ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Расчет теплообменных аппаратов из "Основные процессы и аппараты химической технологии Издание 8" При проектировании теплообменников их тепловой расчет сводится к определению необходимой поверхности теплообмена Р при известных расходах, начальной и конечной температурах теплоносителей. [c.359] Для действующих теплообменных аппаратов выполняют поверочные тепловые расчеты, в которых возможная производительность аппарата сопоставляется с фактической и определяются условия, соответствующие оптимальномурежиму работы теплообменника. Ниже рассмотрена общая методика технологических расчетов при проектировании теплообменников. [c.359] Тепловые расчеты производят совместно с гидравлическими и конструктивными и на основе всех этих расчетов подбирают наиболее подходящие стандартные или нормализованные конструкции теплообменных аппаратов. Выбранная конструкция должна быть по возможности оптимальной — сочетающей интенсивный теплообмен с низкой стоимостью, надежностью, дешевизной и удобством эксплуатации. [c.359] До проведения собственно расчета трубчатых теплообменников следует установить целесообразность направления одного из теплоносителей в трубное, а другого — в межтрубное пространство аппарата. Выбор пространства для движения теплоносителя в поверхностном теплообменнике любого типа производят, исходя из необходимости улучшить условия теплоотдачи со стороны теплоносителя с большим термическим сопротивлением. Поэтому жидкость (или газ), расход которой меньше или которая обладает большей вязкостью, рекомендуется направлять в то пространство, где ее скорость будет выше, например в трубное, а не в межтрубное пространство одноходового кожухотрубчатого теплообменника. В трубное пространство целесообразно направлять также теплоносители, содержащие твердые взвеси и загрязнения с тем, чтобы облегчить очистку поверхности теплообмена теплоносители, находящиеся под избыточным давлением (по соображениям механической прочности аппарата), и, наконец, химически активные вещества, так как в этом случае для изготовления корпуса теплообменника не требуется дорогого коррозионностойкого материала. Следует учитывать также, что при направлении нагревающего теплоносителя в трубы уменьшаются потери тепла в окружающую среду. [c.359] Принимая направление взаимного движения теплоносителей, учитывают и преимущество противотока при теплообмене без изменения агрегатного состояния, а также целесообразность совпадения направлений вынужденного и свободного движения теплоносителя (например, при движении нагреваемой среды снизу вверх). [c.359] Скорости теплоносителей в выбранном аппарате должны обеспечивать благоприятное сочетание интенсивного переноса тепла и умеренного расхода энергии на перемещение теплоносителя. При этом желательно, чтобы теплообмен происходил в условиях турбулентного режима течения теплоносителей при развитом турбулентном движении (Ке 10 ) или близком к нему. [c.359] Тепловой расчет проектируемого теплообменника производят в следующей последовательности. [c.359] Определение тепловой нагрузки и расхода теплоносителей. Тепловую нагрузку находят по уравнениям теплового баланса по уравнению (VII, 1) или, в случае изменения агрегатного состояния одного или обоих теплоносителей, по уравнению (VII, 2). [c.359] Таким образом, для пользования равенством (VIH, 8) необходимо знать закономерности изменения температур теплоносителей вдоль поверхности теплообмена F, что ограничивает возможности применения этого уравнения для расчетов. [c.360] При противотоке и прямотоке среднюю разность температур определяют как среднелогарифмическую из большей и меньшей разностей температур теплоносителей на концах теплообменника [по уравнению (Vni, 91)] или как среднеарифметическую. При более сложных схемах движения теплоносителей — перекрестном и смешанном токе — средняя разность температур находится по тем же уравнениям с введением поправочного множителя, вычисляемого так, как указывалось ранее (см. стр. 318). [c.360] В расчетной практике рекомендуется при противотоке среднюю температуру теплоносителя с меньшим перепадом температур по длине аппарата определять как среднеарифметическую, а среднюю температуру другого теплоносителя находить по известной величине At , пользуясь соотношением (VIII, 8). [c.360] Определение коэффициента теплопередачи и поверхности теплообмена. Для определения коэффициента теплопередачи К необходимо предварительно рассчитать коэффициенты теплоотдачи ai и по обе стороны стенки, разделяющей обменивающиеся теплом среды, а также термическое сопротивление самой стенки, на которой, в процессе эксплуатации теплообменника обычно образуется (с одной или двух сторон) слой загрязнений. Коэффициенты теплоотдачи рассчитывают в зависимости от условий теплоотдачи по одному из уравнений, приведенных в главе VII. [c.360] Для вычисления а часто бывает необходимо знать температуру стенки(°С) или удельную тепловую нагрузку q [вт1 м Ч), значения которых, в свою очередь, зависят от определяемой величины а. В таких случаях коэффициенты теплоотдачи обычно рассчитывают методом последовательных приближений величинами задаются и после определения величины коэффициента теплопередачи К проверяют (см. ниже). [c.360] Для тонкой цилиндрической стенки К также рассчитывают по уравнению (VII, 83). [c.361] Получив величину К., проверяют значения предварительно принятых. величин и д и, в случае недостаточно удовлетворительного совпадения принятой и расчетной величин, производят пересчет, задаваясь новым) значением или д. [c.361] Пересчетов можно избежать, если для определения ст или д воспользоваться графическим методом. Он заключается в построении (перед расчетом к) так называемой нагрузочной характеристики проектируемого теплообменного аппарата. [c.361] Конструктивный расчет производят после теплового расчета теплообменника. Для кожухотрубчатых аппаратов он сводится к определению числа или длины труб, размещению их в трубной решетке (с учетом числа ходов) и нахождению основных размеров (диаметра и высоты) аппарата. При конструктивном расчете определяют также диаметры патрубков штуцеров теплообменника. [c.361] Диаметры патрубков штуцеров теплообменника определяют из уравнения расхода, принимая значения скоростей, приведенные в главе И. [c.362] Конструктивный расчет змеевиковых теплообменников включает определение общей длины, числа витков и высоты змеевика. [c.362] Вернуться к основной статье