р = (100 + 85,8)/2 = 92,9 В° С.
2.4 Знаходження орієнтовною поверхні теплообміну F ор і вибір розраховується теплообмінника
Вирішення питання про те, який теплоносій направити в трубне простір, обумовлено його температурою, тиском, корозійної активністю, здатністю забруднювати поверхні теплообміну, витратою та ін У розглянутому прикладі в трубне простір доцільно направити толуол, так як він є найбільш вибухопожежонебезпечних теплоносієм. Це дозволить знизити ймовірність виникнення аварійної ситуації при експлуатації теплообмінника.
Орієнтовна значення поверхні:
F ор. = Q/(K в€™ О”t ср ), (2.5)
де К в”Ђ приблизне значення коефіцієнта теплопередачі.
Відповідно до таблицею 2.1 [2] приймемо До ор = 45 Вт/м 2 в€™ К.
F ор. = 219920,85/(45 в€™ 92,9) = 52,9 м 2
Розрахуємо необхідну кількість труб, що припадає на один хід теплообмінника
n/z = 4 в€™ G А /(ПЂ в€™ d вн в€™ Ој А в€™ Re op ), (2.6)
де n в”Ђ число труб; z в”Ђ число ходів по трубному простору; d вн в”Ђ внутрішній діаметр труб, м;
Приймемо орієнтовний значення Re op = 15000, що відповідає розвиненому турбулентному режиму течії в трубах. Очевидно, такий режим можливий у теплообміннику, у якого число труб, що припадає на один хід, одно:
в”Ђ для труб діаметром d н = 20 Г— 2 мм в”Ђ
n/z = 4 в€™ 2,92/(3,14 в€™ 0,016 в€™ 0,000009635 в€™ 15000) = 1608,6;
в”Ђ для труб діаметром d н = 25 Г— 2 мм в”Ђ
n/z = 4 в€™ 2,92/(3,14 в€™ 0,021 в€™ 0,000009635 в€™ 15000) = 1225,6. p> Відповідно до ГОСТ 15120-79 і ГОСТ 15122-79 співвідношення n/z приймає найбільш близьке до заданого значенням у теплообмінника параметри, якого представлені в таблиці 2.1.
Таблиця 2.1 в”Ђ Параметри кожухотрубчасті теплообмінника згідно ГОСТ 15120-79 і ГОСТ 15122-79
D, мм
d н , мм
z
n
L, м
F , м 2
1000
0,025
1
747
3
176
Так як поверхня теплообміну стандартного теплообмінника набагато більше орієнтовного значення поверхні теплообміну, то приймаємо рішення встановити нестандартний теплообмінник параметри, якого представлені в таблиці 2.2.
Таблиця 2.2 в”Ђ Параметри нестандартного кожухотрубчасті теплообмінника
D, мм
d н , мм
z
n
L, м
F , м 2
1000
0,025
1
747
1
58,67
2.5 Розрахунок коефіцієнта теплопередачі K
Коефіцієнт теплопередачі K розраховується за формулою (2.7):
К = (1/О± 1 + Оґ ст /О» ст + r з1 + r З2 +1/О± 2 ) -1 , (2.7)
де О± 1 і О± 2 в”Ђ коефіцієнти тепловіддачі з боку теплоносіїв, Вт/(м 2 в€™ К); О» ст в”Ђ теплопровідність матеріалу стінки, Вт/(м в€™ К); Оґ ст в”Ђ товщина стінки, м; 1/r з1 і 1/r З2 в”Ђ термічні опори шарів забруднень з обох сторін стінки, Вт/(м 2 в€™ К).
Сума термічних опорів з боку стінки і забруднень дорівнює:
ОЈОґ/О» = О” ст /О» ст + r з1 + r З2 , (2.8)
При Оґ ст = 2 мм = 0,002 м, Для сталі сталь 20 теплопровідність О» ст = 46,5 Вт/(м в€™ К). 1/r з1 = 5800 Вт/(м 2 в€™ К), 1/r З2 = 2800 Вт/(м 2 в€™ К) [3], термічне опір з боку стінки одно:
ОЈОґ/О» = 0,002/46,5 +1/5800 +1/2800 = 5,7 в€™ 10 -4 м 2 в€™ К/Вт
Дійсне число Re обчислюється за формулою:
Re A = 4 в€™ G А в€™ z/(ПЂ в€™ d
