Принципиальная схема кожухотрубного теплообмен- ного аппарата представлена на рис. 2.1.
Кожухотрубный теплообменник представляет собой аппарат, выполненный из пучков труб 2, собранных при помощи трубных решеток (досок) 3, и ограниченных кожухом 1. Один теплоноситель, поступающий через пат- рубки 7 и 8, протекает через трубки, другой теплоноситель, входящий и выходящий через патрубки 9 и 10, протекает в межтрубном пространстве пучка труб.
Рис. 2.1. Принципиальная схема кожухотрубного теплообменного аппарата:
1 – кожух; 2 – трубки; 3 - трубные решетки; 4 - входная распределительная камера; 5 - выходная камера; 6 - поворотная камера; 7,8,9,10 – патрубки для входа и выхода теплоносителей; 11 – перегородка
Трубки в трубной решетке располагаются либо по шестиугольникам (рис. 2.2, а), либо по концентрическим окружностям (рис. 2.2, б). Кожухотрубные аппараты уста- навливают вертикально или горизонтально.
В зависимости от организации движения теплоноси- теля в трубках кожухотрубные теплообменные аппараты
|
|
= 0, 5 м/с и
Wдоп = 5 м/с), то в этом случае уста-
навливают перегородки 11, разделяющие трубное про- странство на Z ходов. Скорость движения теплоносителя в трубках увеличивается за счет уменьшения площади поперечного сечения для прохода теплоносителя.
Например, на рис. 2.1, б показана схема двухходового теплообменника (Z = 2). Теплоноситель, разделенный пе- регородкой 11, сначала проходит по верхней половине трубок влево, а затем по нижней половине вправо.
На рис. 2.2 штриховой линией показано расположе- ние перегородок для двухходового Z = 2 (рис. 2.2, а) и че- тырехходового Z = 4 (рис. 2.2, б) кожухотрубного тепло- обменного аппарата. Из рисунка видно, что трубки, за- крытые перегородками, из расчета необходимо исклю- чить.
Площадь поперечного сечения для прохода теплоно- сителя рассчитывают по формулам:
— в трубках
pd2
f = вн n1; (2.1)
— в межтрубном пространстве
pD2
f = - n
pd2
нар, (2.2)
4 4
где n1 = n/Z – число трубок в одном ходе; n – общее ко- личество трубок; Z – число ходов.
Внутренний диаметр корпуса D определяют по фор- муле
D = (n д - 1) × s + n д × dнар+ 2 × k, (2.3)
где nд – число труб в диагонали; s – шаг труб, м; k – коль- цевой зазор между крайними трубами и корпусом, м.
s
а) б)
Рис. 2.2. Расположение трубок в трубной решетке кожухотрубного теплообменного аппарата:
а – по шестиугольникам; б – по концентрическим окружностям
Шаг труб выбирают из соотношения s = (1,3÷1,5)dнар. Кольцевой зазор между крайними трубами и корпусом должен быть не менее 6 мм (k ≥ 6 мм).
Число труб в диагонали определяют конструктивно. Для этого в табл. 2.1 находят ближайшее большее значение n и определяют число труб в диагонали nд. Схему распо- ложения труб и перегородок чертят в масштабе на милли- метровке. При этом для многоходового теплообменника из общего числа трубок n необходимо вычесть трубки, пере- крытые перегородками (рис. 2.1).
Площадь поверхности теплообмена кожухотрубного теплообменного аппарата рассчитывают по формуле
Fдейст = π·d*·l·n. (2.4)
Если коэффициенты теплоотдачи различаются на по- рядок, то в качестве расчетного диаметра d* принимают диаметр трубы со стороны меньшего из α1 и α2, в против- ном случае d*=0,5(dвн+ dнар).