Теплообменного

• Название: Теплообменного
• Дата: 08.03.2023
• Размер: 1.2 Mb.
• Имя файла: Teplovoy_raschet_rekuperativnogo_teploobmennogo_apparata.docx
• Тип: Учебное пособие; #974755
• страница: 7 из 22

ВИДЫ РЕКУПЕРАТИВНЫХ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ

1. Кожухотрубный теплообменный аппарат

Принципиальная схема кожухотрубного теплообмен- ного аппарата представлена на рис. 2.1.

Кожухотрубный теплообменник представляет собой аппарат, выполненный из пучков труб 2, собранных при помощи трубных решеток (досок) 3, и ограниченных кожухом 1. Один теплоноситель, поступающий через па- трубки 7 и 8, протекает через трубки, другой теплоноси- тель, входящий и выходящий через патрубки 9 и 10, проте- кает в межтрубном пространстве пучка труб.

а) одноходовой (Z=1)

б) двухходовой (Z=2)
Рис. 2.1. Принципиальная схема кожухотрубного теплообменного аппарата:

1 – кожух; 2 – трубки; 3 - трубные решетки; 4 - входная распределительная камера; 5 - выходная камера; 6 - поворотная камера; 7,8,9,10 – патрубки для входа и выхода теплоносителей; 11 – перегородка
Трубки в трубной решетке располагаются либо по шестиугольникам (рис. 2.2, а), либо по концентрическим окружностям (рис. 2.2, б). Кожухотрубные аппараты уста- навливают вертикально или горизонтально.

В зависимости от организации движения теплоноси- теля в трубках кожухотрубные теплообменные аппараты


газ
подразделяют на одноходовые (рис. 2.1, а) и многоходо- вые (рис. 2.1, б). Многоходовые теплообменные аппараты применяют для увеличения скорости движения теплоно- сителя внутри трубок. Если скорость движения теплоно- сителя в трубках меньше предельно допустимого значе-

жид
^{ния (} w^доп

 0,5 ^{м/с и}

W^доп  5 м/с), то в этом случае уста-

навливают перегородки 11, разделяющие трубное про- странство на Z ходов. Скорость движения теплоносителя в трубках увеличивается за счет уменьшения площади поперечного сечения для прохода теплоносителя.

Например, на рис. 2.1, б показана схема двухходового теплообменника (Z = 2). Теплоноситель, разделенный пе- регородкой 11, сначала проходит по верхней половине трубок влево, а затем по нижней половине вправо.

На рис. 2.2 штриховой линией показано расположе- ние перегородок для двухходового Z = 2 (рис. 2.2, а) и че- тырехходового Z = 4 (рис. 2.2, б) кожухотрубного тепло- обменного аппарата. Из рисунка видно, что трубки, за- крытые перегородками, из расчета необходимо исклю- чить.

Площадь поперечного сечения для прохода теплоно- сителя рассчитывают по формулам:

— в трубках

d²

f ^вн n₁ ^{; (2.1)}

4

— в межтрубном пространстве

D²

f   n

d<sup>2

нар</sup> , (2.2)

4 4

где n₁ = n/Z – число трубок в одном ходе; n – общее ко- личество трубок; Z– число ходов.

Внутренний диаметр корпуса D определяют по фор- муле

D  (n_д 1) s  d_нар  2k ^{, (2.3)}

где n_д – число труб в диагонали; s – шаг труб, м; k – коль- цевой зазор между крайними трубами и корпусом, м.

_s s

а) б)
Рис. 2.2. Расположение трубок в трубной решетке кожухотрубного теплообменного аппарата:

а – по шестиугольникам; б – по концентрическим окружностям
Шаг труб выбирают из соотношения s = (1,3÷1,5)d_нар. Кольцевой зазор между крайними трубами и корпусом должен быть не менее 6 мм (k ≥ 6 мм).

Число труб в диагонали определяют конструктивно. Для этого в табл. 2.1 находят ближайшее большее значение n и определяют число труб в диагонали n_д. Схему распо- ложения труб и перегородок чертят в масштабе на милли- метровке. При этом для многоходового теплообменника из общего числа трубок n необходимо вычесть трубки, пере- крытые перегородками (рис. 2.1).

Площадь поверхности теплообмена кожухотрубного теплообменного аппарата рассчитывают по формуле

F_дейст = π·d^*·l·n. (2.4)

Если коэффициенты теплоотдачи различаются на по- рядок, то в качестве расчетного диаметра d^* принимают диаметр трубы со стороны меньшего из α₁ и α₂, в против- ном случае d^*=0,5(d_вн+ d_нар).

2. 
   Секционный теплообменный аппарат типа «труба в трубе»
   

Принципиальная схема секционного теплообменного аппарата типа «труба в трубе» показана на рис. 2.3. Аппа- раты данного типа собирают из секций соединенных меж- ду собой последовательно и параллельно. Каждая секция состоит из трубы большого диаметра 1, внутри которой находятся одна или несколько труб меньшего диаметра 2. Один теплоноситель проходит в кольцевом за- зоре между большой и малыми трубами, а другой теплоно- ситель протекает по внутренним трубам. При этом тепло- обмен между теплоносителями происходит теплопереда- чей через поверхность внутренних труб.

В зависимости от схемы движения теплоносителей теплообменники подразделяют на прямоточные и противо- точные. На рис. 2.3, а показано направление движения теп- лоносителей при прямотоке, а на рис. 2.3, б – при противо- токе.

Площадь поперечного сечения для прохода теплоноси- теля находят по формулам:

— в трубках

d²

f  n^вн n₁ ^{; (2.5)}

4
Таблица 2.1

Определение числа труб в кожухотрубном теплообменнике

Число шести- угольников или окружностей	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Число труб по диагонали	3	5	7	9	11	13	15	17	19	21	23

35
Разбивка по шестиугольникам

Число труб без учета сегментов	7	19	37	61	91	127	169	217	271	331	397
Число труб в ряду сегмента	-	-	-	-	-	-	3	4	5	6	7
Число труб во всех сегментах	-	-	-	-	-	-	18	24	30	36	42
Всего труб	7	19	37	61	91	127	187	241	301	367	439

35
Разбивка по окружностям

Число труб по наружной окружности	6	12	18	25	31	37	43	50	56	60	62
Всего труб	7	19	37	62	93	130	173	223	279	341	410

• 
  в межтрубном пространстве
  

^ D²

d^{2 }

f  _  n^нар _n , (2.6)

1

_ 4 4 _

где n – количество труб внутри большой трубы; n₁ – число параллельно соединенных секций.





а) односекционный



б) двухсекционный
Рис. 2.3. Принципиальная схема секционного теплообменного аппарата типа «труба в трубе»:

1 – большая труба; 2 – малая труба; 3, 4, 5, 6 – патрубки для входа и выхода теплоносителей; 7, 8 – перепускной трубопровод
Алгоритм определения числа параллельно n₁ и последо- вательно n₂ соединенных секций секционного теплообмен-

ника типа «труба в трубе» подробно описан в разделе 3.3 учебного пособия.