Конструкторское решение и расчет механизма горизонтального кожухотрубчатого теплообменника для конденсации перегретого пара

курсовая работа

2. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КОЖУХОТРУБЧАТОГО АППАРАТА

Гидравлическое сопротивление обусловлено сопротивлением трения и местными сопротивлениями, возникающими при изменениях скорости потока. Потери давления ДР на преодоление сопротивления трения и местных сопротивлений в трубопроводах определяются по формуле:

?Р = 0,5(лL/dэ + Уо)сщ2,

где л - коэффициент потерь на трение;

L и dэ - длина и эквивалентный диаметр трубопровода, м;

Уо - сумма коэффициентов местных сопротивлений.

При ламинарном режиме (Re < 2300) шероховатость практически не влияет на коэффициент трения:

л = 64/Re,

л = 64/2298 = 0,028.

Скорость охлаждающей воды в трубках

щтр = ,

щтр = = 0,81 м/с.

Скорость воды в штуцерах

щвш = ,

где dвш - диаметр штуцера в распредколлекторе ([1], табл. 2.5),

dвш = 0,25 м;

щвш = = 0,34 м/с.

В трубном пространстве имеют место следующие местные сопротивления:

- входная и выходная камеры (о1 = 1,5);

- поворот между ходами (о2 = 2,5);

- вход в трубы и выход из них (о3 = 1,0).

Гидравлическое сопротивление трубного пространства

ДРтр = л(Lz/d)(щтр2св/2) + 2о1вш2св/2) + [о2(z - 1) + 2о3z](щтр2св/2),

ДРтр = 0,028•(3 • 6/0,016)•(0,812 • 996/2) + 2 • 1,5•(0,342 • 996/2) +

+ [2,5•(6 - 1) + 2 • 1 • 6]•(0,812 • 996/2) = 18470 Па.

Скорость пара в штуцере на входе в межтрубное пространство

щпш = ,

где dпш - диаметр штуцера на входе в межтрубное пространство ([1], табл. 2.5),

dпш = 0,25 м;

сп - плотность насыщенного пара при заданном давлении Р,

сп = 0,25 кг/м3;

щпш = = 97,83 м/с.

Скорость конденсата в штуцере на выходе из межтрубного пространства

щкш = ,

где dмш - диаметр штуцера на выходе из межтрубного пространства ([1], табл. 2.5),

dмш = 0,25 м;

ск - плотность конденсата при температуре tкп,

ск = 975 кг/м3;

щкш = = 0,03 м/с.

Скорость конденсата в наиболее узком сечении межтрубного пространства

щмтр = D/(Fмтск),

щмтр = 1,2/(0,065 • 975) = 0,02 м/с.

Число Рейнольдса при течении пара в межтрубном пространстве

Reмтр = Ddн/(Fмтмк),

где мк - вязкость конденсата при температуре tкп,

мк = 381•10-6 Па•с;

Reмтр = 1,2 • 0,020/(0,065 • 381•10-6) = 969.

Число рядов труб, омываемых конденсатом в межтрубном пространстве (округляем до целого числа в большую сторону)

m = ,

m = = 18.

Число сегментных перегородок при принятых размерах теплообменника ([1], табл. 2.6)

Х = 6.

В межтрубном пространстве имеют место следующие местные сопротивления:

- вход пара и выход конденсата через штуцера (о1 = 1,5);

- повороты через сегментные перегородки (о2 = 1,5);

- сопротивления трубного пучка при его поперечном омывании о3:

о3 = 3m/Reмтр0,2,

о3 = 3 • 18/9690,2 = 13,6.

В межтрубном пространстве теплообменника потери на преодоление сопротивлений трения малы по сравнению с потерями на преодоление местных сопротивлений, поэтому они не учитываются.

Гидравлическое сопротивление межтрубного пространства

ДРмтр = о1пш2сп/2) + о1кш2ск/2) + о2Х(щмтр2ск/2) + о3(Х - 1)(щмтр2ск/2),

ДРмтр = 1,5•(97,832 • 0,25/2) + 1,5•(0,032 • 975/2) + 1,5 • 6•(0,022 • 975/2) +

+ 13,6•(6 - 1)•(0,022 • 975/2) = 1810 Па.

Для обеспечения заданной производительности по конденсации пара его давление перед входом в теплообменник должно быть не менее

Рп.тр = Р + Рмтр,

Рп.тр = 0,04•106 + 1810 = 41810 Па.

Для обеспечения заданной производительности по конденсации пара давление охлаждающей воды перед входом в теплообменник должно быть не менее

Рв.тр = ДРтр = 18470 Па.

Делись добром ;)