Определение основных размеров аппарата

В соответствие с принятой скоростью теплоносителя и заменой в уравнении площади поперечного сечения для прохода теплоносителя, выраженной, например, через диаметр d трубы

Получим формулу для расчета искомого диаметра патрубков для входа и выхода теплоносителей (в м)

где ρ - плотность теплоносителя на входе (для входного патрубка) или на выходе из аппарата, определяется по таблицам в зависимости от начальной или конечной температуры теплоносителя.

u - скорость теплоносителя на входе или на выходе из аппарата; скорость на входе принимается в пределах рекомендованных значений скоростей теплоносителей в трубах; скорость на выходе меньше скорости на входе за счет гидравлических сопротивлений аппарата.

Длина патрубков определяется:

, м

Двухтрубные теплообменные аппараты типа «труба в трубе»

В результате конструктивного расчета необходимо определить число секций аппарата и решить вопрос об их расположении и соединении (рис.3).

Допустим, по внутренней трубе протекает нагреваемый продукт. Выберем примерную скорость его движения u₂, например, 2 м/сек. Из уравнения постоянства расхода, в соответствии с принятой скоростью, определяется внутренний диаметр трубы, по которой протекает продукт:

, м

Полученный диаметр d_вн округляется до ближайшего стандартного размера (таблица П-4 приложения). Далее рассчитывают наружный диаметр этой трубы d_нар = (d_вн + 2 толщины стенки). Толщину стенки – находят в таблице П-4 приложения.

Общая длина рабочей части внутренней трубы определяется из уравнения:

, м

где

F - поверхность нагрева, м², найденная в результате теплового расчета аппарата;

d_cp - средний диаметр внутренней трубы, м.

Длину рабочей части одной секции l рекомендуется принимать равной не более 4 …6 м. Тогда число секций аппарата:

Внутренний диаметр наружной трубы теплообменника D_вн определяется из условия движения греющего теплоносителя в межтрубном пространстве (по кольцевому сечению с диаметрами D_вн и d_нар):

, м

где М₁ - расход горячего теплоносителя, кг/сек;

u₁ - скорость горячего теплоносителя, м/сек; первоначально задаются значением, рекомендованным на стр.24;

ρ ₁ - плотность горячего теплоносителя, кг/м³;

d_нар – наружный диаметр внутренней трубы, м.

По рассчитанному значению D_вн подбирается стандартная труба (таблица П-4, приложение) и производится уточнение скорости греющего теплоносителя в межтрубном пространстве.

Наиболее рациональное расположение и соединение секций теплообменника должно обеспечивать минимальные затраты на перемещение теплоносителей в аппарате. При большом количестве секций их следует располагать в несколько батарей; число секций, расположенных друг под другом в одной вертикальной батарее зависит от высоты помещения, условий обслуживания и ремонта теплообменника.

Расстояние между двумя соседними секциями Н (рис.5) выбирается в зависимости от длины соединительных патрубков l _патр, толщины тепловой изоляции δ _из, толщины фланцев и прокладки с таким расчетом, чтобы при монтаже болты могли быть свободно введены в отверстия фланцев.