6.9. Гидравлический расчет

Гидравлический расчет производят с целью определения гидравлических сопротивлений при прохождении теплоносителей через теплообменный аппарат и определение мощности, необходимой для перемещения теплоносителя.

6.9.1. Определить гидравлическое сопротивление трубного пространства

, н/м²

где z ^. l – общая длина пути, проходимого потоком в теплообменнике. Например, для одноходового теплообменника, общая длина z ^. 1 равна длине трубы l_т, для двухходового z ^. l = 2 l_т,

 – коэффициент сопротивления трения. Для практических расчетов коэффициент сопротивления трения рекомендуется применять равным  = 0,03 – 0,04.

ζ_j - сумма местных сопротивлений

ζ = 2 ^. ζ_кам +  ^. ζ_вх.тр +  ^. ζ_вых.тр + (z - 1) ζ_пов

Коэффициенты местных сопротивлений определяются по таблице [2, c.520-522].

6.9.2. Гидравлическое сопротивление межтрубного пространства в случае продольного омывания пучка труб определяют по формуле, приведенной в п. 6.9.1.

Вместо d_вн в формулу подставляют эквивалентный диаметр межтрубного пространства d_э

и соответствующие этому пространству величины.

6.9.3. Гидравлическое сопротивление пучка труб при поперечном омывании (перпендикулярно оси труб) рассчитывают по формуле:

, н/м²

Сумма местных сопротивлений

ζ₂ = ζ_вх + ζ_вых + n^{´ .} ζ_пов + (n^´ + 1) ζ_{поп. дв}

где n^´ - число поворотов, равное количеству перегородок в межтрубном пространстве.

Значения коэффициентов входа ζ_вх, выхода ζ_вых , поворота теплоносителей ζ_пов в межтрубном пространств определяются по таблице [2, с.520-522].

Коэффициент сопротивления поперечному движению жидкости в межтрубном пространстве для шахматного пучка труб

где m – число труб по диаметру пучка .

Число труб по диаметру пучка при расположении их по вершинам правильных треугольников приближенно можно вычислить по формуле

где n – общее количество труб в теплообменнике.

6.9.4. Определить мощность, потребляемую для перемещения теплоносителей через теплообменник:

а) для трубного пространства

б) для межтрубного пространства

где ₁, ₂ – кпд насоса или вентилятора.

Для ориентировочных расчетов за кпд насосов и вентиляторов условно принята величина  = 0,6.

По подсчитанной мощности можно выбрать насос для подачи теплоносителя (ГОСТ 6812-69, 10168-75, 11376-77, 10392-68).

6.10. Технико-экономический расчет

Технико-экономический расчет имеет цель оценить стоимость теплообменника и стоимость затрат на преодоление гидравлических сопротивлений аппарата при его эксплуатации в течение года.

6.10.1. Оценка стоимости теплообменных аппаратов проводится приближенно по прейскурантам оптовых цен на химическое оборудование. Для определения стоимости аппарата необходимо знать:

а) тип теплообменника;

б) материал, из которого изготовлены трубы и корпус аппарата;

в) рабочее давление;

г) массу аппарата;

д) массу, диаметр и толщину стенки труб;

е) отношение массы трубного пучка к массе незаполненного аппарата.

6.10.2. Определить общую стоимость аппарата. Для этого по таблице II.17 (11, с.39) находят оптовую цену за 1 т массы готового аппарата и умножают на вес аппарата. Оптовые цены 1 т массы изложены в прейскуранте оптовых цен на химическое оборудование (прейскурант 23-03, 1967). В связи с изменениями в ценовой политике, произошедшими за последние 10-12 лет, общая стоимость аппарата умножается на коэффициент пересчета цен на момент расчета теплообменника.

6.10.3. После определения стоимости теплообменника определяют стоимость эксплуатации аппарата.

а) расход электроэнергии в год (кВт ^. ч)

N_год = N_сут ^.₁ ,

где ₁ = 232 ^. - число часов работы двигателя в год (232 – число рабочих дней в году за вычетом нерабочих, праздничных и дней ремонта оборудования).

 = 21 – число часов работы двигателя в сутки при трехсменной работе по семь часов.

Денежные затраты Р_э на электроэнергию (руб)

Р_э = N_год ^. Ц_э

где Ц_э – стоимость 1 кВт ^. ч электроэнергии, руб.

б) расход пара на аппарат в год (т)

Д_год = Д_сут ^. n

где n = 232 – число рабочих дней в году

где  - время работы аппарата в сутки, ч;

Д_r – расход пара в аппарате за 1 час.

Денежные затраты Р_п на пар (руб).

Р_п = Ц_п ^. Д_год

где Ц_п– стоимость 1 т пара, руб.

в) расход воды на аппарат за год (м³)

W_год =W_сут ^. n

где n – число рабочих дней в году, n = 232;

где W_r – расход воды в час

 = 21 ч – время работы аппарата при трехсменной работе

1000 – плотность воды, кг/м³.

Денежные затраты на воду (руб)

Р_в = Ц_в ^. W_год

где Ц_в – стоимость 1 м³ артезианской или речной воды, руб.

Общая стоимость эксплуатации аппарата

Р_а = Р_э + Р_п + Р_в

6.10.4. Стоимость монтажа аппарата исчисляется в размере 10-25%, контрольно-измерительных приборов с установкой 5-10%, изоляции и футеровки 3-10%, технологических трубопроводов 15-40% от стоимости аппарата.

Приложение 1

САРАТОВСКИЙ ВОЕННЫЙ ИНСТИТУТ РАДИАЦИОННОЙ, ХИМИЧЕСКОЙ И БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ

КАФЕДРА