Гидравлический расчет теплообменных аппаратов

Гидравлический расчет теплообменных аппаратов сводится к определению их сопротивления для прохода теплоносителей. Гидравлическое сопротивление для прохода теплоносителя подразделяется на линейное и местное сопротивления. Полное сопротивление ∆p будет равно

, Па. (4.1)

Линейное сопротивление в трубках и каналах ∆p_л определяется по формуле Дарси-Вейсбаха

, Па, (4.2)

где – коэффициент потерь на трение по длине канала;

– длина канала, м;

– эквивалентный диаметр сечения канала, м;

– средняя скорость движения жидкости, м/с;

– плотность жидкости, кг/м³.

Скорость теплоносителя определяется как отношение расхода теплоносителя к плотность живого сечения

, м/с. (4.3)

Для чистых латунных трубок коэффициент сопротивления определяется по формуле

. (4.4)

Потери давления в подогревателе увеличиваются с увеличением шероховатости труб, что вызвано их загрязнением в процессе эксплуатации. Значения коэффициентов загрязнения приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1

Значения коэффициентов загрязнения

№ п/п	Материал труб и их состояние
1.	Новые медные и латунные чистые трубы	1,0
2.	Новые стальные чистые трубы	1,16
3.	Старые (загрязненные) медные и латунные трубы	1,3
4.	Старые (загрязненные) стальные трубы	1,54

Потери давления в местных сопротивлениях ∆p_м определяются по зависимости

, Па, (4.5)

где – сумма коэффициентов местных сопротивлений.

Значения наиболее часто встречающихся в теплообменниках коэффициентов местных сопротивлений приведены в таблице 4.2.

Таблица 4.2

Коэффициенты местных сопротивлений

Наименование узла сопротивления
Вентиль проходной при полном открытии	4,6
Вентиль проходной при полном открытии	7,6
Вентиль Косва	1,0
Задвижка нормальная	0,5÷1,0
Кран проходной	0,6÷2,0
Угольник 90°	1,0÷2,0
Колено гладкое 90°,	0,3
Входная или выходная камера (удар и поворот)	1,5
Поворот на 180° из одной секции в другую через промежуточную камеру	2,5
Поворот на 180° из одной секции в другую через колено	2,0
Вход в межтрубное пространство под углом 90° к рабочему току	1,5
Поворот на 180° в U – образной трубке	0,5
Переход из одной секции в другую (межтрубный поток)	2,5
Поворот на 180° через перегородку в межтрубном пространстве	1,5
Огибание перегородок, поддерживающих трубы	0,5
Выход из межтрубного пространства под углом 90°	1,0

Таким образом, полное гидравлическое сопротивление определяется по формуле

, Па. (4.6)

По известным значениям полного гидравлического сопротивления и расхода теплоносителя определяется мощность, необходимая для перекачки теплоносителя

, Вт, (4.7)

где – объемный расход жидкости, м³/с;

– коэффициент полезного действия насоса.

Контрольные вопросы

1. Какие режимы движения жидкостей Вы знаете?

2. По какой формуле определяются потери на трение при движении жидкостей в каналах?

3. В чем состоит физический смысл местных сопротивлений?

4. Как учитывается загрязнение трубок при выполнении гидравлического расчета?

5. Укажите рекомендуемый диапазон скоростей движения воды в водонагревателях.

6. Какое значение имеет критическое число Рейнольдса?

7. По какой формуле определяется мощность, затрачиваемая на перекачку теплоносителя?