ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Методика расчета теплообменных аппаратов из "Курсовое проектирование по предмету процессы и аппараты химической промышленности Издание 2" Конструкции теплообменных аппаратов весьма разнообразны, однако существует общая методика теплотехнических расчетов, которую можно применять для частных расчетов в зависимости от имеющихся исходных данных. [c.11] Существует два вида теплотехнических расчетов теплообменных аппаратов конструкторский (проектный) и поверочный. [c.11] Конструкторский расчет производится при проектировании теплообменного аппарата, когда заданы расходы теплоносителей и их параметры. Цель конструкторского расчета — определение поверхности теплообмена и конструктивных размеров выбранного аппарата. [c.11] Поверочный расчет выполняется для выявления возможности использования имеющихся или стандартных теплообменных аппаратов для тех технологических процессов, в которых используется данный аппарат. При поверочном расчете заданы размеры аппарата и условия его работы, а неизвестной величиной является фактическая производительность теплообменного аппарата. Поверочный расчет производят для оценки работы аппарата при режимах, отличных от номинальных. Таким образом, целью поверочного расчета является выбор условий, обеспечивающих оптимальный режим работы аппарата. Конструкторский расчет состоит из теплового (теплотехнического), гидравлического и механического расчетов. [c.11] Требуется определить 1) физические параметры и скорости движения теплоносителей 2) расход нагревающего или охлаждающего теплоносителя на основании теплового баланса 3) движущую силу процесса, т. е. среднюю разность температур 4) коэффициенты теплоотдачи и теплопередачи 5) поверхность теплопередачи 6) конструктивные размеры аппарата длину, диаметр и число витков змеевика, длину, число труб и диаметр кожуха в кожухотрубчатом аппарате, число витков и диаметр корпуса в спиральном теплообменнике и др. 7) диаметры штуцеров для входа н выхода теплоносителей. [c.14] Физические параметры и скорости движения теплоносителей. Теплопередача между теплоносителями существенно изменяется в зависимости от физических свойств и параметров теплообмени-вающихся сред, а также от гидродинамических условий движения теплоносителей. [c.14] В задании на проектирование заданы рабочие среды (теплоносители), начальные и конечные их температуры. Нужно определить среднюю температуру каждой среды и при этой температуре найти по справочным таблицам значения их физических параметров. [c.14] Более точный подсчет приведен в [2, с. 443]. [c.14] Основными физическими параметрами рабочих сред являются плотность, вязкость, удельная теплоемкость, коэффициент теплопроводности, температура кипения, скрытая теплота испарения или конденсации и др. [c.14] Эти параметры представлены в виде таблиц, диаграмм, номограмм в справочниках [21, 27]. Если выписывается физический параметр из таблицы, то нужно обратить внимание, при какой температуре дано значение параметра и в каких единицах он выражен. Во многих справочных таблицах теплота парообразования дана при температуре кипения жидкости, а все остальные параметры — при температуре о = 20°С или 7о = 293 К. Если средняя температура заданного вещества отличается от о, то следует сделать поправку на температуру. [c.14] При конструировании теплообмепиой аппаратуры надо стре- иться к созданию таких скоростей потоков теплоносителей (или рабочих сред), при которых коэффициенты теплоотдачи и гидрав-, пческпе сопротивления были бы экономически выгодными. [c.17] Выбор целесообразной скорости имеет большое значение для хорошей работы теплообменного аппарата, так как с увеличением скорости значительно возрастают коэффициенты теплоотдачи и уменьшается поверхность теплообмена, т. е. аппарат имеет меньшие конструктивные размеры. Одновременно с повышением скорости увеличивается гидравлическое сопротивление аппарата, т. е. расход электроэнергии на привод насоса, а также опасность гидравлического удара и вибрации труб. Минимальное значение скорости определяется достижением турбулентного движения потока (для легкоподвижных, маловязких жидкостей критерий Рейнольдса Р ЮООО). [c.17] Для применяемых диаметров труб (57, 38 и 25 мм) рекомендуется принимать скорость л идкостей практически 1,5—2 м/с, не выше 3 м/с, низший предел скорости для большинства жидкостей составляет 0,06—0,3 м/с. Скорость, соответствующая Ке=10 000, для маловязких жидкостей в большинстве случаев не превышает 0,2—0,3 м/с. Для вязких жидкостей турбулентность потока достигается при значительно больших скоростях, поэтому при расчетах приходится допускать слаботурбулентный или даже ламинарный режим. [c.18] Для газов при атмосферном давлении допускаются массовые скорости 15—20 кг/(м2-с), низший предел 2—2,5 кг/(м2-с), а линейные скорости — до 25 м/с для насыщенных паров при конденсации рекомендуется задаваться скоростью до 10 м/с. [c.18] Скорости движения рабочих сред в патрубках штуцеров для насыщенного пара — 30—20 м/с для перегретого пара — до 50 м/с для жидкостей—1,5—3 м/с для конденсата греющего пара — 1—2 м/с. [c.18] Если охлаждающая вода подается в межтрубное пространство и внешние стенки аппарата имеют температуру, мало отличающуюся от температуры окружающей среды, то тепловые потери ничтожно малы и их не учитывают. [c.20] Если в процессе теплообмена есть дополнительные условия, осложняющие процесс, например дополнительный приход или расход тепла за счет химической реакции или превращений вещества, то их нужно учесть в тепловом балансе. [c.20] Движущая сила теплообмена, т. е. средняя разность температур. Расчет температурного режима теплообменного аппарата состоит из определения средней разности температур АГср, вычисления средних температур теплоносителей (рабочих сред), а также определения температуры стенок аппарата. [c.20] При расчете температурного режима теплообменника необходимо сначала установить характер изменения температуры теплоносителей, выбрать схему их движения так, чтобы получить большую среднюю разность температур. Это обеспечит самые благоприятные условия теплопередачи и минимальную температуру стенок аппарата. [c.20] Вернуться к основной статье