Главная страница Случайная лекция Мы поможем в написании ваших работ! Порталы: БиологияВойнаГеографияИнформатикаИскусствоИсторияКультураЛингвистикаМатематикаМедицинаОхрана трудаПолитикаПравоПсихологияРелигияТехникаФизикаФилософияЭкономика Мы поможем в написании ваших работ! |
Конструктивные и режимные характеристики кожухотрубных ТА
2.1. Компоновка труб в трубном пучке В кожухотрубных ТА с цилиндрическим кожухом трубы могут быть расположены по сторонам шестиугольников (в вершинах равносторонних треугольников - треугольная разбивка) или по концентрическим окружностям (концентрическая разбивка) - рис. 2.4.
а б в Рис.2.4. Размещение труб в трубном пучке: а – по сторонам шестиугольников; б – по концентрическим окружностям; в – мостик между трубами
Шаг между трубачи принимается из условий прочности трубной решетки и из технологических соображений = (1,2... 1,4) , но не менее = di+ 6 мм. При <1,2 di возникают сложности с креплением труб в трубной решетке. Общее число труб, заключенных внутри шестиугольника (при треугольной разбивке) , (2.25) где m- число труб на большой диагонали, включая трубу, расположенную в центре. При m>7 сегменты между краем трубной решетки и сторонами наружного шестиугольника желательно заполнять трубами. Размещение труб по концентрическим окружностям производится так, чтобы был выдержан радиальный шаг , т.е. расстояние между окружностями, и примерно такой же шаг между трубами по окружности. Число труб по окружностям, расположенным с шагом, приблизительно равным , составляет , , , где i- номер окружности. Общее число труб, размещенных по концентрическим окружностям (2.26) Шестиугольная (треугольная) разбивка труб при числе шестиугольников m≥6 (при условии заполнения сегментов трубами) выгоднее размещения труб по концентрическим окружностям (табл. 2.1). Обычно число труб, размещаемых в трубном пучке, определяется с помощью таблиц. Следует иметь в виду, что в многоходовых (по трубам) ТА число труб меньше, чем в одноходовых ТА, вследствие установки перегородок в крышках и наличия мест, где трубы не могут быть установлены. Число труб, размещаемых в корпусе аппарата с внутренним диаметром Dк при расположении труб по вершинам треугольников:
Таблица 2.1 Число труб в аппарате при разбивке трубной решетки по шестиугольникам и по концентрическим окружностям
, (2.27) где ψз - коэффициент заполнения трубной решетки (для одноходовых ТА обычно ψз = 1, для многоходовых ψз = 0,7...0,85). Внутренний диаметр корпуса ТА: , (2.28) где D'- наибольший диаметр окружности центров труб при концентрической разбивке или наибольшая диагональ шестиугольника при треугольной разбивке труб; δm - кольцевой зазор между крайними трубами и внутренней поверхностью корпуса (принимается минимальным, но не менее 6 мм). В ТА с коробчатым кожухом компоновка труб может быть: коридорной; шахматной, частным случаем которой является треугольная; с неравномерным поперечным шагом.
2.2. Геометрические характеристики трубных пучков Свободное сечение для прохода теплоносителя при продольном обтекании трубного пучка ,м2 (2.29) Эквивалентный (гидравлический) диаметр ,м. (2.30) При двух ходах в межтрубном пространстве (при наличии продольной перегородки в кожухе ТА) , м. (2.31)
2.3. Направление движения теплоносителей Направление относительного тока обменивающихся теплотой сред выбирают в зависимости от свойств, температуры и давления теплоносителей и от конструктивной схемы ТА. Противоточное движение теплоносителей (без фазовых превращений) всегда должно быть наиболее желательным, так как при прочих равных условиях оно способствует повышению теплопроизводительности Q и уменьшению поверхности аппарата F. Если по технологическим, конструктивным или компоновочным соображениям направить теплоносители противотоком невозможно, необходимо стремиться к многократно-перекрестному току с обменом теплотой на общем противоточном принципе. Направление тока теплоносителей оказывает влияние не только на общую теплопроизводительность аппарата Q, но и на изменение температур теплоносителей δt1 и δt2, а увеличение перепадов температуры при неизменной теплопроизводительности приводит к уменьшению расходов теплоносителей G1 и G2 затрат энергии для их транспортировки. В решении вопроса выбора тока теплоносителей относительно поверхности теплообмена при наружном омывании труб следует руководствоваться следующим правилом: при отношении выгоднее продольное, а при - поперечное обтекание. Вопрос о том, какой из теплоносителей направлять в трубы или межтрубное пространство, должен решаться с точки зрения не только интенсификации теплообмена, но и надежности работы ТА. Если теплоноситель вызывает коррозию или механическое повреждение труб, то лучше его пропустить внутрь труб, так как экономичнее выполнить их из материала высокой стоимости, чем кожух. В трубы целесообразно направлять теплоноситель с высокой температурой и большим давлением, чем в межтрубном пространстве, что способствует снижению механической нагрузки на корпус аппарата и снижению тепловых потерь в окружающую среду, а также более загрязненный, поскольку трубы очистить от загрязнений легче, чем межтрубное пространство. 2.4. Скорость теплоносителей в трубах и межтрубном пространстве Скорость теплоносителя W оказывает существенное влияние на теплоотдачу, потери давления, загрязняемость. Для ламинарного течения: . Для турбулентного течения: . Скорость теплоносителя в межтрубном пространстве оказывает существенное влияние на вибрацию труб, возникающих вследствие вихревого возбуждения, возбуждения турбулентными пульсациями, гидроупругих и акустических возбуждений. Для повышения теплоотдачи и уменьшения загрязнений скорость нужно увеличивать, а для снижения потерь давления и предотвращения нежелательных последствий вибрации труб - уменьшать. Ориентировочные значения скоростей теплоносителей, рекомендуемые на основе опыта эксплуатации рекуперативных ТА различного назначения и технико-экономических расчетах, приведены в табл. 2.2. 2.5 Теплоотдача и сопротивление в трубах Теплоотдача: 1) Re ≤ 2400 – ламинарный режим
(2.32) где ; εT - поправка на неизотермичность. Для жидкостей , где μ - динамический коэффициент вязкости при определяющей температуре теплоносителя tср; μwв – то же при температуре внутренней поверхности трубы twв. Для газов = 2. В первом приближении Таблица 2.2 Рекомендуемые значения теплоносителей при вынужденном течении в каналах ТА
2) Re > 2400 - турбулентный режим: (2.33) где Для жидкостей , Prwв - для Прандтля при twв. Для газов , , где .
Коэффициент сопротивления трения: 3) - ламинарный режим . (2.34) Для жидкостей , . Для газов , . 4) - турбулентный режим . (2.35) Для жидкостей , . Для газов 5) - турбулентный режим (2.36) где определяется по формулам п.4.
2.6. Теплоотдача и сопротивление при продольном обтекании пучков труб Теплоотдача: . (2.37) Где ; ; , – по п.2. раздела 2.5. Для расположения труб по треугольнику и по концентрическим окружностям . Коэффициент сопротивления трения Для треугольного расположения труб и расположения труб по концентрическим окружностям , (2.38) где , , εT- по формулам п.4 раздела 2.5. 2.7. Коэффициент местного сопротивления Коэффициент сопротивления при резком изменении сечения канала любой формы при числах Рейнольдса Re>104 определяют по графикам (рис. 2.5). Здесь f0- площадь поперечного сечения канала “малого” сечения; f1 -то же для канала «большого сечения». Коэффициенты сопротивления при резком изменении сечения канала при определяются с помощью графиков или зависимостей ,где - скорость в расчетном сечении. За расчетное сечение принимают меньшее (f0), за определяющий размер - эквивалентный (гидравлический) диаметр dЭ.
Рис. 2.5. График для определения ζm при резком изменении поперечного сечения канала
Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 456; Нарушение авторских прав Мы поможем в написании ваших работ! |