 |
Определение внутреннего диаметра корпуса аппарата
|
|
|
|
Внутренний диаметр корпуса 
теплообменного аппарата определяется в зависимости от активной площади трубной плиты Ф, заключенной в этом корпусе.
(27)
откуда
(28)
Активная площадь трубной плиты слагается из полезной площади Фп, приходящейся на размещенные в плите трубки, и свободной площади Фс, не заполненной трубками:
(29)
Полезная площадь трубной плиты прямо пропорциональна числу трубок аппарата:
(30)
где Фтр – площадь плиты, необходимая для размещения одной трубки, включая и межтрубное пространство.
Величина площади Фтр при размещении трубок по вершинам правильных многоугольников определяется соотношением
(31)
где t – шаг размещения трубок;
α – угол, образуемый центральными линиями трубных рядов.
Нетрудно заключить, что при размещении трубок по вершинам равносторонних треугольников (шахматное расположение) α = 60º и sinα = 0,866; при размещении трубок по вершинам квадратов (коридорное расположение) α = 90º и sinα = 1.
Свободная площадь трубной плиты определяется ее конструктивным оформлением. К ней относятся площадь по периферии трубного пучка, полосы для помещения перегородок в камерах аппаратов. Она составляет приблизительно 10 – 50 % от полезной площади трубной плиты Фп.
Таким образом, можно написать:
(32)
или также
(33)
где ψ – коэффициент заполнения трубной плиты.
При размещении трубок по шестиугольникам можно принимать ψ = 0,6 – 0,8.
Подставляя выражение (33) в формулу (28) получим расчетное соотношение для определения внутреннего диаметра корпуса аппарата:
(34)
где 
;
d н – наружный диаметр трубки.
Если принять во внимание, что поверхность теплообмена аппарата
|
|
|
и пренебречь небольшой разницей между значениями расчетного и наружного диаметров трубки d р и d н, то получим:
(35)
Окончательно величина диаметра корпуса уточняется при изображении на чертеже размещения трубок и трубной плиты с учетом всех конструктивных особенностей данного аппарата.
Расчет проточной части межтрубного пространства
При движении в межтрубном пространстве однофазной среды исходным соотношением является по аналогии с расчетом трубного пространства уравнение непрерывности потока:
(36)
откуда легко определяется площадь сечения трубок одного хода:
(37)
где G – весовой расход рабочей среды,
w - скорость движения,
γ – удельный вес среды.
Величина площади сечения 
определяется условиями размещения трубного пучка. При этом можно получить следующее соотношение:
(38)
Если сопоставить эту величину с площадью сечения трубного пространства 
, то при средних значениях 
получаем:
В случае поперечного потока среды в межтрубном пространстве полную площадь Фсв можно отнести к диаметральному продольному сечению, причем здесь
(39)
где L – рабочая длина трубок.
Далее находим:
(40)
где b – число трубок по диагонали периферийного шестиугольника.
В случае поперечного движения среды степень заполнения сечения трубками
(41)
Обычно в теплообменных аппаратах 
.
Число ходов определяется на основании соотношения:
(42)
либо также
(43)
При этом количество перегородок
(44)
В большой группе парожидкостных теплообменных аппаратов, где в межтрубное пространство поступает газ, установки перегородок в межтрубном пространстве обычно не требуется.
3. Расчет аппарата для конкретных данных
В этой главе подробно рассмотрен расчет воздухоподогревателя для исходных данных.
|
|
|
|
|
|
