Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
Деякі елементи конструктивного розрахунку (число послідовно з’єднаних пакетів, число каналів в одному пакеті для кожного теплоносія) були розглянуті у розділі теплового розрахунку пластинчатого теплообмінника.
Розраховують діаметри штуцерів і підбирають стандартизовані фланці.
2.2.3. Спіральні теплообмінники [9]
1. Визначають розміри спірального теплообмінника.
Розрахунок геометричних розмірів теплообмінника проводять, виходячи з розмірів внутрішнього радіусу спіралей (згідно ГОСТ 12067 – 66 радіус дорівнює 150 мм), ширини каналу, тобто відстані між листами, і ширини стрічки, з якої здійснюють навивку.
Поверхня нагріву спірального теплообмінника, отримана тепловим розрахунком, зв’язана з розмірами спіралей співвідношенням
F = 2Lbе, (2.69)
де L – ефективна довжина спіралі від точок m і n до точок M i N (рис. 2.7);
bе – ефективна ширина спіралі, яка дорівнює ширині стрічки, яка навивається, за відрахуванням товщини металевих стрічок або прокладок, які розміщені всередині спіралей:
bе ≈ b – 20 мм, (2.70)
Рис.2.7. Схема розрахунку де b – ширина штабу.
довжини каналу: 1 – зовнішній
канал; 2- внутрішній канал
Ефективну довжину спіралі визначають з врахуванням того, що зовнішній виток спіралі не приймає має участі у передачі теплоти.
Кожний виток будується по двох радіусах:
r1 = d / 2; r2 = r1 + t, (2.71)
де t = δ + δст - крок спіралі; δ – ширина каналу (зазор між спіралями); δст – товщина листа.
Довжина першого витка
ℓ1 = 2π(r1 + r2)/2 = π(r1 + r1 + t) = 2πr1 + 2πt٠0,5.
Довжина другого витка ℓ2 = 2πr2 + 2πt٠2,5.
Довжина n – го витка ℓn = 2πrn + 2πt(2n – 1,5).
Сумуючи, отримаємо довжину однієї спіралі
L = ℓ1 + ℓ2 + ٠٠٠+ℓn = 2πr1n + πtn(2n – 1), (2.72)
звідки число витків, необхідне для отримання ефективної довжини, визначаємо за рівнянням:
. (2.73)
Число витків обох спіралей
N = 2n = , (2.74)
де d = 2r + t – внутрішній діаметр спірального теплообмінника.
Зовнішній діаметр спіралі з врахування товщини листа
D = d + 2Nt +δст. (2.75)
Дійсна довжина листів спіралей між точками m і m, для спіралі І і між точками n і n, для спіралі ІІ (рис. 2.7) визначається за співвідношеннями:
LІ = L + 0,25π + а 1; (2.76)
LІІ = L + . (2.77)
2. Розраховують штуцери для проходу теплоносіїв і підбирають стандартизовані фланці
3. Вибирають конструкцію вузла ущільнення каналів.
Можливі варіанти показані на рис. 2. 8.
а – тупикових; б – глухих; в – наскрізних
За способом ущільнення торців канали поділяються на три типи:
1. Тупикові канали, кожний з яких заварюється з протилежного боку за допомогою вставленої стрічки 1 (рис. 2.8, а). Такий спосіб ущільнення виключає змішування теплоносіїв при прориванні прокладки 2. Після зняття кришок обидва канали легко піддаються очищуванню. Цей спосіб ущільнення каналів найбільш поширений.
2. Глухі канали, в яких канал заварюється на торцях з обох боків (рис. 2.8, б). Недолік такого типу ущільнення полягає у неможливості чистки каналів.
3. Наскрізні канали, відкриті з торців (рис. 2.8, в). Ущільнення досягається за допомогою листового прокладочного матеріалу. Канали такого типу легко піддаються чистці, але основний їх недолік полягає у можливості перетоку теплоносія з одного каналу у другий.
Примітка. По причині малого масштабу і з метою більшої інформативності зварка на рис. 2.8 показана за старим ГОСТом.
2.2.4. Теплообмінники типу „труба в трубі”
Деякі елементи конструктивного розрахунку теплообмінника типу „труба в трубі” нерозривно зв’язані з тепловим розрахунком. Так, згідно приведеної методики теплового розрахунку (розділ 2.1.D): задаються числом Rе, визначають швидкості потоків, розраховують число ходів тощо. Але можна використати іншій алгоритм, показаний нижче.
- Задаються швидкістю руху теплоносія у внутрішній трубі (в межах 0,5 – 3 м/с);
- Розраховують внутрішній діаметр труби по залежності
dвн = , (2.78)
позначення величин, що входять у (2.78) – дивись розділ 2.1.D.
- Приймають по ГОСТ 9930 – 78 теплообмінну трубу з діаметром, найближчим до розрахованого. Теплообмінні труби рекомендується приймати із зовнішнім діаметром 25; 38; 48; 57; 76; 89; 108; 133; 159 мм.
- Уточнюють швидкість руху теплоносія:
w2 = G2/(0,785ρ2d2). (2.79)
- Розраховують внутрішній діаметр зовнішньої труби:
Dвн = , (2.80)
де Sмтр = G1/(ρ1w1) – площа січення кільцевого простору, м2; w1 – швидкість руху теплоносія у кільцевому просторі, м/с (задаються).
Приймають по ГОСТ кожухову трубу діаметром, найближчим до розрахованого. Кожухові труби рекомендується приймати із зовнішнім діаметром 57; 76; 89; 108; 133; 159; 219 мм.
- Уточнюють швидкість руху теплоносія у між трубному просторі:
w2 = . (2.81)
- Розраховують числа Rе для внутрішньої труби і між трубного простору по залежностям (2.60) і (2.62). Бажано, щоби числа Rе відповідали турбулентному режиму. Якщо число Rе виявиться по розрахунку занадто великим (Rе > 15 000), треба збільшити діаметр трубопроводу, або зменшити швидкість і розрахувати кількість потоків теплообмінника по залежності (2.58).
Після розрахунку необхідної поверхні теплообміну визначають:
- Для однопоточного теплообмінника
- загальну довжину труби:
L = F/(πdз); (2.82)
- приймаючи довжину теплообмінної поверхні такою, що дорівнює довжині кожухової труби, визначають число послідовно з’єднаних елементів теплообмінника:
z = L/ℓ, (2.83)
де ℓ - довжина кожухових труб (приймається 1,5;3,0;4,5; 6,0; 9,0; 12 м).
- Для багатопоточного теплообмінника (з кількістю n потоків):
- загальну довжину труби, що приходиться на один потік
L = F/(πdзn); (2.84)
- аналогічно (2.82) – число елементів одного потоку.
Ще раз підкреслимо, що приведений конструктивний розрахунок треба узгодити з тепловим розрахунком і вибором стандартизованого теплообмінника.
За рівнянням (2.66) розраховують діаметри штуцерів, далі підбирають стандартизовані фланці, розраховують опори.
В залежності від умов теплообміну, характеристик теплоносіїв, заданої продуктивності, вибирають конструкцію теплообмінника, метод компоновки теплообмінних труб в блок, спосіб кріплення труб тощо.
Теплообмінники виготовляються однопоточними і багато поточними, нерозбірними і розбірними. Багато поточні теплообмінники мають камеру, з якої теплоносій рухається одночасно по декількох трубах.
Рис. 2.9. Компоновка секцій нерозбірного однопоточного
теплообмінника в блок
Рис. 2.10. Будова однопоточного розбірного теплообмінника:
1 – теплообмінна труба; 2 – кожухова труба; 3 – опора;
4 – решітка кожухових труб; 5 – камера; 6 - перегородка
Рис. 2.11. Розбірний багато поточний теплообмінник
Теплообмінник, показаний на рис. 2.11, складається з кожухових труб 5, які розвальцовані в двох трубних решітках: середній 4 і правій 7. Всередині кожухових труб розміщені теплообмінні труби 6. Один кінець теплообмінних труб жорстко зв’язаний з лівою трубною решіткою 2, а другий може переміщуватися. Вільні кінці теплообмінних труб попарно з’єднані колінами 8 і закриті камерою 9. Для розподілу потоку теплоносія по теплообмінних трубах служить розподільча камера 1 з перегородкою 13, а для розподілу теплоносія у між трубному просторі – розподільча камера 3 з перегородкою 12. Пластинами 11 кожухові труби жорстко зв’язані з опорами 10.
Теплообмінник має сім потоків, два ходи по внутрішніх трубах і два по зовнішніх. Вузли з’єднання теплообмінних труб з трубною решіткою (вузол І) і з колінами (вузол ІІ) ущільнені за рахунок прижиму і деформації напівкульових ніпелів у конічних гніздах.
Оскільки можливість температурних подовжень кожухових труб внаслідок жорсткого з’єднання їх з опорами обмежена, перепад температур входу і виходу середовища, що рухається по кільцевому зазору, не повинен перевищувати 1500 С [10].
Дата публикования: 2014-11-19; Прочитано: 830 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!