Тепловой расчет аппарата

4. Тепловой расчет аппарата

Принимаем скорость нагреваемого теплоносителя , равной 1,5 м/с.

Необходимое сечение канала  можно определить из уравнения сплошности:

,

где G₂ – расход греющего теплоносителя, кг/с;

-принятая скорость нагреваемого теплоносителя, м/с;

- плотность греющего теплоносителя, взятая по средней температуре, ^oC.

Тогда необходимое сечение канала будет:

,

где G₂=121,5 кг/с;

м/с;

кг/м³

м².

Определяем приблизительное число труб в одном ходу:

,

где м²;

м, внутренний диаметр труб.

шт.

Найдем общее число трубок:

,

где  число ходов в аппарате.

шт.

Т.к. аппарат водоводяной то выбираем компоновку по концентрическим окружностям.

Точное число трубок определяем исходя из табл. 23.1 [6] шт.

Окончательное число труб принимаем:

,

где шт., количество трубок на диаметре, которое вычитается за счет перегородки.

шт.

данные расчеты подтверждает компоновка приложение 1.

Определяем приблизительный внутренний диаметр обечайки:

,

где S шаг разбивки труб в трубной решетке, т. к. трубы крепятся в решетке развальцовкой то

мм

коэффициент заполнения площади трубной решетки трубами (зависит от числа ходов по трубному пространству), т. к.  то .

мм

Конечно диаметр принимаем по табл. 15.1 [6] D_вн=800 мм.

Далее уточняем скорость нагреваемого теплоносителя:

,

где количество труб в одном ходу

,

шт.

 м/с.

Определяем площадь межтрубного сечения для греющего теплоносителя:

,

где  мм толщина перегородки в межтрубном пространстве, принятая конструктивно.

 м².

Определяем скорость греющего теплоносителя в межтрубном пространстве:

,

 м/с.

Определяем смоченный периметр по греющему теплоносителю:

,

 мм.

Определяем эквивалентный диаметр по греющему теплоносителя:

,

 мм.

В результате перерасчета задаемся другой температурой стенки  ^oC по этой температуре определяем Pr_ст=3,848 по таблице 11 [1].

Определим число Рейнольдса для нагреваемого теплоносителя:

,

.

Определим число Рейнольдса для греющего теплоносителя:

,

.

Определим числа Нуссельта для греющего и нагреваемого теплоносителей по формуле Михеева, так как режим течения турбулентный :

,

где - число Прандтля, принимается по таблице 1;

;

.

Определим коэффициент теплоотдачи для греющего теплоносителя:

,

Вт / (м²К).

Определим коэффициент теплоотдачи для нагреваемого теплоносителя:

,

 Вт/(м²К).

Проверяем температуру стенки:

,

^oC.

Полученная температура незначительно отличается от предварительно принятой.

Определим коэффициент теплопередачи:

,

где Вт/(мК) коэффициент теплопроводности трубки по табл. 7 [1],

м, толщина стенки трубки,

коэффициент загрязнения.

Вт/(м²К).

Определим расчетную поверхность теплообмена аппарата;

,

м².

Определим активную длину трубок:

,

где  средний диаметр,

м.

м.

Определим конструктивность аппарата:

,

 условие соблюдается.