Размещено на http://www.allbest.ru/

СПОСОБЫ КРЕПЛЕНИЯ ТРУБ

Крепление труб в трубной решётке осуществляется несколькими методами:

v развальцовка;

v крепление с помощью сварки;

v с помощью втулки;

v с помощью уплотнений;

v крепление труб на клее.

РАЗМЕЩЕНИЕ ТРУБ

Размещение труб осуществляется: по ромбу, по многограннику, по окружностям, по углам квадрата и т.д.

Расстояние между трубами и их число строго регламентировано. Проходное сечение межтрубного пространства превышает проходное сечение труб в 2,5 - 3 раза. Если теплообмен происходит без изменения фазового состояния, то коэффициент теплоотдачи в межтрубном пространстве может быть значительно ниже коэффициента теплоотдачи в трубах. С целью интенсификации теплообмена увеличивают скорость теплоносителей с низшим коэффициентом теплоотдачи. Для чего теплообменники по теплоносителю, движущемуся в трубах делают многоходовыми, а в межтрубном пространстве устанавливают сегментные или концентрические перегородки. Дымовые газы пропускают по трубам, а с учётом очистки воздух и пар направляют, как правило, в межтрубное пространство, причём воздух предварительно пропускают через фильтры.

Теплообменники снабжены входными и выходными штуцерами, помимо них, могут быть приборные штуцерами, технологические, промывные и сливные.

Где с=10 - для стальных труб;

с=20 - для латунных (медных) труб.

	17	22	25	32	38	44,5	51	57	63,5	77
	27	32	35	44	50	58	66	74	81	93
D`/S. Число шестиугольников или окружностей	Общее число без учёта сегментов	Общее число труб по наружным окружностям
1	7	7
2	19	19
4	61	62
6	127	130
8	217	223
10	331	341
12	469	485
14	631	653
16	817	847
18	1027	1066
20	1261	1310
21	1387 (1615) с учётом сегментов	1441

ОБЩАЯ СХЕМА ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОГО РАСЧЁТА ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА

Основным параметром расчёта является поверхность теплообмена, которая определяется из уравнения теплопередачи:

Где Q - тепловая нагрузка;

к - коэффициент теплопередачи;

- температурный напор.

Обычно тепловая нагрузка Q задана, если же нет, то её находят по следующим уравнениям:

· если агрегатное состояние теплоносителей не меняется:

· при конденсации насыщенных паров без охлаждения конденсата и при кипении:

· при конденсации перегретых паров и охлаждении конденсата:

Если агрегатное состояние теплоносителей не меняется, то его среднюю температуру можно определить, как среднеарифметическую: и , тогда

Если же агрегатное состояние изменяется, то точное значение средней разности температур, может быть определена как среднелогарифмическая разность температур: .

Если разность температур одинакова или отличается не более чем в 2 раза, то Дt_ср определяется как: .

При перекрестно-точном течении теплоносителя средняя разность температур определяется с учётом поправки на течение:

Величина определяется графически по значениям величин R и P: , . труба крепление сварка теплотехнический

Для определения поверхности теплопередачи требуется рассчитать коэффициент теплопередачи: , где

- коэффициент теплоотдачи от греющего теплоносителя к стенке;

- коэффициент теплоотдачи к нагреваемому теплоносителю;

- термическое сопротивление.

УРАВНЕНИЯ ДЛЯ РАСЧЁТА КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛООТДАЧИ

В зависимости от агрегатного состояния, от вида поверхности, от типа конструкции, от режимов течения теплоносителей в общем случае коэффициент теплоотдачи определяется из уравнения Нуссельта, зависящего от ряда факторов: .

Температура стенки является определяющей для теплофизических величин греющего теплоносителя: , .

Для начала расчёта температурой стенки необходимо задаться, а затем, рассчитав и , его значение уточнить.

I. При движении теплоносителя в прямых трубах круглого сечения или в каналах не круглого сечения, без изменения агрегатного состояния.

a) При развитом турбулентном движении.

, (1)

Определяющим диаметром является эквивалентный диаметр трубы.

Для изогнутых труб: , где

- внутренний диаметр трубы змеевика,

- диаметр витка змеевика.

b) Для переходного режима:

(2)

c) Для ламинарного режима:

- вязкостный,

Для труб круглого сечения или каналов прямоугольной формы:

(3)

(4)

- вязкостно-гравитационный.

(5).

II. При движении теплоносителя в межтрубном пространстве 2-х трубного теплообменника.

Расчёты ведутся по формулам (2)-(5). В качестве определяющего размера используется эквивалентный диаметр кольцевого сечения между трубами.

.

Для развитого турбулентного движения расчёт ведётся по выражению:

(6)

III. При движении теплоносителя в межтрубном пространстве кожухотрубного аппарата с сегментными перегородками.

При : (7)

При : (8)

При этом скорость потока определяют для наименьшего сечения в межтрубном пространстве.

IV. При обтекании пучка оребрённых труб.

- диаметр ребра;

- наружный диаметр несущей трубы;

- высота ребра;

- шаг ребра;

.

(9)

Определяющим размером является шаг ребра ().

Уравнение применимо для чисел Re от 3000 до 25000, при этом .

Полученное в уравнении (9) значение коэффициента теплоотдачи ребра - подставляется в уравнение для теплопередачи полной поверхности:

(10),

Где - коэффициент теплоотдачи внутри трубы;

- полная поверхность;

- внутренняя поверхность несущей трубы.

V. При движении теплоносителя в каналах, образованных гофрированными пластинами в пластинчатых теплообменниках.

a) При развитом турбулентном движении

, (11)

· Для пластин 0,2К, S=0,2м²

а=0,086; b=0,73;

, .

· Для пластин типа 0,3м²

а=0,1; b=0,73;

, .

· Для пластин 0,5м² типа 0,5Е - пластины в ёлочку.

а=0,135; b=0,73;

, .

· Для пластин 0,5м² типа 0,5Г - горизонтальные гофры.

а=0,165; b=0,65;

· , .

11. При ламинарном режиме движения.

(12)

Тип поверхности	а	Re не менее	Pr не более
0,2К 0,3 (м2) 0,5Е 0,5Г	0,5 0,6 0,63 0,46	100 100 100 200	20 50 80 50

VI. Для жидкостей перемешиваемых в аппарате мешалкой.

(13)

,

Где - внутренний диаметр аппарата;

, где

- число оборотов мешалки в секунду;

- диаметр окружности описанной мешалкой.,

· При передаче теплоты через рубашку:

, ;

· При передаче теплоты змеевиковой поверхности:

, .

VII. При плёночной конденсации насыщенного пара и ламинарном стекании плёнки конденсата под действием силы тяжести.

(14)

· Для вертикальной поверхности:

, , - разность температуры конденсата и температуры стенки со стороны греющего теплоносителя ();

· Для одиночной горизонтальной трубы:

, , - разность температуры конденсата и температуры стенки со стороны греющего теплоносителя (); - удельная теплота конденсации, определяемая по температуре конденсата на линии насыщения для воды и водяного пара.

Физические характеристики конденсата определяются по средней температуре плёнки конденсата, а именно:

.

Когда величина не превышает , то физические характеристики могут быть определены по температуре конденсации.

При конденсации пара на поверхности пучка труб из n-горизонтальных труб, то средний коэффициент теплоотдачи б меньше, чем в случае с одиночной трубой из-за утолщения плёнки конденсата на трубах.

Для пучка труб нужна поправка:

(15)

е=0,7 - при n100;

е=0,6 - при n>100.

При подстановке в формулу (14) величины :

(16)

- для вертикальной поверхности: , ;

- для горизонтальной поверхности: , .

Зная расход пара и подставляя в уравнение (14):

.

- для n-вертикальных труб:

(17)

- для n-горизонтальных труб:

(18),

Где - приведенная длина канала.

Если - расчёт ведётся по формуле (14) - для гофрированных поверхностей приведенная длина канала выбирается по ГОСТ 15518-78.

	0,2м2	0,3	0,5	0,6	1,3
	0,45	1,12	1,15	0,893	1,91

Если , то справедлива следующая формула:

(19),

при этом , , , где

F - полная поверхность теплообменника;

G₁ - расход пара.

	0,2м2	0,3	0,5Е	0,5Г
A	338	322	240	376

VIII. При пузырьковом кипении.

a) При кипении на поверхностях, погружённых в большой объём.

(20)

b) При кипении в трубах.

(21).

Критическая удельная тепловая нагрузка, при которой пузырьковое кипение переходит в плёночное, а коэффициент теплоотдачи принимает максимальное значение можно определить формулой при кипении в большом объёме:

.

В формулы (20-22) все физические характеристики жидкости и подставляются при атмосферном давлении (760 мм рт.ст.), а берётся при давлении над поверхностью жидкости. По этому же давлению определяется и температура кипения.

Размещено на Allbest.ru

...