Кожухотрубчатый теплообменный аппарат (стр. 2 из 3)

критерий Прандля:

.

Для вертикального расположения труб примем выражение (2, форм. 4.31)

;

Коэффициент εφ учитывает влияние угла атаки при φ=30о (1. табл.4.5)

;

Коэффициент теплоотдачи для фракции:

;

б)нефти текущей в трубном пространстве:

объемный расход нефти:

;

скорость и критерий Рейнольдса для нефти:

; ,

из значения Reтакже видно, что нефть в трубах течет турбулентно.

критерий Прандля:

Рассчитаем критерий Нуссельта для турбулентного течения нефти:

;

где

примем равному 1 [1, таб. 4.23], и соотношение =1 для нагревающихся жидкостей [1, стр.152]с дальнейшей поправкой.

Коэффициент теплоотдачи нефти к стенке:

;

Рассчитаем термическое сопротивление стенки и загрязнений [1, таб. XXXI]:

;

;

Коэффициент теплопередачи:

;

Расчетная площадь поверхности теплопередачи:

;

запас

Вариант 2. Теплообменник «кожухотрубный» (ГОСТ 15120-79)

Расчет 2-го варианта теплообменника аналогичен предыдущему:

Проходное сечение межтрубного пространства (межу перегородками ) Sм=7,0 х10-2 , сечения одного хода трубного пространства Sт=7,7х10-2 [2 табл.4.12]

а) фракции 230-350о С текущей в межтрубном пространстве:

объемный расход фракции:

;

скорость и критерий Рейнольдса для фракции:

критерий Прандля:

.

Для вертикального расположения труб примем выражение (2, форм. 4.31)

;

Коэффициент εφ учитывает влияние угла атаки при φ=30о (1. табл.4.5)

;

Коэффициент теплоотдачи для фракции:

;

б)нефти текущей в трубном пространстве:

объемный расход нефти:

;

скорость и критерий Рейнольдса для нефти:

; ,

из значения Reтакже видно, что нефть в трубах течет турбулентно.

критерий Прандля:

Рассчитаем критерий Нуссельта для турбулентного течения нефти:

;

где

примем равному 1 [1, таб. 4.23], и соотношение =1 для нагревающихся жидкостей [1, стр.152]с дальнейшей поправкой.

Коэффициент теплоотдачи нефти к стенке:

;

Рассчитаем термическое сопротивление стенки и загрязнений [1, таб. XXXI]:

;

;

Коэффициент теплопередачи:

;

Расчетная площадь поверхности теплопередачи:

;

запас

Как видно из значений величины запаса поверхности теплообмена I-ый вариант теплообменного аппарата имеет превосходство над II-м вариантом.

5. Гидравлический расчет

Расчет гидравлического сопротивления. Сопоставим два выбранных варианта кожухотрбчатых теплообменников по гидравлическому сопротивлению.

Вариант 1. Скорость жидкости в трубах

;

Коэффициент трения рассчитываем по формуле :

;

;

где

- высота выступов шероховатости на поверхности, d - диаметр трубы.

Диаметр штуцеров в распределительной камере

- трубного пространства, - межтрубного пространства [2, с.55].

;

Рассчитаем скорость в штуцерах по формуле (4.3).

В трубном пространстве следующие местные сопротивления: вход в камеру и выход из нее, 5 поворотов на 180 градусов, 6 входов в трубы и 6 выходов из них. В соответствии с формулой [2, форм. 2.35] получим:

Рассчитаем гидравлическое сопротивление трубного пространства:

Рассчитаем гидравлическое сопротивление межтрубного пространства:

Число рядов труб, омываемых потоком в межтрубном пространстве,

; примем округляя в большую сторону 13. Число сегментных перегородок x = 12 [2, таб. 2.7]

Диаметр штуцеров к кожуху

- межтрубного пространства [2, с.55], скорость потока в штуцерах:

Скорость потока в наиболее узком сечении

[2, таб. 2.3]

В межтрубном пространстве следующие местные сопротивления: вход и выход жидкости через штуцера, 10 поворотов сегменты и 11 сопротивлений трубного пучка при его обтекании

Рассчитаем гидравлическое сопротивление:

Вариант 2.

Скорость жидкости в трубах:

;

Коэффициент трения рассчитываем по формуле (4.2):

;

Диаметр штуцеров в распределительной камере

- трубного пространства, - межтрубного пространства [2, с.55].

Рассчитаем скорость в штуцерах по формуле (4.3).

В трубном пространстве следующие местные сопротивления: вход в камеру и выход из нее, 3 поворотов на 180 градусов, 4 входов в трубы и 4 выходов из них. В соответствии с формулой [2, форм. 2.35] рассчитаем гидравлическое сопротивление: