р (1067700), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Для гладкостенных поверхностей теплообмена коэффициент теплопередачи определяется по одной из формул (11.10), (11.11). Оребренне или ошиповка труб с целью интенсификации теплообмена целесообразны только со стороны, омываемой газом.
При высоком давлении теплоносителя применения оребренных поверхностей не требуется. При расчете коэффициента теплопередачи для оребренных поверхностей интенсификация теплообмена на оребренной стенке учитывается введением в соответствующие формулы коэффициента оребрения е,р е,р равен отношению полной площади оребренной поверхности трубы Б,р к площади гладкой трубы о„, рассчитываемой по диаметру оребренной поверхности трубы. При оребреиии наружной поверхности труб в качестве расчетного диаметра принимается внутренний д,. Если считать температуру поверхности ребра постоянной и равной температуре его основания, то расчетная формула для й, Вт/(мг К), будет иметь вид й = 1 — ~ + ~ '2,3 1д — + — 1 . (12.49) 1.
атт р Кп 2~ст кв ав 1 Для газового теплоносителя рациональное значение е,𠆆3 †: 5. При наличии на поверхностях теплообмена оксидных пленок (в экономайзере и испарителе со стороны рабочего тела) в (12.49) следует вводить поправку, учитывающую их термическое сопротивление.
Формулу (12.49) правомерно использовать для оребренных поверхностей с относительно небольшой высотой ребер. В других случаях предположение постоянства температуры поверхности ребра даст весьма большую погрешность. Если возникнет необходимость применения ребер или шипов большой высоты и сложной конфигурации, то следует проводить экспериментальное определение коэффициента теплопередачи. Коэффициенты теплоотдачн а! и аг рассчитываются по средней температуре среды в рассматриваемом элементе ПГ.
При использовании в качестве теплоносителя многоатомиого газа (например, СОг) высокой температуры необходимо оценивать долю передачи тепла излучением. При 1!<500'С лучистым тепло- обменом можно пренебречь. Для более высоких температур коэффициент теплоотдачи а! следует рассматривать как сумму конвективной составляющей а!в и лучистой агп! а!= а,„+ а,„. (12.50) Значение прп определяется по соответствующим формулам гл. 6. Надежных данных по определению а!и для случая чистых газов высокого давления нет.
Его ориентировочно можно оценить по методике 9 6.4. Тепловой, конструкциоиный и гидродинамический расчеты для гладкотрубных поверхностей теплообмена любой конструкционной !о змп вп 989 схемы, в том числе и по типу пучок труб в трубе, дополнительных пояснений к изложенному выше и в гл. 11не требуют. Для расчета ПГ с поперечным обтеканием оребрепных труб следует к изложенному в гл.
11 сделать некоторые дополнительные пояснения. Для них вариантный расчет целесообразнее делать не по скоростям движения теплоносителя, а по диаметрам корпусов. Внутренние диаметры корпусов д,„ для вариантных расчетов можно выбирать в диапазоне 3 — 7 м для ПГ башенного типа, а для ПГ с интегральной компоновкой оборудования (в зависимости от места расположения ПГ в корпусе реактора) от 1„5 до 2,5 м. Диаметры труб поверхности теплообмена выбирают с учетом возможной скорости рабочего тела.
На основании оценки соотношения между а~ н аг выявляется необходимость оребрения труб, и из результатов опыта работы оребрения теплопередающих поверхностей выбираются размеры и форма ребер (шипов). Расстояния между трубами, м, зависят от их диаметра и формы ребер ~> з,> 1,2(д + 2Нрсозй), (12.51) где д„— наружный диаметр гладкой трубы; и; Нр — высота ребра (шипа) и; 0 — угол между осью горизонтального (вертикального) ряда и осью ближайшего ребра. В ПГ с поверхностью теплообмена из плоских змеевиков живое сечение межтрубного пространства для прохода теплоносителя с достаточной степенью точности может быть подсчитано по соотношению Ум.п (зт — (дд+ 2НэсозЭ))л,эг(оэ+ (зг — «и) (1э 1ор) птэм (12 52) где 1„— расчетная длина трубки в сечении, м; 1,р — суммарная длина оребренной части трубки, м; п,м — число труб в сечении.
При отсутствии оребрения (йр — -О) формулы (12.51) и (12.52) дают размеры гладкотрубных пучков. Для расчетной оценки длины трубы 1г следует построить эскиз размещения трубок в поперечном сечении корпуса. Если поверхность теплообмена заполняет круглое сечение, то 1„ равна длине трубы, проходящей по средней хорде. Исходными данными для построения эскиза являются: диаметр корпуса д, „ диаметр, число и шаг трубок (соответственно 4„ п,гь з|). Если все трубки, число которых определяется по (11.12) и (11.13), располагаются в одном сечении, образуя по высоте ПГ коридорный пучок, то п,м=п,р. Для пучка с шахматным расположением трубок п,м п,г/2. В ПГ, поверхность теплообмена которых набрана из винтовых змеевиков, обычно используются трубы наружным диаметром до 20 — 25 мм с поперечными дисковыми ребрами небольшой высоты, образованными пластической деформацией стенки трубы.
По условиям технологии изготовления теплообменников с винтовыми змеевиками диаметр барабана И,,б, на который производится навивка первого слоя змеевиков, не должен быть меньше (10 —:12)Ы,. Если диаметр первого слоя навивки по центру трубки А.,=д л+зь 990 а внутренний диаметр корпуса И,.,=И *,+зь где Ытсл — диаметр последнего (т-го) слоя навивки, то живое сечение межтрубного пространства определяется по формуле ~м.п = щ(срМ (зг Ии + 2хрНрйр)1 (12.53) где М вЂ” число слоев навивки; зэ — число ребер на 1 м длины трубы; Нэ н ܄— соответственно высота и ширина ребра, м; д,р —— =0,5(Й„,э+0,„) — средний диаметр межтрубного пространства, м.
Число слоев навивки М связано с диаметрами первого и последнего слоев следукпцим соотношением: г(,„=4,„+ 2(М вЂ” 1)з,. (12.54) После расчета скорости теплоносителя становятся известными все величины, необходимые для решения уравнений теплопередачи. Конструкторский расчет ПГ с плоскими змеевиками заключается в определении длины каждого змеевика, числа петель и высоты пакета.
Число петель змеевика з|ид = Цэ — 1~ (12.56) где 1 — длина змеевика, рассчитанная по (11.15); высота пакета Н, =зэт, . Полная высота корпуса ПГ, необходимая для размещения по верхности теплообмеиа, определится по формуле (12. (еа 58) где гл„,— число пакетов всех элементов ПГ; Н,„у — высота одного пакета, м; т„,— число «разрядок» между пакетами и элементами ПГ; Н„; — высота одной разрядки, м. При расположении змеевиков в корпусе круглого поперечного сечения длина змеевиков в пакете получается разная, поэтому следует проверять тепловую разверку (9 8.2), и в случае необходимости принимать соответствующие меры. В ПГ с витой поверхностью теплообмена равную длину труб во всех слоях навивки можно получить (сохраняя во всех слоях одинаковый шаг между трубками зь и угол навивки (у,)1 посредством изменения числа труб в слое (заходности слоя).
Распределение труб между слоями в этом случае должно соответствовать уело 1О» 991 Скорость теплоносителя, м/с, для каждого вариантного значения диаметра корпуса рассчитывается по соответствующему живому сечению: ш, = а,ЛМ„). (12.55) виям ~да — "в ~де = ° .. = л„,„Фт„(12.69) Пт ел + ~Ъ ал + ° + п,„ал = П»р, (12.60) где щ.„паст ..., ц „— число труб в слоях; еч, е4,т .-, е( диаметр слоев по центру трубок; п,р †чис трубок, определяемое по (11,12) и (11.13). Совместное рещение уравнений (12.69), (12.60), а также (12.о4) позволяет получить следующие соотношения, связывающие между собой кер, щ, пт, и М: М 2 1 2в (12.6 1) п~~= м(~+(м — ц „м„„) ' пт ал = п~ ап(1 + (»»» 1) 2зе»е(д ел) и теплообмеиа Для поверхност , составленной из винтовых змеевиков, необходимо определить: в угол навивки труб 1»л»а»»л = яд слав»»(индел) нлн (абул = птелар/(п»зтел)1 (12 62) длину одного витка две сл = Рп»» сл7созул» ° ' (в т ал = пл»в а~lсозЫ (12 6З число витков хавел = » в сел» ° .
° ар тел = »/(втсп» высоту поверхности теплообмена Нгк = авт пас зв, (12.64) Нпг = артели» ел за (12.6$) Приведенный выше конструкционный расчет поверхности теплообмена, выполненной из винтовых змеевиков, справедлив для ПГ с любым другим теплоносителем. Завершение конструкционного расчета дает возможность перейти к завершению гидравлического расчета с учетом ранее принятых некоторых характеристик (скорости сред, гидравлических сопротивлений н др.). При расчете гидравлических сопротивлений при поперечном омывании теплоносителем оребренных пучков труб необходимо тивлени иметь в виду зависимость коэффициента гидравлического соп овления $„от формы и размера шипов или ребер. По сравнению Р с гидравлическим сопротивлением гладкотрубного пучка сопротивление пучка из оребренных труб может быть выше в 8 — 7 раз.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
