р (1067700), страница 33
Текст из файла (страница 33)
В тепловом расчете выявляется и необходимость применении труб с развитой поверхностью теплообмена (ошипованных или оребренных). По выбранной для среды, движущейся внутри труб„скорости нз уравнения оплошности определяется число трубок О„=р/ш (11.12) где б„, — массовый расход среды, движущейся внутри трубок, цг/с; р,„— плотность среды, кг/мз; ш — скорость движения среды по трубкам, м/с; /,»» — суммарная площадь проходного сечения тРУбок, мз, котоРаЯ свЯзана с числом их п,р соотношением /, =(и/4)д~и (11.13) Кроме /„все остальные величины в (11.12) известны: б„„из уравнений теплового баланса (6, или Р), р,„берется из соответствующих таблиц по параметрам среды, величиной ш предварительно следует задаться. После определения числа трубок в поверхности теплообмена следует провести компоновку трубного пучка.
Для этого необходимо выбрать его геометрические характеристики: расстояние между центрами соседних труб в одном ряду (шаг трубок) и расстояние между центрами труб соседних рядов (шаг между рядами), а также взаимное расположение трубок в пучке (шахматиое, коридорное). На основе геометрических размеров пучка с помощью его эскиза определяется площадь проходного (живого) сечения межтрубного пространства / , мз. На основе уравнения оплошности вычисляется скорость среды в межтрубном пространстве ш„ю м/с: (11.14) где 6„„ — массовый расход среды, движущейся в межтрубном пространстве, кг/с; рч — плотность среды, кг/мз. Если вычисленная по (11.14) ш существенно отличается от рекомендуемых для подобных условий, то необходимо повторить предыдущие расчеты. При этом нужно изменять в допускаемых пределах диаметр трубок, скорости движения среды в них, а также геометрические характеристики трубного пучка.
Вариантные расчеты следует повторять до получения приемлемого значения а„„. По определенной с помощью (11.6) площади поверхности 249 пуса горизонтального испарителя с погруженной поверхностью нагрева равен сумме высот поверхности теплообмена и сепарационного объема. Определение линейных размеров вертикальных элементов ПГ проводится аналогично. Высота испарителя с погруженной поверхностью теплообмена состоит из суммы высот поверхности теплообмена, сепарационного объема, камер подвода и отвода теплоносителя и радиусов кривизны нижнего и верхнего дниш. В случае применения для раздачи н сбора теплоносителя коллекторов (камер), располагаемых внутри корпуса (см., например, рнс. 4.10) их размер определяют исходя из общего числа трубок, прикрепляемых к ним, схемы трубного пучка и возможности доступа к местам заделки (крепления) трубок, В начале расчета коллектора приходится задаваться (с последующим уточнением) одним из его габаритных размеров — диаметром или высотой (длиной).
В поверхностях теплообмена мощных ПГ число трубок весьма велико (более 1,5 1О'), поэтому оптимальные размеры коллектора могут быть получены„как правило, при максимально возможном его диаметре, принятом с учетом требований как его собственной прочности, так и прочности корпуса ПГ. Такие коллекторы при выполнении из нержавеющей стали для условий теплоносителя высокого давления (менее Гб МПа) могут иметь внутренний диаметр в пределах 500 — 900 мм, коллекторы из углеродистой легированной стали могли бы при прочих равных условиях иметь значительно большие диаметры. Трубы на поверхности коллектора располагаются по окружностям, отстоящим друг от друга на расстоянии з~„.,„, При полученном иэ конструкционного расчета числе трубок а,э линейные размеры коллектора связаны между собой соотношением и =(Ы,„„/з „)(Н„,„/з,„„„), (11.24) где д,„~,~ — внутренний диаметр коллектора, м; з焄— шаг труб по окружности, м; Н„<,„— высота (длина) коллектора, м.
Минимальный шаг трубок для коллектора составляет (1,3 —:1,4) Ы . Длину корпуса выбирают исходя из длины труб поверхности теплообмена и диаметра коллекторов. Внутренний диаметр определяют соответствующими габаритными размерами сечения трубного пучка. Диаметры патрубков подводящих н отводящих трубопроводов рассчитывают по уравнениям типа (11.12) по допустимой скорости течения среды, которая в 2 — 3 раза выше скорости среды в трубах поверхности теплообмена. Для обеспечения безусловной надежности, технологичности изготовления узлов и возможно меньших капитальных и эксплуатационных затрат для ПГ в целом необходимо обращать особое внимание на выбор размеров и характеристик компоновки трубных пучков в корпусе.
Должны быть обеспечены компенсация температурных удлинений корпуса и трубок: равномерность и полнота омывання средой трубного пучка; простота и надежность уплотнения мест прохода труб (деталей) через корпус; удобство отклю- 252 чения (заглушки) нлн замены отдельных трубок (змеевиков); минимально возможная стоимость азготовления н монтажа; исключение конструкционных причин интенсификации коррознонных процессов; транспортабельность элемента ПГ и наименьшая его масса. Для компенсации температурных удлинений (температурных напряжений) наиболее целесообразно применение самокомпенснруюшихся конструкций.
Наиболее полно выполняется эта задача при использовании трубок Б-образной формы, различной формы змеевиков, обратных элементов. Существуют и другие способы компенсации температурных напряжений, такие, как плавающие трубные доски, специальные компенсаторы на корпусах, прогиб трубок в определенном месте их длины (трубки с синусоидальным прогибом). Однако к ним следует обращаться в случае нецелесообразности в конкретном случае использования принципа полной самокомпеисации. Прн изготовлении корпуса я трубок поверхности теплообмена из сталей с близкими значениями температурных коэффициентов линейного расширения возможно применение прямых труб, но только при обеспечении близких значений температуры корпуса и трубчатки. Равномерность и полнота омывания поверхности теплообмена обеспечиваются отсутствием резких поворотов среды в трубных пучках, мест резкого изменения проходного сечения, застойных зон.
При осуществлении конструкции ПГ с внешними раздающими и собирающими коллекторами ввод труб в корпус осуществляется через патрубки — рубашки, полости которых соединены с внутрикорпусным пространством (см. рис. 8.3). Для мощных ПГ число змеевиков (трубок) поверхности теплообмена велико. В этом случае применяется присоединение внутри корпуса нескольких змеевиков к одой трубке, которая проходит через стенку корпуса 4рис. 11.2, см. также рис. 4.29). Ввод каждого змеевика в корпус существенно ослабил бы прочность как корпуса, так и коллектора.
Для замены или заглушки вышедших из строя трубок должен быть обеспечен доступ к местам присоединении их к трубным доскам или коллекторам. Заглушку отдельных труб сравнительно просто осуществлять непосредственно в камерах или снаружи корпуса (для трубчаток типа изображенных на рнс. 11.2). Ремонт трубных пучков с вваркой новых труб возможен при длительных остановках ПГ. Минимально возможная стоимость изготовления и монтажа элемента ПГ обеспечивается прн возможности применения наиболее простых форм поверхности теплообмена с наименьшим числом гибов трубок при рациональной установке днстанционируюших устройств. При необходимости использования конструкционного метода интенсификации теплообмена важно правильно выбрать коэффициент оребрения трубок и формы ребер или шипов.
Все сварочные работы по возможности должны выполняться автоматами. Для получения наименьшей массы поверхности теплообмена (а сле- 253 величины )г, 6 и р известны после завершения теплового и конструкционного расчетов. Полное сопротивление тракта определяется в процессе гидро- динамического расчета по (7.2). Конкретные составляющие счзс, которые необходимо учитывать, оцениваются на основе сопоставления их друг с другом и определении влияния каждого из них на Лр,. В пароперегревателях ПГ с многократной циркуляцией затраты мощности определяются только для тракта теплоносителя. В тракте рабочей среды (перегретого пара) определяется падение давления, затраченного иа преодоление его гидравлического сопротивления.
Гидродинамический расчет поверхностей теплообмена с естественной циркуляцией завершается оценкой их надежности при заданных тепловых и конструкционных характеристиках. Методика такого расчета достаточно подробно изложена в $ 8.3. Для контуров с движением в вертикальных трубах (каналах) дополнительных разъяснений не требуется. Их расчет ведется с использованием нормативного метода гидравлического расчета паровых котлов ВТИ вЂ” 11КТИ (32).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
