стору.
Приймаємо, що охолоджуваний газ в кількості 455,8 кг/год піде в трубному просторі, а нагрівається газ - в міжтрубному; при цьому для підвищення тепловіддачі в міжтрубномупросторі встановлюються поперечні перегородки.
Припустимо, що в трубному просторі буде досягнуто значення критерію Рейнольдса, відповідне розвиненому турбулентному режиму, т. е. Re=30000.Определім необхідне число труб? 25? 2 мм.
У вираз
де - швидкість потоку, м/с;
- лінійний розмір, м. Тут внутрішній діаметр труби 0,021 м;
- щільність, кг/м3;
- динамічний коефіцієнт в'язкості, Н · сек/м2. У даному випадку для природного газу при середній температурі 29 ° C;
підставимо значення швидкості:
де - масове кількість газів, кг/год,
і визначимо необхідну кількість труб:
Приймаємо штук.
Швидкість в трубному просторі при:
де - масове кількість газів, кг/год,
- щільність суміші при тиску pабс=23атм;
- площа поперечного перерізу трубного простору, м2:
Критерій Рейнольдса:
де - швидкість потоку, м/с;
- лінійний розмір, м. Тут внутрішній діаметр труби 0,021 м;
- щільність суміші, кг/м3;
- в'язкість суміші при - 7,1 ° C, Н · сек/м2,
Для трубного простору при розвиненому турбулентному плині критерій Нуссельта:
де - поправочний коефіцієнт, що враховує вплив на коефіцієнт тепловіддачі відношення довжини труби L до її діаметра (при турбулентному режимі); (див. табл. 4).
Коефіцієнт тепловіддачі для трубного простору:
,
де - теплопровідність охолоджуваного газу.
Визначення коефіцієнта тепловіддачі для міжтрубному простору.
Приймаємо теплообмінник D=400 мм з поперечними перегородками в міжтрубному просторі (табл. 5).
Відстань між перегородками приймемо h=300 мм.
Площа поперечного перерізу між сусідніми перегородками, вважаючи по діаметру кожуха (мал. 8):
Таблиця
Відстані між сегментними перегородками в міжтрубномупросторі [9]
Діаметр корпусу теплообмінного апарату, ммРасстояніе між перегородками, ммДіаметр корпусу теплообмінного апарату, ммРасстояніе між перегородками, мм159200800400273300100050040030012006006004001400700
де - відстань між перегородками, м;
- діаметр кожуха теплообмінника, м;
- діаметр трубок, м.
Швидкість газу при поперечному обтіканні, вважаючи по діаметру кожуха:
де - витрата нагрівається газу, кг/год;
- щільність суміші нагрівається газу, кг/м3;
- площа поперечного перерізу між перегородками, м2,
Критерій Рейнольдса:
де - в'язкість суміші нагрівається газу при - 1,2 ° C, Н · сек/м2 · 10-7;
- швидкість газу при поперечному обтіканні, м/с;
- щільність суміші нагрівається газу, кг/м3;
- діаметр трубок, м.
Для тепловіддачі при поперечному обтіканні шахового пучка труб критерій Нуссельта визначається з рівняння:
де і - критерії Рейнольдса і Прандтля відповідно;
- коефіцієнт, що враховує вплив кута атаки?. Значення коефіцієнта наведено в табл.
Таблиця
Значення коефіцієнта, що враховує вплив кута атаки?
?, ° 908070605040302010, 110,980,940,880,780,670,520,42
Коефіцієнт тепловіддачі для межтрубного простийранства:
де - теплопровідність нагрівається газу.
Коефіцієнт теплопередачі:
де, - коефіцієнти тепловіддачі для трубного і міжтрубного простору відповідно, Вт/(м2 · град);
- товщина стінки труби, м.
- теплопровідність сталі, Вт/(м2 · град) (див. табл.7), Вт/(м2 · град);
- забруднення по обидві сторони трубки,
Необхідна поверхню теплообміну:
де - загальна кількість тепла, що передається в теплообміннику, Вт;
- коефіцієнт теплопередачі, Вт/(м2 · град);
- середня різниця температур, град.
Приймаються один теплообмінник з поверхнею теплообміну 15,4м2 (Прил. II).
Допускається як правило, перевищення стандартної поверхні нормалізованого теплообмінника над розрахункової не більше ніж 20%.
. Розрахунок теплової ізоляції
Метою розрахунку теплової ізоляції є визначення необхідної товщини шару теплоізоляційного матеріалу, що покриває зовнішню поверхню теплообмінника з метою зниження теплових втрат і забезпечення вимог безпеки та охорони праці при обслуговуванні теплоиспользующих установок. Темпе...
