кута атаки при П† = 30о (1. табл.4.5)
;
Коефіцієнт тепловіддачі для фракції:
;
б) нафти поточної у трубному просторі:
об'ємна витрата нафти:;
швидкість і критерій Рейнольдса для нафти:
;,
із значення Re також видно, що нафта в трубах тече турбулентно.
критерій Прандля:
Розрахуємо критерій Нуссельта для турбулентного течії нафти:
;
де приймемо рівному 1 [1, таб. 4.23], і співвідношення = 1 для нагріваються рідин [1, стор.152] з подальшою поправкою. <В
Коефіцієнт тепловіддачі нафти до стінки:
;
Розрахуємо термічний опір стінки і забруднень [1, таб. XXXI]:
;
;
Коефіцієнт теплопередачі:
;
В
Розрахункова площа поверхні теплопередачі:
В
;
запас
Варіант 2. Теплообмінник В«кожухотрубнийВ» (ГОСТ 15120-79)
Розрахунок 2-го варіанту теплообмінника аналогічний попередньому:
Прохідний перетин міжтрубному простору (Межу перегородками) Sм = 7,0 х10-2, перерізу одного ходу трубного простору Sт = 7,7 х10-2 [2 табл.4.12]
а) фракції 230-350о С поточної в міжтрубному просторі:
об'ємна витрата фракції:;
швидкість і критерій Рейнольдса для фракції:
В
критерій Прандля:.
Для вертикального розташування труб приймемо вираз (2, форм. 4.31)
;
Коефіцієнт ОµП† враховує вплив кута атаки при П† = 30о (1. табл.4.5)
;
Коефіцієнт тепловіддачі для фракції:
;
б) нафти поточної у трубному просторі:
об'ємна витрата нафти:;
швидкість і критерій Рейнольдса для нафти:
;,
із значення Re також видно, що нафта в трубах тече турбулентно.
критерій Прандля:
Розрахуємо критерій Нуссельта для турбулентного течії нафти:
;
де приймемо рівному 1 [1, таб. 4.23], і співвідношення = 1 для нагріваються рідин [1, стор.152] з подальшою поправкою. <В
Коефіцієнт тепловіддачі нафти до стінки:
;
Розрахуємо термічний опір стінки і забруднень [1, таб. XXXI]:
;
;
Коефіцієнт теплопередачі:
;
В
Розрахункова площа поверхні теплопередачі:
В
;
запас
Як видно із значень величини запасу поверхні теплообміну I-ий варіант теплообмінного апарата має перевагу над II-му варіантом.
5. Гідравлічний розрахунок
Розрахунок гідравлічного опору. Зіставимо два обраних варіанту кожухотрбчатих теплообмінників по гідравлічному опору.
Варіант 1. Швидкість рідини в трубах
;
Коефіцієнт тертя розраховуємо за формулою:
;
;
де - висота виступів шорсткості на поверхні, d - діаметр труби.
Діаметр штуцерів в розподільчій камері - трубного простору, - міжтрубному простору [2, с.55].
;
Розрахуємо швидкість в штуцерах за формулою (4.3). <В
У трубному просторі наступні місцеві опору: вхід в камеру і вихід з неї, 5 поворотів на 180 градусів, 6 входів у труби і 6 виходів з них. Згідно з формулою [2, форм. 2.35] отримаємо:
В
Розрахуємо гідравлічний опір трубного простору:
В
Розрахуємо гідравлічний опір міжтрубному простору:
Число рядів труб, що омиваються потоком в міжтрубномупросторі,; приймемо округляючи в більшу сторону 13. Число сегментних перегородок x = 12 [2, таб. 2.7]
Діаметр штуцерів до кожуха - міжтрубному простору [2, с.55], швидкість потоку в штуцерах:
В
Швидкість потоку в найбільш вузькому перерізі [2, таб. 2.3]
В
У міжтрубному просторі наступні місцеві опору: вхід і вихід рідини через штуцери, 10 поворотів сегменти і 11 опорів трубного пучка при його обтіканні
В
Розрахуємо гідравлічний опір:
Варіант 2.
Швидкість рідини в трубах:
;
Коефіцієнт тертя розраховуємо за формулою (4.2):
;
Діаметр штуцерів в розподільчій камері - трубного простору, - міжтрубному простору [2, с.55].
Розрахуємо швидкість в штуцерах за формулою (4.3). <В
У трубному просторі наступні місцеві опору: вхід в камеру і вихід з неї, 3 поворотів на 180 градусів, 4 входів в труби і 4 виходів з них. Згідно з формулою [2, форм. 2.35] розрахуємо гідравлічний опір:
В
Число рядів труб, що омиваються потоком в міжтрубномупросторі,; приймемо округляючи в більшу сторону 13. Число сегментних перегородок x = 12 [2, таб. 2.7]
Діаметр штуцерів до кожуха - міжтрубному простору [2, с.55], швидкість потоку в штуцерах:
В
Швидкість потоку в найбільш вузькому перерізі [2, таб. 2.3]
В
У міжтрубному просторі наступні місцеві опору: вхід і вихід рідини через штуцери, 10 поворотів сегменти і 11 опорів трубного пучка при його обтіканні.
Розрахуємо гідравлічний опір:
Таким чином, I-ий варіант має менші значення гідравлічних опорів, а значить більш вигідний ніж II-ий вар...
