wmin w1 1 wmax , (3.20) n1 wn1 1 wmin w2 2 wmax . (3.21) n1 Например, n1=2 и n2=3, при прямоточной схеме движе- ния теплоносителей и течении холодного теплоносителя в центральных трубках, а горячего – в кольцевом канале, имеем следующую компоновку секционного теплообмен- ника (рис. 3.4).  горячий теплоноситель холодный теплоноситель Рис. 3.4. Компоновка теплообменника «труба в трубе» при n1 = 2 и n2 = 3 и прямоточной схеме движения теплоносителей При расчете секционного теплообменника выбор чис- ла параллельно соединенных секций n1 выполняют на эта- пе определения коэффициентов конвективной теплоотда- чи. Расчет числа последовательно соединенных секций n2 проводят после выполнения теплового расчета, в результа- те которого находят площадь поверхности теплообмена F, необходимую для нагрева или охлаждения теплоносите- лей, по формуле n2 F 1 d* l n , (3.22) где F – площадь поверхности теплообмена; d* – расчетный диаметр малой трубы; n1 – число параллельно соединен- ных секций; l – длина труб. Если коэффициенты теплоотдачи различаются на по- рядок, в качестве d* берется диаметр трубы со стороны меньшего из α1 и α2, в противном случае d*=0,5(dвн+ dнар). Число последовательно соединенных секций n2 округ- ляют в большую сторону и уточняют длину трубок: l F d* n 1 n2 . (3.23) |