Тепловой, конструктивный, гидравлический и экономический расчеты теплообменного аппарата
1.5 Ориентировочный расчет площади поверхности аппарата. Выбор конструкции аппарата и материалов для его изготовления
Ориентировочным расчетом называется расчет площади теплопередающей поверхности по ориентировочному значению коэффициента теплопередачи К, выбираемому из 2, табл. 1.3. Принимаем К = 1500 Вт/(м2•К), тогда ориентировочное значение площади аппарата по формуле (1)
F = = 46.3 м2.
Так как в аппарате горячим теплоносителем является пар, то для обеспечения высокой интенсивности теплообмена со стороны воды необходимо обеспечить турбулентный режим движения и скорость течения воды в трубках аппарата w2 1,0 м/с 2, с. 192.
Для изготовления теплообменника выберем трубы стальные бесшовные диаметром 25 2 мм.
Необходимое число труб в аппарате n, обеспечивающее такую скорость, определим из уравнения расхода
(3)
Где
= = 4.34• 10-2 м3/с -
объемный расход воды;
dвн = 0,021 м - внутренний диаметр теплообменных труб;
n - число труб в аппарате, шт.;
w2 = 1,0 м/с - скорость движения воды в трубах аппарата.
Из формулы (3)
n = = = 125.4
Такому числу труб в одном ходе n=125 шт. и площади поверхности аппарата F = 46.3 м2 по ГОСТ 15118-79 и ГОСТ 15122-79 наиболее полно отвечает двухходовой теплообменник диаметром 600 мм, с общим числом труб 240, числом труб на один ход 120 шт., длиной теплообменных труб 3 м и площадью поверхности F = 57 м2.
Проверим скорость движения воды в трубах аппарата
Значение скорости находится в рекомендуемых пределах, поэтому выбор конструкции аппарата закончен.
Так как теплоносители (пар и вода) не являются агрессивными, то для изготовления основных узлов и деталей (ГОСТ 15120-79) выбираем материалы по группе материального исполнения М1: кожух - В Ст 3 ст 5 ГОСТ 14637-79; крышки - В Ст 3 ст 5 ГОСТ 14637-79; трубы - сталь 10 ГОСТ 8733-87.
Коэффициент теплопроводности стали -
1.