Конструктивные характеристики кожухотрубного теплообменного аппарата.
Учитывая расчетные площадь поверхности теплообмена и площади проходных сечений, выбираем теплообменный аппарат кожухотрубный горизонтальный четырёхходовой с неподвижными трубными решетками и с температурным компенсатором на кожухе с такими параметрами [ I – 60 ]:
| площадь поверхности теплообмена, м2 | |
| Число ходов по трубам, nx | |
| Наружный диаметр кожуха | – |
| Внутренний диаметр кожуха D1, мм | |
| Наружный диаметр труб dн, мм | |
| Толщина стенки d, мм | |
| Внутренний диаметр труб dвн, мм | |
| Активная длина труб l, мм | |
| площадь проходного сечения между перегородками fмп, м2 | 14,6∙10-2 |
| площадь проходного сечения в вырезе перегородки fв, м2 | 10,1∙10-2 |
| площадь проходного сечения одного хода по трубам fох, м2 | 5,1∙10-2 |
| Расстояние между перегородками l', мм | |
| Число сегментных перегородок Nпер | |
| Расположение труб в пучке | В вершинах треугольника |
| Поперечный шаг труб S1 = t, мм | |
| продольный шаг труб S2, мм | 22,5 |
| Число рядов труб в пучке z | |
| Число рядов труб в окнах перегородок zВП | |
| Число рядов труб пересекаемых перегородкой zП | |
| Наружный диаметр пучка труб, мм |
В кожух теплообменного аппарата устанавливаются сегментные перегородки, которые поддерживают трубки от провисания и интенсифицируют теплообмен в межтрубном пространстве.
6. Определение коэффициента теплоотдачи от горячего теплоносителя к стенке (α1, Вт/(м2∙К)).
Горячий теплоноситель направляем в трубное пространство.
, где Pr СТ – число Прандтля теплоносителя при средней температуре стенки труб.
Примем 
ºC, тогда Pr СТ = 12,3.
Т.к. Re1 > 104, то значения коэффициентов C, m и n, зависящие от расположения трубок в теплообменном аппарате и числа Re, будут равны [ 1 – 30 ]:
С = 0,021; m = 0,8; n = 0,43.
7. Определение коэффициента теплоотдачи от стенки к холодному теплоносителю (α2, Вт/(м2∙К))
Холодный теплоноситель пускаем в межтрубное пространство.
, где
С = 0,681; С1 = 0,71; СZ = 1; m = 0,5; n = 0,36 [ 1 – 32];
Pr СТ = 63.
Проверка:
1436∙(190 – 163) =38772;
531∙(163 – 90) = 38763.
Погрешность:
.
8. Дополнительные тепловые сопротивления Σ(δi/λi), (м2∙К)/Вт
где [ 1 – 22,24]
RЗГ = (4,0÷29,0)∙10-4 (м2∙К/Вт) – термическое сопротивление горячего теплоносителя;
RЗХ = (20÷40)∙10-4 (м2∙К/Вт) – термическое сопротивление холодного теплоносителя.
λ С – коэффициент теплопроводности стенки, зависит от материала труб.
Выбираем для труб сталь углеродистую 40, для неё λ С = 48,1 Вт/(м∙К),
Зададим:
RЗГ = 8∙10-4 м2∙К/Вт;
RЗХ = 24∙10-4 м2∙К/Вт,
тогда
9. Коэффициент теплопередачи к (Вт/(м2∙К)) и водяной эквивалент поверхности нагрева кF (Вт/К).
.
Погрешность:
Мощность теплообменного аппарата Q, кВт по данным проверочного расчета (расчет второго рода).
;
;
;
, или
- приведённый водяной эквивалент.
;
Вт.
Погрешность:
Действительные температуры теплоносителей на выходе из теплообменного аппарата:
ºС;
ºС.
Погрешности:
Гидравлический расчет теплообменного аппарата.
Гидравлический расчет необходим для определения перепадов давлений теплоносителей и мощностей насосов и компрессоров, необходимых для перекачки теплоносителей через аппарат.
Падение давления теплоносителя в трубном пространстве:
, где
Δ pп.тр . – падение давления, обусловленное потерями на трение;
Δ pм.с . – падение давления, обусловленное местными сопротивлениями;
, где
λ – коэффициент гидравлического сопротивления внутренней поверхности труб,
при Re > 2300:
где
ξ П – коэффициент местного сопротивления в промежуточной камере при переходе потока из одной секции трубного пространства в другую (поворот потока на 180º), ξ П = 2,5 [ I – 39 ].
Падение давления теплоносителя в межтрубном пространстве:
, где
Δ pп - падение давления теплоносителя при поперечном омывании пучка труб между перегородками;
Δ pв.п - падение давления в окнах сегментных перегородок;
Δ pв.к - падение давления во входной и выходной секциях межтрубного пространства;
Δ pв.м - падение давления на входе и выходе из межтрубного пространства.
, где
Δ pпо - падение давления теплоносителя при идеальном обтекании пучка труб поперечным потоком;
x 1, x 2– коэффициенты, учитывающие распределение потоков в межтрубном пространстве. 
,
, где
b 1, b 3, b 4 – коэффициенты, зависящие от расположения труб в пучке и числа Рейнольдса [ I – 41]:
b 1 = 4,57
b 2 = – 0,476
b 3 = 7,0
b 4 = 0,5
;
где
r 1, r 2 – определяющие параметры конструкции [ I – 62 ]:
r 1 = 0,18; r 2 = 0,243.
;
где
ξ вх, ξ вых – коэффициенты местных сопротивлений на входе и выходе из межтрубного пространства [ I – 43 ]: ξ вх = 1,5; ξ вых = 1,0.
