2 Рекуперативные теплообменники (кожухотрубные): Гидравлический расчет.
Рекуператоры - это теплообменники непрерывного действия для высокотемпературного дутья. Теплообмен между теплоносителями осуществляется здесь непрерывно с помощью разделяющей стенки. Эти установки нагревают воздух до 1000 - 1100 0С.Наибольшее применение в промышленности находят рекуперативные теплообменники, которые по взаимному направлению движения теплоносителей разделяют на прямоточные, противоточные, с перекрестным и смешанным током. Теплообменн6ик представляет собой аппарат, предназначенный для передачи тепловой энергии от одной среды к другой. По принципу взаимодействия теплоносителей различают системы: жидкость – жидкость, пар – жидкость, газ – жидкость, пар – пар и газ – газ. По конструктивным признакам рекуперативные теплообменники подразделяются на змеевиковые, трубчатые, "труба в трубе", кожухотрубные, спиральные, пластинчатые и специальные. В отличие от регенератора трассы потоков теплоносителей в рекуператоре не меняются. Рекуператоры различают по схеме относительного движения теплоносителей - противоточные, прямоточные и др.; по конструкции - трубчатые, пластинчатые, ребристые и др.; по назначению – подогреватели воздуха, газа, жидкостей, испарители, конденсаторы и т. д. При большом количестве отходящего тепла необходимо использовать кожухотрубные рекуператоры. Они применяются для теплообмена между паром и водой, газом и жидкостью, жидкостью и жидкостью. Кожухотрубный рекуператор (рис)состоит из кожуха и пучка труб, закрепленных в решетках для создания двух поточных каналов. Первый канал находится в межтрубном пространстве и предназначен для нейтральных сред, а второй, полученный из проходного сечения труб, предназначен для растворов жидкостей, способных загрязнять внутренние поверхности труб
Рис- Кожухотрубный рекуператор: 1 – корпус, 2 – трубные решетки, 3 – трубы, 4 – днище и крыша, 5 – перегородки
Целью
гидравлического расчёта является
определение величины потери давления
теплоносителей при их движении через
теплообменный аппарат.Полное гидравлическое
сопротивление при движении жидкости в
трубах теплообменного аппарата
определяется выражением:
-гидравлическое
сопротивление трения;
-потери
давления, обусловленные наличием местных
сопротивлений, складываются из
сопротивлений, возникающих в связи с
изменением площади сечения потока,
обтекания препятствий.
Скорость движения в трубах:
Коэффициент трения определяем по формуле:
где
-относительная
шероховатость труб;
-высота
выступов шероховатостей
Диаметры
штуцеров нормализованных кожухотрубчатых
теплообменников берем из таблицы.
,
тогда скорость в штуцерах:
В трубном пространстве следующие
местные сопротивления: вход в камеру и
выход из нее, три поворота на
и по четыре раза вход в трубы и выход из
них.
Гидравлическое сопротивление
трубного пространства:
-длина
пути жидкости
z-число
ходов по трубам;
Коэффициенты местных
сопротивлений потоку, движущемуся в
трубном пространстве:
-входная
и выходная камеры;
-поворот
между ходами;
-вход
в трубы и выход из них.
Местное
сопротивление на входе в распределительную
камеру и на выходе из нее следует
рассчитывать по скорости жидкости в
штуцерах.
В межтрубном пространстве
гидравлическое сопротивление можно
рассчитать по формуле:
Число
рядов труб, омываемых водой в межтрубном
пространстве m=9.
Число сегментных перегородок
.Диаметр
штуцеров к кожуху
(из
таблицы 6.)
Скорость воды в штуцерах:
Скорость
жидкости в межтрубном пространстве
определяется по формуле:
-самое
узкое сечение межтрубного пространства
В межтрубном пространстве следующие
местные сопротивления: вход и выход
жидкости через штуцера,18 поворотов
через сегментные перегородки( по их
числу
)
19 сопротивлений трубного пучка при его
поперечном обтекании
Сопротивление
межтрубного пространства:
-число
сегментных перегородок;
m-число
рядов труб, преодолеваемых потоком
теплоносителя в межтрубном
пространстве;Коэффициенты местных
сопротивлений потоку, движущемуся в
межтрубном пространстве:
-вход
и выход жидкости
-поворот
через сегментную перегородку;
-сопротивление
пучка труб.