Тепловой расчет кожухотрубного и пластинчатого теплообменника (стр. 2 из 3)

Площадь одной секции

принимается из таблицы №1.

Действительная площадь теплообмена будет равна

10). Потери давления

в водоподогревателе при принятой длине секции 2м определяем по формулам:

для нагреваемой воды, проходящей в гладких трубках:

где

- коэффициент, учитывающий накипеобразование (принимается в пределах от 2 до 3);

для греющей воды, проходящей в межтрубном пространстве:

Для теплообменника полученной конфигурации коэффициент В=11 (по таблице №3 из прил.7 СП 41-101-95).

Рис. 3. Конструктивные размеры водоподогревателя

1 - секция; 2 - калач; 3 - переход; 4 - блок опорных перегородок;

5 - трубки; 6 - перегородка опорная; 7 - кольцо; 8 - пруток;

Все конструктивные размеры (см. рис 3) полученного теплообменного аппарата занесем в таблицу №2 (все размеры приведены в мм):

Таблица №2

Наружный диаметр корпуса секции DH	D	D1	D2	d	dH	H	h	L	L1	L2	L3
325	440	219	335	390	273	600	300	2800	-	600	190

Тепловой расчет пластинчатого теплообменника

Пластинчатые теплообменники бывают различных конструкции, применяются в основном, когда коэффициенты теплообмена для обоих теплоносителей приблизительно равны. В настоящее время эти теплообменники очень компактны и по технико – экономическим и по эксплуатационным показателям превосходят большинство кожухотрубных теплообменников. Однако эксплуатировать эти аппараты при сверх высоких давлениях и температурах значительно сложнее (а многие из них и вовсе невозможно) по сравнению с кожухотрубными.

Условное обозначение теплообменного пластинчатого аппарата: первые буквы обозначают тип аппарата - теплообменник Р (РС) разборный (полусварной); следующее обозначение - тип пластины; цифры после тире - толщина пластины, далее - площадь поверхности теплообмена аппарата (кв.м), затем - конструктивное исполнение (в соответствии с табл.2 в прил.8 СП 41-101-95), марка материала пластины и марка материала прокладки (в соответствии с табл. 3 в прил.8 СП 41-101-95).

В прил.8 СП 41-101-95 рассматриваются теплообменники с тремя типами пластин – 0,3р, 0,6р и 0,5Пр. При высоких давлениях целесообразнее применение теплообменников РС 0,5Пр, поскольку эти теплообменники надежно работают при рабочем давлении до 1,6 МПа (16 кгс/кв.см). Я же для своего расчета выбираю теплообменник с пластинами типа 0,6р, так как эти пластины большей площади (0,6 кв.м) и сам теплообменный аппарат получается меньше по габаритам.

1). Соотношение числа ходов для греющей

и нагреваемой

воды находится по формуле:

Для пластинчатого теплообменника в большинстве случаев принимается

. Подставив числовые данные, получаем:

Полученное соотношение ходов не превышает 2, значит для повышения скорости воды и, следовательно, для эффективного теплообмена целесообразна симметричная компоновка (см.рис 4)

Рис. 4. Симметричная компоновка пластинчатого водоподогревателя

2). При расчете пластинчатого водоподогревателя оптимальная скорость воды в каналах принимается по ГОСТ 15515 равной

= 0,4 м/с. Основные технические параметры пластины 0,6р занесем в таблицу №3.

Теперь по оптимальной скорости находим требуемое количество каналов по нагреваемой воде

где

- живое сечение одного межпластинчатого канала. Для выбранного теплообменника

, тогда

Плотность воды и ее расход здесь и при дальнейших расчетах будет подставляться из расчетов, сделанных для кожухотрубного теплообменника.

3). Компоновка водоподогревателя симметричная, т.е.

. Общее живое сечение каналов в пакете по ходу греющей и нагреваемой воды:

Таблица №3

Показатель	Числовое значение
Габариты (длина х ширина х толщина), мм	1375х600х1
Поверхность теплообмена, кв.м	0,6
Вес (масса), кг	5,8
Эквивалентный диаметр канала, м	0,0083
Площадь поперечного сечения канала, кв.м	0,00245
Смачиваемый периметр в поперечном сечении канала, м	1,188
Ширина канала, мм	545
Зазор для прохода рабочей среды в канале, мм	4,5
Приведенная длина канала, м	1,01
Площадь поперечного сечения коллектора	0,0243
Наибольший диаметр условного прохода присоединяемого штуцера, мм	200
Коэффициент общего гидравлического сопротивления
Коэффициент гидр. сопротивления штуцера	1,5
Коэффициенты:АБ	0,4923,0

Теперь по оптимальной скорости находим требуемое количество каналов по нагреваемой воде

где

- живое сечение одного межпластинчатого канала. Для выбранного теплообменника

, тогда

4). Находим фактические скорости греющей и нагреваемой воды, м/с

5). Коэффициент теплоотдачи

от греющей воды к стенке пластины определяется по формуле

где А - коэффициент, зависящий от типа пластин, для типа выбранных пластин А=0,492 (см. табл.№3).

6). Коэффициент тепловосприятия

от стенки пластины к нагреваемой воде принимается по формуле

7). Коэффициент теплопередачи

определяется по формуле:

где

- коэффициент, учитывающий уменьшение коэффициента теплопередачи из-за термического сопротивления накипи и загрязнений на пластине, в зависимости от качества воды принимается равным 0,7-0,85. Толщина пластины и коэффициент теплопроводности пластины для пластинчатых теплообменников по ГОСТ 15518 равны соответственно

8). Теперь определим необходимую поверхность нагрева

по формуле:

9). Количество ходов в теплообменнике