Аппараты с винтовыми змеевиками

При проектировании поверхности теплообмена этих аппаратов используют следующие условия:

1. =20-25 мм – используемый диаметр труб;

2. - диаметр навивки барабана;

3. - диаметр первого слоя навивки;

4. , где - диаметр последнего (т-го) слоя навивки.

а) Живое сечение м.т.п.:

– , , (2 – 39)

Где - число слоев навивки; - средний диаеметр межтрубного пространства.

а) Число слоев навивки М связанное с и :

, (2 – 40)

б) Скорость теплоносителя для каждого варианта значения :

, м/с, (2 – 41)

в) Угол навивки труб:

или , (2 – 42)

г) Длина одного витка:

или , (2 – 43)

д) Число витков:

или , (2 – 44)

е) Высота поверхности теплообмена:

или (2 – 45)

ж) Высота корпуса аппарата:

, (2 – 46)

здесь ; = 150-300 мм.

 

 

2.5.3. Горизонтальные ПГ с U – образными трубками, расположенными в горизонтальной плоскости.

Внутренняя часть ПГ разделена на две равные части горизонтальной осью коллекторов (раздающего и собирающего) с = 500-700 из нержавеющей стали и = 1100-1300 мм – из углеродистой стали, высота которого определяется, исходя из общего числа труб.

Отверстия по трубам на развернутом коллекторе располагаются по площади, ограниченной полуокружностью с диаметром (индекс к.в. означает - коллектор внутренний), см. рис (2.4), [9].

Число труб в каждой части равно , рис. а, [9].

Площадь для крепления труб в каждом полуколлекторе равны 0.25 части круга диаметра . Верхний ряд труб поверхности нагрева располагается на 250-300 мм выше горизонтальной оси ПГ.

Трубы компонуются в пакеты, число которых по высоте равно 2-3. В верхнем ряду располагаются по 3-5 пакетов при = 700-1000 мм и шириной =300-500 мм. Между пакетами и между пакетами в ряду принимаются равным 2-3 шагам трубной решетки. Эскиз размещения пакетов в горизонтальной и вертикальной плоскости см. рис. 2.6, а, [9].

Расстояние от внешнего пакета труб до корпуса ПГ принимается =200-300 мм. определяется с учетом минимального радиуса гиба труб и равно 100-200 мм. (рис. 2.6, б, [9]). При расчете (шириной верхнего ряда пакетов труб), а также совместно с и позволяет рассчитать внутренний диаметр корпуса ПГ:

, (2 – 47)

Расчет труб проводится по полной длине средней расчетной трубе верхнего ряда пакетов .

Длина корпуса ПГ:

, (2 - 48)

где - наружный диаметр корпуса ПГ; длина корпуса участка центрального змеевика первого горизонтального ряда труб; - ширина первого ряда пучка труб (); - высота эллиптического днища корпуса.

2.6 Гидравлический расчет теплообменных аппаратов.

Основной задачей гидравлического расчета теплообменных аппаратов является определение гидравлического сопротивления аппаратов, т.е. величины потери давления среды, связанной с прохождением последней через аппарат. В зависимости от природы возникающих сопротивлений в теплообменных аппаратах различают: – сопротивление трения и - местные сопротивления. Их сумма и дает:

, (2 – 49)

полное гидравлическое сопротивление аппарата.

В инженерных расчетах сопротивление трения в каналах определяется по формуле:

, Па, (2 – 50)

где - коэффициент сопротивления рения (величина безразмерная и зависящая от режима движения среды); – длина канала, м; - эквивалентный диаметр сечения канала, м; - средняя скорость движения среды, м/с; - плотность среды, кг/ .

Эквивалентный диаметр для каналов любого сечения определяется по формуле:

, м, (2 – 51)

где - площадь поперечного сечения канала; П – полный (смачиваемый) периметр сечения, м.

Местное сопротивление определяется по формуле:

, м, (2 – 52)

где - коэффициент местного сопротивления.

На основании закона суммирования гидравлических сопротивлений при наличии нескольких местных в целом расчетная формула для определения гидравлического сопротивления аппарата имеет следующий общи вид:

, Па, (2 – 53)

Гидравлическое сопротивление аппарата предопределяет величину мощности, необходимой для перемещения среды (жидкости, газа) через аппарат:

, кВт, (2 – 54)

где - расход среды, кг/с; - её плотность, кг/ ; – КПД нагнетателя или насоса.

При определении коэффициентов сопротивления трения используют формулы:

1) Гладкие трубы при изометрическом движении среды:

А) при ламинарном течении среды (Re<2300)

, (2 – 55)

При этом шероховатость стенки трубы на потери не влияет.

Б) при турбулентном течении среды (Re>1 )

, (2 – 56)

2) Шероховатые трубы:

а) при ламинарном течении шероховатость стенок на сопротивление трения влияние не оказывает.

б) при турбулентном течении шероховатость стенок на сопротивление трения, начиная с некоторых определенных значениях , зависящий от относительной шероховатости . Числовые значения возрастают при увеличении .

, (2 – 57)

, (2 – 58)

Значения абсолютной шероховатости стенок стальных труб:

а) новые трубы………………………………………….. ;

б) трубы после эксплуатации и при отсутствии загрязнений и внутренний коррозии. ………………………………………… ;

в) трубы, загрязненные и подвергшиеся значительной внутренней

коррозии………………………………………………. .

В отдельных случаях и даже 2мм.

Выбор коэффициентов местных сопротивлений. Эта величина зависит от характера устройств, вызывающих изменении условий движения сред в аппарате.

При расчетах , отнесенные к средним рабочим скоростям движения сред в трубах или межтрубном пространстве, рекомендовано выбирать по данным, приведенным в таблице 2 – 1.

 

Таблица 2 – 1.

№ п/п	Тип местных сопротивлений
	Входная и выходная камера (удар и поворот)	1.5
	Поворот (180 ) между ходами или секциями	2.5
	Вход в трубное пространство и выход из него	1.0
	Вход в м.т.п. и выход из него	1.5
	Поворот в U – образных трубах	0.5
	Поворот (180 ) через перегородки м.т.п.	1.5
	Поворот (180 ) через колено в секционных аппаратах	2.0
	Огибание перегородок, поддерживающих труб	0.5
	Поворот (90 ) в м.т.п.	1.0
	Поперечное движение в м.т.п. (т-число трубок в ряду)	3т
	Круглые змеевики (n – число витков)	0.5n

 

𝐼𝐼𝐼. Электронагрев. Электрические печи сопротивления.