Расчет потери давления в межтрубном пространстве

В межтрубном пространстве гидравлическое сопротивление можно рассчитать по формуле

. (23)

Скорость жидкости в межтрубном пространстве определяют по формуле

, (24)

где S_мтр – наименьшее сечение потока в межтрубном пространстве (см. таблицы IV…VII приложения).

Коэффициенты местных сопротивлений потоку, движущемуся в межтрубном пространстве

x_мтр1 =1,5 – вход и выход жидкости;

x_мтр2 =1,5 – поворот через сегментную перегородку;

x_мтр3 = – сопротивление пучка труб;

где ; m – число рядов труб, которое приближенно можно определить по выражению с последующим округлением полученного значения в большую сторону до целой величины.

Сопротивление входа и выхода следует также определять по скорости жидкости в штуцерах, диаметры условных проходов которых приведены в таблице VIII приложения.

Число сегментных перегородок зависит от длины и диаметра аппарата. Для нормализованных теплообменников эти числа приведены в таблице IX приложения.

Расчетная формула для определения гидравлического сопротивления в межтрубном пространстве имеет вид

, (25)

где х – число сегментных перегородок;

m – число рядов труб, преодолеваемых потоком теплоносителя в межтрубном пространстве.

Примеры теплотехнического и гидравлического расчетов поверхностных теплообменных аппаратов приведены в [1, с. 66-85; 2, с. 213-246; 3, с. 104-117; 5, с. 95-153].

3 Механический расчёт теплообменника

3.1 Выбор конструкционных материалов

Для изготовления кожуха, распределительной камеры, крышек, крышек теплообменника приняли конструкционный материал, согласно ГОСТ 14637-79

Для изготовления трубной решётки теплообменника приняли конструкционный материал согласно ГОСТ 8733-74.

Маркируем теплообменник:

800 ТНГ – 0,6 – 0,4 – М - 2

25 Г -6

3.2 Механические свойства сталей

Согласно [6, с.39, 57, 66] составим таблицу 7.

Таблица 7 – Механические свойства сталей

Материал	Технические требования	в		m
B Cm 3 Сп 5	ГОСТ 380 - 71
Сm 20	ГОСТ 8731 - 74

3.3 Определение допускаемых напряжений

Допускаемое напряжение для рабочих условий , МПа. для стали B Cm 3 Сп 5 определим по таблице:

Таблица 8 - Допускаемые напряжения для сталей

Расчетная температура, °С

Допускаемое напряжение σ^* МПа, для сталей

ВСт3

20, 20К

09Г2С, 16ГС, 17ГС, 17Г1С, 10Г2С1

10Г2

12ХМ

12ХМ

15Х5М

15Х5М-У

15Х5М-У

08Х22Н6Т, 08Х21Н6М2Т

03Х21Н21 М4ГБ

03Х18Н11

03Х16Н15 МЗ

06ХН28М ДТ, 03ХН28МДТ

-

-

-

-

-

-

-

-

Продолжение таблицы 8

Расчетная температура, °С

ВСт3

20, 20К

09Г2С, 16ГС, 17ГС, 17Г1С, 10Г2С1

10Г2

12ХМ

12ХМ

15Х5М

15Х5М-У

15Х5М-У

08Х22Н6Т, 08Х21Н6М2Т

03Х21Н21 М4ГБ

03Х18Н11

03Х16Н15 МЗ

06ХН28М ДТ, 03ХН28МДТ

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

^* (22)

где n – поправочный коэффициент, учитывающий вид заготовки

^* - нормативно допускаемое напряжение, МПа

Допускаемое напряжение из условия испытания , МПа определим по формуле

(23)

где _m20 - минимальное значение предела текучести при температуре 20 ⁰С, МПа.

Таблица 9 – Предел текущей стали

Температура t, ^0С	Марка стали	Температура t, ^0С	Марка стали
ВСт3		20К	09Г2С 16ГС	ВСт3		20К	09Г2С 16ГС
						-	-	-
						-	-	-
						-	-	-

3.4 Определение пробного давления испытания согласно [2, с.9]

(24)

где P_p - расчётное давление, МПа

3.5 Определение прибавки к расчётной толщине стенки

Прибавка для компенсации коррозии и эрозии определяли согласно по формуле

(25)

где С_э - прибавка для компенсации эрозии;

П - проницаемость среды в материале (скорость коррозии)

- срок службы аппарата.

3.6 Расчёт на прочность цилиндрической обечайки

Расчётная толщина стенки цилиндрической части корпуса, определяется по формуле:

(26)

где P_p - расчётное давление, МПа;

P_и - пробное давление, МПа;

- коэффициент прочности сварного шва;

- допускаемое напряжение при рабочих условиях, МПа;

- допускаемое напряжение из условия испытания, МПа.

Коэффициент прочности сварного шва принимали по таблице 10.

Таблица 10 - Коэффициент прочности сварных швов (φ)

Вид сварного шва	φ
при контроле 100% длины шва	при контроле от 10 до 50% длины шва
Стыковой или тавровый с двусторонним сплошным проваром, выполненный автоматической или полуавтоматической сваркой	1,0	0,9
Стыковой с подваркой корня шва или тавровый с двусторонним сплошным проваром, выполненный вручную	1,0	0,9
Стыковой, доступный сварке только с одной стороны и имеющий в про0цессе сварке металлическую подкладку со стороны корня шва	0,9	0,8
Тавровый, с конструктивны зазором свариваемых деталей	0,8	0,65
Стыковой, выполненный автоматической или полуавтоматической сваркой с одной стороны, с флюсовой или керамической подкладкой	0,9	0,8
Стыковой, выполненный вручную с одной стороны	0,9	0,65

Исполнительная толщина стенки S, м определяется по формуле:

S=S_p+C+C₀ (27)

где S_p - расчётная толщина стенки

C - прибавка к расчётной толщине стенки. М;

C₀ - прибавка на округление размера до стандартного размера, м

По рекомендациям ОСТ 26-91 и по соображениям жёсткости конструкции принимаем S = 6мм

3.7 Определение толщины крышки

Расчётная толщина крышки S_пр определяется по формуле:

(28)

где к – коэффициент, учитывающий тип закрепления крышки.

3.8 Определение толщины трубной решётки.

Толщина трубной решётки S,м, определяется исходя из условия закрепления труб сваркой по формуле:

(29)

где d_н - наружный диаметр трубок, м;

t - шаг трубок, м

3.9 Выбор фланцевого соединения

Согласно [ 2, с.91] приняли плоские приварные фланцы типа выступ-впадина. Материал BCm 3 Сп 3

3.10 Расчёт температурных напряжений в трубах и корпусе

Расчёт ведём по формуле

(30)

где - коэффициент линейного расширения материала и труб соответственно

t_к,t_т - средняя температура корпуса и труб;

Е_к,Е_т - модуль продольной упругости материала корпуса и труб соответственно Па;

F_т,F_к - площадь сечения труб и корпуса соответственно.

F_т=n· ·(d_н²-d_вн²) (31)

где n- общее число труб;

d_н- наружный диаметр труб, м;

d_вн- внутренний диаметр труб, м

Площадь сечения корпуса

F_к = (Д_н²-Д_вн²) (32)

где Д_н - наружный диаметр аппарата, м;

Д_вн - внутренний диаметр аппарата, м.

Примеры технологического, гидравлического и механического расчетов теплообменных аппаратов приведены в [8].

Варианты контрольных заданий

Рассчитать и пообобрать нормализованный вариант конструкции кожухотрубчатого теплообменного аппарата при следующих данных:

Рабочая среда	Назначение аппарата	Параметры рабочей среды
Массовый расход G, кг/ч	температура, ^0С	абсолютное давление Pх10^-5, Па	допускаемые потери давления Pх10^-5, Па
начальная	конечная
Спирт этиловый	холодильник				1,5	0,20
Бензол				2,0	0,13
Толуол				1,3	0,12
Этилацетат				10,0	0,15
Азот				2,0	0,3
Хлорбензол				1,5	0,15
Кислота уксусная (50%)				1,0	0,11
Воздух	нагреватель				2,5	0,19
Хлорбензол				1,3	0,20
Четырёххлористый углерод				2,0	0,13
Спирт метиловый				3,0	0,25
Азот				2,0	0,30
Толуол				1,3	0,12
Спирт этиловый				1,5	0,20
Бензол				1,0	0,14
Бензол	конденсатор		-	-	2,5	0,16
Толуол		-	-	1,3	0,23
Уксусная кислота (50%)		-	-	1,5	0,16
Спирт бутиловый		-	-	1,0	0,11
Толуол		-	-	1,5	0,20
Спирт метиловый		-	-	1,5	0,12
хлорбензол		-	-	1,2	0,14
Спирт этиловый		-	-	1,5	0,18
Четырёххлористый углерод		-	-	2,0	0,16
Бензол	испаритель			-	1,4	-
Толуол			-	1,2	-
Спирт этиловый			-	1,0	-
Спирт бутиловый			-	1,1	-
Четырёххлористый углерод			-	1,2	-
Уксусная кислота (50%)			-	1,3	-

Литература

1 Основные процессы и аппараты химической технологии: пособие по проектированию/ Г.С. Борисов, В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский и др. Под ред. Ю.И. Дытнерского, 2-е изд., перераб. и доп. М.: Химия, 1991. – 496 с.

2 Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. учебное пособие для вузов/Под ред. чл.-корр. АН СССР П.Г. Романкова. – 10-е изд., перераб. и доп. – Л.: Химия, 1987. – 576 с.

3 Иоффе И.Л. Проектирование процессов и аппаратов химической технологии: учебник для техникумов. – Л.: Химия, 1991. – 352 с.

4 Тимонин А.С. Основы конструирования и расчета химико-технологического и природоохранного оборудования: справочник. – Изд. 2-е, перераб. и доп. Т.2. – Калуга: Изд. Н.Бочкаревой, 2002. – 1028 с.

5 Кузнецов А.А., Кагерманов С.М., Судаков Е.Н. Расчеты процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности. Изд. 2-е, перераб. и доп. Л., Химия, 1974. – 344 с.

6 Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры.- Л.: Машиностроение, 1970. – 752 с.

7 Михалев М.Ф. и др. Расчет и конструирование МАХП.- Л.: Машиностроение, 1984. – 301 с.

8 Поникаров И.И., Поникаров С.И., Рачковский С.В. Расчеты машин и аппаратов химических производств и нефтегазопереработки (примеры и задачи): учебное пособие. – М.: Альфа-М, 2008. – 720 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица I – Свойства насыщенного водяного пара в зависимости от давления

Пересчет в СИ: 1 кгс/см² = 9,81^.10⁴ Па.

Давление (абсолютное) Р, кгс/см^2	Температура t, ^оС	Удельный объем g, м^3/кг	Плотность r, кг/м^3	Удельная энтальпия жидкости i ^/, кДж/кг	Удельная энтальпия пара i ^//, кДж/кг	Удельная теплота парообразования r, кДж/кг
0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,04 0,05 0,06 0,08 0,10 0,12 0,15 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0	6,6 12,7 17,1 20,7 23,7 28,6 32,5 35,8 41,1 45,4 49,0 53,6 59,7 68,7 75,4 80,9 85,5 89,3 93,0 96,2 99,1 104,2 108,7 112,7 116,3 119,6 132,9 142,9 151,1 158,1 164,2 169,6 174,5 179,0 183,2	131,60 89,64 68,27 55,28 46,53 35,46 28,73 24,19 18,45 14,96 12,60 10,22 7,977 5,331 4,072 3,304 2,785 2,411 2,128 1,906 1,727 1,457 1,261 1,113 0,997 0,903 0,6180 0,4718 0,3825 0,3222 0,2785 0,2454 0,2195 0,1985 0,1813	0,00760 0,01116 0,01465 0,01809 0,02149 0,02820 0,03481 0,04133 0,05420 0,06686 0,07937 0,09789 0,1283 0,1876 0,2456 0,3027 0,3590 0,4147 0,4699 0,5246 0,5790 0,6865 0,7931 0,898 1,003 1,107 1,618 2,120 2,614 3,104 3,591 4,075 4,536 5,037 5,516	27,7 53,2 71,6 86,7 99,3 119,8 136,2 150,0 172,2 190,2 205,3 224,6 250,1 287,9 315,9 339,0 358,2 375,0 389,7 403,1 415,2 437,0 456,3 473,1 483,6 502,4 558,9 601,1 637,7 667,9 694,3 718,4 740,0 759,6 778,1

Продолжение таблицы I

	187,1 190,7 194,1 197,4 200,4 203,4 206,2 208,8 211,4 232,8 249,2 262,7 274,3 284,5 293,6 301,9 309,5 323,1 335,0 345,7 355,4 364,2 374,0	0,1668 0,1545 0,1438 0,1346 0,1264 0,1192 0,1128 0,1070 0,1017 0,06802 0,05069 0,04007 0,03289 0,02769 0,02374 0,02064 0,01815 0,01437 0,01164 0,00956 0,00782 0,00614 0,00310	5,996 6,474 6,952 7,431 7,909 8,389 8,868 9,349 9,83 14,70 19,73 24,96 30,41 36,12 42,13 48,45 55,11 69,60 85,91 104,6 128,0 162,9 322,6	795,3 811,2 826,7 840,9 854,8 867,7 880,3 892,5 904,2

Таблица II – Физические свойства воды (на линии насыщения)

Пересчет в СИ: 1 кгс/см²=9,81^.10⁴ Па.

Давление Р, кгс/см^2	Температура t, ^оС	Плотность r, кг/м^3	Удельная энтальпия i, кДж/кг	Удельная теплоемкость с, кДж/(кг^.К)	Коэффициент теплопроводности l^.10^2, Вт/м^.К	Коэффициент температуропроводности а^.10^7, м^2/с	Коэффициент динамической вязкости m^.10^6, Па^.с	Коэффициент кинематической вязкости n^.10^6, м^2/с	Коэффициент объемного расширения b^.10^4, К^-1	Коэффициент поверхностного натяжения s^.10^4, кг/с^2	Критерий Прандтля Pr
1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,03 1,46 2,02 2,75 3,68 4,85 6,30 8,08 10,23			41,9 83,8	4,23 4,19 4,19 4,18 4,18 4,18 4,18 4,19 4,19 4,19 4,23 4,23 4,23 4,27 4,27 4,32 4,36 4,40 4,44	55,1 57,5 59,9 61,8 63,4 64,8 65,9 66,8 67,5 68,0 68,3 68,5 68,6 68,6 68,5 68,4 68,3 67,9 67,5	1,31 1,37 1,43 1,49 1,53 1,57 1,61 1,63 1,66 1,68 1,69 1,69 1,72 1,72 1,72 1,72 1,72 1,72 1,72		1,79 1,31 1,01 0,81 0,66 0,556 0,478 0,415 0,365 0,326 0,295 0,268 0,244 0,226 0,212 0,202 0,191 0,181 0,173	–0,63 +0,70 1,82 3,21 3,87 4,49 5,11 5,70 6,32 6,95 7,5 8,0 8,6 9,2 9,7 10,3 10,8 11,5 12,2		13,70 9,52 7,02 5,42 4,31 3,54 2,98 2,55 2,21 1,95 1,75 1,58 1,43 1,32 1,23 1,17 1,10 1,05 1,01

Таблица III – Параметры кожухотрубных конденсаторов и испарителей* в соответствии с ГОСТ 15118–79, ГОСТ 15119–79 и ГОСТ 15121–79

Диаметр кожуха, мм	Диаметр труб, мм	Число ходов	Общее число труб, шт.	Площадь поверхности теплообмена (в м^2)** при длине (в м)	Площадь сечения одного хода по трубам, м^2
2,0	3,0	4,0	6,0
	20´2 25´2     20´2   25´2     20´2   25´2     20´2   25´2     20´2			– – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – –	– – – – – – – –	– –	–     –     –     –	0,037 0,016 0,009   – 0,042 0,018 0,011   0,069 0,030 0,020   – 0,077 0,030 0,022   0,114 0,051 0,034   – 0,124 0,055 0,036   0,165 0,079 0,049   – 0,179 0,084 0,052   0,230 0,110

Продолжение таблицы III

	25´2			– – – – –	–   – – –	– – – –	–	0,072   – 0,260 0,118 0,080
* Испарители могут быть только одноходовыми. ** Рассчитана по наружному диаметру труб.

Таблица IV – Параметры кожухотрубных холодильников в соответствии с ГОСТ 15118–79, ГОСТ 15120–79 и ГОСТ 15122–79

Диаметр кожуха, мм	Диаметр труб, мм	Число ходов	Общее число труб, шт.	Площадь поверхности теплообмена (в м^2) при длине труб (в м)	Площадь самого узкого сечения потока в межтрубном пространстве, м^2	Площадь сечения одного хода по трубам, м^2
1,0	1,5	2,0	3,0	4,0	6,0	9,0
	20´2 25´2 20´2 25´2 20´2   25´2   20´2   25´2   20´2   25´2			1,0 1,0 4,0 3,0 – – – – – – – – – – – – – –	2,0 1,5 6,0 4,5 9,5 8,5 7,5 6,5 – – – – – – – – – –	2,5 2,0 7,5 6,0 12,5 11,0 10,0 9,0 23,0 21,0 17,0 16,0	3,5 3,0 11,5 9,0 19,0 17,0 14,5 13,0 34,0 31,0 26,0 24,0	– – – – 25,0 22,5 19,5 17,5 46,0 42,0 35,0 31,0	– – – – – – – –	– – – – – – – – – – – – – – – – – –	0,003 0,004 0,007 0,009 0,011 0,011 0,013 0,013 0,017 0,017 0,020 0,020 0,041 0,041 0,041 0,037 0,040 0,040	0,004 0,005 0,012 0,013 0,020 0,009 0,021 0,010 0,036 0,017 0,038 0,017 0,078 0,037 0,016 0,009 0,089 0,042

Продолжение таблицы IV

20´2     25´2   20´2   25´2   20´2   25´2

– – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – –

– – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – –

– – – – – – – – – – – – – – – –

– – – – – – – –

– –

0,040 0,037 0,069 0,069 0,069 0,070 0,070 0,070 0,065 0,101 0,101 0,101 0,096 0,106 0,106 0,106 0,102 0,145 0,145 0,145 0,131 0,164 0,164 0,164 0,142

0,018 0,011 0,144 0,069 0,030 0,161 0,077 0,030 0,022 0,236 0,114 0,051 0,034 0,259 0,124 0,055 0,036 0,342 0,165 0,079 0,049 0,375 0,179 0,084 0,052

Таблица V – Параметры кожухотрубных холодильников с плавающей головкой в соответствии с ГОСТ 15118–79, ГОСТ 14246–79 и ГОСТ 14247–79

Диаметр кожуха, мм	Диаметр труб*, мм	Число ходов**	Площадь сечения одного хода по трубам^3*, м^2	Площадь поверхности теплообмена (в м^2) при длине труб (в м)	Площадь самого узкого сечения в межтрубном пространстве^3*, м^2
3,0	6,0^3*	9,0^3*
	20´2 25´2   20´2 25´2   20´2 25´2   20´2     25´2   20´2     25´2   20´2     25´2   20´2     25´2		0,007 0,007   0,012 0,014   0,020 0,023   0,030 0,013 – 0,034 0,015 –   0,056 0,025 – 0,060 0,023 –   0,092 0,043 – 0,103 0,141 –   0,135 0,064 – 0,155 0,072 –	– – – – – – 0,034 0,014 0,008 0,037 0,016 0,007   0,063 0,025 0,016 0,069 0,024 0,018   0,106 0,049 0,032 0,119 0,051 0,034   0,160 0,076 0,046 0,179 0,086 0,054	– – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – –	– –   – –   – –   – –	– – – – – –	– – – – – – – –   – –   – –   – –	– – – – – – – –   – –   – –   – –	0,012 0,012   0,020 0,019   0,031 0,030   0,048 0,048 0,048 0,043 0,043 0,043   0,078 0,078 0,078 0,074 0,074 0,074   0,115 0,115 0,115 0,117 0,117 0,117   0,138 0,138 0,138 0,126 0,126 0,126	– – – – – – 0,042 0,042 0,042 0,040 0,040 0,040   0,071 0,071 0,071 0,068 0,068 0,068   0,105 0,105 0,105 0,112 0,112 0,112   0,147 0,147 0,147 0,113 0,113 0,113

Продолжение таблицы V

	25´2		0,188 0,084 – 0,214 0,099 –	0,220 0,102 0,059 0,247 0,110 0,074	– – – – – –	– –		– –	– –	0,179 0,179 0,179 0,174 0,174 0,174	0,198 0,198 0,198 0,153 0,153 0,153
* Трубы диаметром 25´2 мм должны быть изготовлены из высоколегированных сталей; допускаются трубы из углеродной стали, но диаметром 25´2,5 мм. ** Шесть ходов по трубам может быть только у конденсаторов. ^3* Данные в правых столбцах относятся к расположению труб в трубных решетках по вершинам равносторонних треугольников, остальные – по вершинам квадратов (по ГОСТ 13202–77).

Таблица VI – Параметры кожухотрубных теплообменников с U-образными трубами (по ГОСТ 14245–79)

D кожуха, мм	Площадь сечения одного хода по трубам*, м^2	Поверхность теплообмена (м^2) при трубе, м	Площадь самого узкого сечения в межтрубном пространстве**, м^2
3,0	6,0**	9,0**
	0,007 0,013 0,022 0,031 0,057 0,097 0,142 0,197	– – – 0,039 0,067 0,112 0,165 0,234	– – – – –		– – –	– – –	– – –	0,011 0,020 0,032 0,047 0,085 0,120 0,135 0,161	– – – 0,037 0,073 0,108 0,151 0,187
* Рассчитана по наружному диаметру труб. ** Данные в правых столбцах к расположению труб в трубной решетке по вершинам равносторонних треугольников, остальные – по вершинам квадратов (по ГОСТ 13203–77).

Таблица VII – Параметры кожухотрубных испарителей с паровым пространством (по ГОСТ 14248–79)

D кожуха, мм	Число трубных пучков, шт.	Число труб в одном пучке*, шт.	Поверхность теплообмена*, м^2	Площадь сечения одного хода по трубам*, м^2
			– – – –		– – – –	0,013 0,022 0,031 0,057 0,013 0,022 0,031 0,057 0,031 0,031 0,057	0,013 0,020 0,031 0,055 – – – – 0,031 0,031 0,055
* Данные в правых столбцах относятся к трубным пучкам с плавающей головкой, остальные – с U-образными трубами.

Таблица VIII – Диаметры условного прохода штуцеров кожухотрубчатых теплообменников

D кожуха, мм	Диаметр (в мм) условного прохода штуцеров для трубного пространства при числе ходов по трубам	Диаметры условного прохода штуцеров для межтрубного пространства, мм
	–	– –	– – – –	– – – –	–

Таблица IX – Число сегментных перегородок в нормализованных кожухотрубчатых теплообменниках

D кожуха, мм	Число сегментных перегородок при длине труб, м
1,0	1,5	2,0	3,0	4,0	6,0	9,0
	– – – – – –	– – – – –	– –	14 (16) –	– –	– – (36; 38) 22 (24; 26) 18 (16) 14 (12)	– – – – (24) 22 (20) 16 (18) 14 (12)
Примечание. Числа в скобках относятся к теплообменникам с плавающей головкой и с U-образными трубами

Таблица X – Масса кожухотрубчатых теплообменников, холодильников, испарителей и конденсаторов со стальными трубами (по ГОСТ 15119–79 – ГОСТ 15122–79)

Р, МПа	D кожуха, мм	Чис-ло ходов	Трубы Æ 20´2 мм, длиной, м	Трубы Æ 25´2 мм, длиной, м
1,5	2,0	3,0	4,0	6,0	9,0	1,5	2,0	3,0	4,0	6,0	9,0
			Масса теплообменников и холодильников, кг, не более
1,6 1,6 1,6 1,6 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 0,6 0,6 0,6 0,6 1,0 1,0 1,6 1,6 1,0 1,0		2, 4, 6 2, 4, 6 2, 4, 6 2, 4, 6 2, 4, 6 2, 4, 6 2, 4, 6	– – – – – – – – – – – – – – – –	– – – – – – – – – –	– – –   –	– – –   –	– – – – –   –	– – – – – – – – – – – – –	– – – – – – – – – – – – – – – –	– – – – – – –	– –	– –	– – – – – – –	– – – – – – – – – – – – – –

Продолжение таблицы X

Масса теплообменников и холодильников, кг, не более

1,6 1,6 1,0 1,0 1,6 1,6 1,0 1,0 1,6 1,6 1,0 1,0 1,6 1,6

2, 4, 6 2, 4, 6 2, 4, 6 2, 4, 6 2, 4, 6 2, 4, 6 2, 4, 6

– – – – – – – – – – – – – –

– – – – – – – – – – – – – –

– –   – – – – – – – –

–   – – – – – –

–   – – – –

– – – – – – – – – – – –

– – – – – – – – – – – – – –

– – – – – – – – – –

–   – –

– –

– – – – – – –

– – – – – – – – – – – – – –

Примечание. 1. Испарители могут быть только одноходовыми из труб 25´2 мм. 2. Для труб длиной 1 м теплообменников и холодильников равна 174 кг при D=159 мм и 320 кг при D=273 мм.

Таблица XI – Средние значения шероховатости стенок труб

Трубопроводы

D, мм

Трубы стальные цельнотянутые и сварные при незначительной коррозии Старые заржавленные стальные трубы Трубы из кровельной стали проолифенные Чугунные трубы водопроводные, бывшие в эксплуатации Алюминиевые технически гладкие трубы Чистые цельнотянутые трубы из латуни, меди и свинца; стеклянные трубы Нефтепроводы при средних условиях эксплуатации и паропроводы насыщенного пара Паропроводы, работающие периодически Воздухопроводы сжатого воздуха от компрессора Конденсатопроводы, работающие периодически

0,2   0,67 и выше 0,125 1,4 0,015–0,06 0,0015–0,01   0,2   0,5 0,8 1,0

Таблица XII– Соотношение между единицами измерения

Величины	Единицы измерения в СИ	Соотношение между единицами измерения СИ и наиболее часто встречающимися единицами других систем
Длина	м	1 мкм = 10^-6 м 1 Ǻ = 10^-10 м
Масса	кг	1 т = 1000 кг 1 ц = 100 кг
Температура	К	t ^оС = (t + 273,15) К t ^оF = К
Угол плоский	рад	1^о = рад 1^/ = рад 1 оборот = 2p рад = 6,28 рад
Вес (сила тяжести)	Н	1 кг = 9,81 Н 1 дин = 10^-5 Н
Вязкости коэффициент динамический	Па^.с	1 П = 1 дин^.с/см^2 = 0,1 Па^.с 1 сП = = 10^-3 Па^.с = 1 мПа^.с
Вязкости коэффициент кинематический	м^2/с	1 Ст = 1 см^2/с = 10^-4 м^2/с
Давление	Па	1 бар = 10^5 Па 1 мбар =100 Па 1 дин/см^2 = 1 мкбар = 0,1 Па 1 кгс/см^2 = 1 атм = 9,81^.10^4 Па = 735 мм рт.ст. 1 кгс/м^2 = 9,81 Па 1 мм вод.ст. = 9,81 Па 1 мм рт.ст. = 133,3 Па
Мощность	Вт	1 кгс^.м/с = 9,81 Вт 1 эрг/с = 10^-7 Вт 1 ккал/ч = 1,163 Вт
Натяжение поверхностное	Н/м	1 кгс/м = 9,81 Дж/м^2 1 эрг/см^2 = 1 дин/см = 10^-3 Дж/м^2 = 10^-3 Н/м
Объем	м^3	1 л = 10^-3 м3 = 1 дм^3
Объем удельный	м^3/кг	1 м^3/т = 10^-3 м^3/кг 1 дм^3/кг = 1 см^3/г = 10^-3м^3/кг
Плотность	кг/м^3	1 т/м^3 = 1 кг/дм^3 = 1 г/см^3 = 10^3 кг/м^3 1 кгс^.с^2/м^4 = 9,81 кг/м^3

Продолжение таблицы XII

Плотность теплового потока (теплонапряжение, удельная тепловая нагрузка)	Вт/м^2	1 ккал/(м^2.ч) = 1,163 Вт/м^2
Работа, энергия, количество теплоты	Дж	1 кгс^.м = 9,81 Дж 1 эрг = 10^-7 Дж 1 кВт^.ч = 3,6^.10^6 Дж 1 ккал = 4,1868^.10^3 Дж = 4,19 кДж
Расход объемный	м^3/с	1 л/мин = 16,67^.10^-6 м^3/с
Скорость угловая	рад/с	1 об/мин = рад/с 1 об/с = 2p рад/с
Теплоемкость удельная массовая	Дж/(кг^.К)	1 ккал/(кг^. оС) = 4,19 кДж/(кг^.К) 1 эрг/(г^.К) = 10^-4 Дж/(кг^.К)
Теплоотдачи коэффициент, теплопередачи коэффициент	Вт/(м^2.К)	1 ккал/(м^2.ч^. оС) = 1,163 Вт/(м^2.К)
Теплопроводности коэффициент	Вт/(м^.К)	1 ккал/(м^.ч^. оС) = 1,163 Вт/(м^.К)
Теплота удельная (фазового превращения)	Дж/кг	1 ккал/кг = 1 кал/г = 4,19 кДж/кг
Частота	Гц	1 Гц = 1 с^-1 1 об/с = 1 Гц 1 об/мин = Гц
Энтальпия удельная	Дж/кг	1 ккал/кг = 1 кал/г = 4,19 кДж/кг
Энтропия удельная	Дж/(кг^.К)	1 ккал/(кг^. оС) = 4,19 кДж/(кг^.К)

Содержание

Введение 1

1 Конструкция теплообменных аппаратов 1

1.1 Классификация теплообменных аппаратов и предъявляемые к ним 1

требования

1.2 Кожухотрубчатые теплообменные аппараты, типы и конструктивное

исполнение 3

1.3 Аппараты воздушного охлаждения 16

1.4 Теплообменные аппараты типа -«труба в трубе» 18

1.5 Погружные аппараты 21

1.6 Оросительные аппараты 22

1.7 Пластинчатые теплообменники 22

1.8 Спиральные теплообменные аппараты 25

2 Технологический расчет оборудования 29

2.1 Теплотехнический расчет теплообменных аппаратов 30

2.2 Тепловые балансы теплообменных аппаратов 33

2.3 Средняя разность температур теплоносителей 35

2.4 Коэффициенты теплоотдачи и теплопередачи 37

2.5 Теплопередача в поверхностных теплообменниках 41

2.6 Последовательность расчета и подбора кожухотрубчатого теплообмен-

ника 42

2.7 Гидравлический расчет кожухотрубчатых теплообменных аппаратов 43

2.7.1 Расчет потери давления в трубном пространстве 44

2.7.2 Расчет потери давления в межтрубном пространстве 46

3 Механический расчёт теплообменника 47

Варианты контрольных заданий 52

Литература 53

Приложение 54

Дата добавления: 2015-07-10