3. Методика теплового расчета

Методика и алгоритм теплового расчета теплообменного аппарата любого назначения и типа достаточно наглядно иллюстрируется блок-схемой расчета, приведенной на рис. 3.1.

Следует иметь ввиду, что при подборе нормализованных вариантов конструкции теплообменных аппаратов необходимо ориентироваться на достижение возможно более высоких значений коэффициентов теплоотдачи, а следовательно и коэффициента теплопередачи, что в конечном итоге приводит к возможному уменьшению необходимой поверхности теплопередачи со всеми вытекающими отсюда последствиями. Рекомендуется по возможности на первом этапе подбирать не один аппарат, а сразу несколько, чтобы на стадии оценки гидродинамических режимов течения теплоносителей выделить из них для уточненного расчета наиболее перспективные, для которых Re .

П ри каждом подборе нормализованного варианта конструкции необходимо уточнить действительную скорость течения теплоносителя для сравнения с предельно-допустимым ее значением, определяемым по справочным данным.

Рис. 3.1. Блок - схема теплового расчета теплообменного аппарата

4. Расчет тепловой изоляции

Целью расчета тепловой изоляции является определение необходимой толщины слоя теплоизоляционного материала, покрывающего наружную поверхность теплообменника с целью снижения тепловых потерь и обеспечения требований безопасности и охраны труда при обслуживании теплоиспользующих установок. С этой точки зрения температура поверхности слоя изоляции не должна превышать 45⁰С [4, 7]. Расчет толщины теплоизоляционного слоя материала можно проводить по упрощенной схеме, используя следующие уравнения:

(4.1)

(4.2)

т.к. Q_п=Q_из, то из этого следует:

(4.3)

и

(4.4)

здесь Q_п, Q_из - соответственно тепловой поток от наружной поверхности слоя изоляции в окружающую среду и тепловой поток теплопроводностью через слой изоляции, Вт; _н - коэффициент теплоотдачи в окружающую среду /воздух/, Вт/(м²К); _из и _из - соответственно толщина (в м) и коэффициент теплопроводности материала изоляции, Вт/(мК); t_ст, t_окр, t_из - соответственно температуры наружной стенки аппарата, окружающей среды и наружной поверхности теплоизоляционного слоя, ⁰С.

Коэффициент теплоотдачи, который определяет суммарную скорость переноса теплоты конвекцией и тепловым излучением для аппаратов, находящихся в закрытых помещениях, при температуре поверхности до 150⁰С можно рассчитать по приближенному уравнению [3]:

(4.5)

здесь t = t_из - t_окр

Для расчета толщины тепловой изоляции по уравнению 4.4 допускается принять, что t_стt_{ср.м.тр.}, т.к. допускается термическим сопротивлением стенки кожуха пренебречь и принять температуру стенки кожуха равной температуре среды (т.е. теплоносителя) в межтрубном пространстве. Среднегодовая температура окружающего воздуха в закрытом помещении составляет 25⁰С (принимается условно).

Порядок расчета тепловой изоляции

1. По справочным данным подбирается теплоизоляционный материал.

2. Задаются значениями температур: t_ст, t_окр,t_из.

3. Рассчитывается значение коэффициента теплоотдачи _н (по уравнению 4.5).

4. По уравнению 4.4 рассчитывается толщина тепловой изоляции.

ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Проектирование теплообменных аппаратов.