Материал: teplo_2012

центре.

При m>7 сегменты между краем трубной решетки и сторонами наружного шестиугольника желательно заполнять трубами.

Размещение труб по концентрическим окружностям производится так, чтобы был выдержан радиальный шаг S , т.е. расстояние между окружностями, и примерно такой же шаг между трубами по окружности.

Число труб по окружностям, расположенным с шагом, приблизительно равным S , составляет:

n1 =2π=6.28≈6 , n2 =4π=12.56≈12,

ni =2πi ,

где i- номер окружности.

Общее число труб, размещенных по концентрическим окружностям

(2.26)

Шестиугольная (треугольная) разбивка труб при числе шестиугольников m≥6 (при условии заполнения сегментов трубами) выгоднее размещения труб по концентрическим окружностям (табл. 2.1).

Обычно число труб, размещаемых в трубном пучке, определяется с помощью таблиц.

Следует иметь в виду, что в многоходовых (по трубам) ТА число труб меньше, чем в одноходовых, вследствие установки перегородок в крышках и наличия мест, где трубы не могут быть установлены.

Число труб, размещаемых в корпусе аппарата с внутренним диаметром Dк при расположении труб по вершинам треугольниковвычисляется формулой:

76

Таблица 2.1

Число труб в аппарате при разбивке трубной решетки по шестиугольникам и по концентрическим окружностям

где Ψз - коэффициент заполнения трубной решетки (для одноходовых ТА обычно Ψз = 1, для многоходовых Ψз = 0,7÷ 0,85). Внутренний диаметр корпуса ТА равен:

77

где D'- наибольший диаметр окружности центров труб при концентрической разбивке или наибольшая диагональ шестиугольника при треугольной разбивке труб; δm - кольцевой зазор между крайними трубами и внутренней поверхностью корпуса (принимается минимальным, но не менее 6 мм).

В ТА с коробчатым кожухом компоновка труб может быть: коридорной; шахматной, частным случаем которой является треугольная; с неравномерным поперечным шагом.

Геометрические характеристики трубных пучков

Свободное сечение для прохода теплоносителя при продольном обтекании трубного пучка

При двух ходах в межтрубном пространстве (при наличии продольной перегородки в кожухе ТА):

Эта формула позволяет определить эквивалентный диаметр при расчете теплообменного аппарата.

Направление движения теплоносителей

Направление относительного тока обменивающихся теплотой сред выбирают в зависимости от свойств, температуры и давления теплоносителей и от конструктивной схемы ТА.

Противоточное движение теплоносителей (без фазовых превращений) всегда должно быть наиболее желательным, так как при прочих равных усло-

78

виях оно способствует повышению теплопроизводительности Q и уменьшению поверхности аппарата F.

Если по технологическим, конструктивным или компоновочным соображениям направить теплоносители противотоком невозможно, необходимо стремиться к многократно-перекрестному току с обменом теплотой на общем противоточном принципе.

Направление тока теплоносителей оказывает влияние не только на общую теплопроизводительность аппарата Q, но и на изменение температур теплоносителей δt1 и δt2, а увеличение перепадов температуры при неизменной теплопроизводительности приводит к уменьшению расходов теплоносителей G1 и G2 затрат энергии для их транспортировки.

В решении вопроса выбора тока теплоносителей относительно поверхности теплообмена при наружном омывании труб следует руководствоваться

Вопрос о том, какой из теплоносителей направлять в трубы или межтрубное пространство, должен решаться с точки зрения не только интенсификации теплообмена, но и надежности работы ТА. Если теплоноситель вызывает коррозию или механическое повреждение труб, то лучше его пропустить внутрь труб, так как экономичнее выполнить их из материала высокой стоимости, чем кожух.

В трубы целесообразно направлять теплоноситель с высокой температурой и большим давлением, чем в межтрубном пространстве, что способствует уменьшению механической нагрузки на корпус аппарата и уменьшению тепловых потерь в окружающую среду, а также более загрязненный, поскольку трубы очистить от загрязнений легче, чем межтрубное пространство.

79

Скорость теплоносителей в трубах и межтрубном пространстве

Скорость теплоносителя V оказывает существенное влияние на теплоотдачу, потери давления, загрязняемость.

Для ламинарного течения: α V 0 ,3 , p V ,α p0 ,3 .

Для турбулентного течения: α V 0,6...0,8 , p V1,6...1,8 ,α p0,4 .

Скорость теплоносителя в межтрубном пространстве оказывает существенное влияние на вибрацию труб, возникающих вследствие вихревого возбуждения, возбуждения турбулентными пульсациями, гидроупругих и акустических возбуждений.

Для повышения теплоотдачи и уменьшения загрязнений скорость нужно увеличивать, а для снижения потерь давления и предотвращения нежелательных последствий вибрации труб – уменьшать.

Ориентировочные значения скоростей теплоносителей, рекомендуемые на основе опыта эксплуатации рекуперативных ТА различного назначения и технико-экономических расчетах, приведены в табл. 2.2.

Теплоотдача и сопротивление в трубах

Теплоотдача вычисляется при следующих условиях: 1). Re ≤ 2.400 – ламинарный режим

где μ - динамический коэффициент вязкости при определяющей температуре теплоносителя tср; μwв – то же при температуре внутренней поверхности тру-

бы twв. Для газов εT = 1. В первом приближении l =100 dв

80