на главную
карта сайта
 
   

Поиск по яндексу

Статьи

29 ноября 2012

Кожухотрубчатый теплообменник: правила расчета

Кожухотрубчатый теплообменник используется в различных отраслях промышленности. Чтобы понять, насколько целесообразно применение подобных агрегатов на конкретном предприятии, необходимо выполнить специальный расчет теплообменников этого типа. Это позволит понять, какими габаритами будет обладать кожухотрубчатый теплообменник, а также какие материалы будут использованы при его изготовлении.

В основе расчета кожухотрубчатых теплообменников лежит типовая схема, применяемая в различных вариантах, в зависимости от особенностей и специфики производства.

Схема расчета теплообменников

Прежде, чем начать расчет теплообменников любого типа, необходимо уточнить специфику тепловой и технологической схемы, в которой агрегат будет работать. При этом, оценке подлежат все возможные виды тепловых потерь. Дополнительно нужно составить схему тепловых потоков оборудования.

Затем требуется определить расход теплоносителей, при этом обязательно учитываются начальные и конечные температуры, тепловая нагрузка составляется тепловой баланс. Чтобы выяснить эти параметры, необходимо использовать специальное уравнение теплового баланса, подставив в него данные одного из теплоносителей. Нужно это сделать потому, что технологические свойства теплоносителя будут определять конструкцию кожухотрубчатого теплообменника. Выбор материалов для производства агрегата будет исходить из данных о химической агрессивности теплоносителя.

кожухотрубчатый теплообменник

Параметры движения теплоносителей в кожухотрубчатом теплообменнике

Выбирая направление движения теплоносителей относительно друг друга, необходимо анализировать такие параметры, как:

  • их температура;
  • их свойства;
  • конструкционная схема теплообменника.

Специалисты рекомендуют остановить выбор на противоточном движении теплоносителей (при конструкционных возможностях оборудования). Это способствует увеличению тепловой производительности теплообменника и сокращению его рабочей поверхности.

Если же расчеты не позволяют выбрать противоточное движение теплоносителей, то можно использовать вариант многоперекрестного движения, при котором можно будет реализовать противоточный теплообмен.

Помимо производительности, направление движения теплоносителей влияет на перепады температуры оборудования. Неизменная тепловая производительность при увеличении перепадов температур теплоносителей приводит к уменьшению их расхода, сокращению энергозатрат и средств на их транспортировку.

Выполняя расчет теплообменника и прогнозируя движение теплоносителей, целесообразно подумать о способе омывания трубных пучков — продольном или поперечном. Также важно определиться с разницей в температуре теплоносителей, для чего необходимо вычислить среднюю разницу путем сопоставления температур на концах агрегата (во время повторных расчетов эти данные обязательно уточняются).

Во время расчета кожухотрубчатого теплообменника нужно обязательно оценить коэффициент теплоотдачи теплоносителей к стенке поверхности оборудования. Точному определению данный коэффициент на этапе расчетов не подлежит, т. к. зависит от параметров и специфики конструкции. Поэтому окончательно определиться с расчетами необходимо после выбора технологической спецификации будущего оборудования.

После выбора конструкции также стоит произвести точный расчет коэффициента теплоотдачи, после чего полученные данные анализируются на предмет целесообразности использования конструкции и ее возможностей выполнять технологические задачи.

Расчет кожухотрубчатого теплообменника и специфика его работы

Выполняя расчеты для кожухотрубчатого теплообменника, нужно обязательно подобрать оптимальную скорость движения теплоносителя внутри труб. Скорость движения второго теплоносителя, движущегося в межтрубном пространстве, будет определяться спецификой расположения труб и особенностями их размещения в трубной решетке. При расчете движения теплоносителей необходимо руководствоваться параметрами оптимально допустимого распределения теплоносителей внутри теплой решетки. Верхние пределы движения будут определяться данными о допустимом гидравлическом сопротивлении теплообменника.

Выполняя расчеты, стоит учитывать тот факт, что теплоноситель, находящийся внутри труб, быстрее достигает необходимой скорости. Поэтому целесообразным будет использование материалы, отличающиеся небольшим коэффициентом теплопередачи.

Пример: В случае необходимости использования газа и жидкости в кожухотрубчатом теплообменнике оправданно направить в межтрубное пространство газ и подать жидкость в трубы. Так же следует поступить, если жидкость отличается повышенными коррозионными свойствами. Использование же в качестве теплоносителя загрязненной среды требует направления ее в межтрубное пространство, подвергая ее дополнительной очистке.

Высокое давление или температура теплоносителя требует направления его внутри труб. Это позволяет снизить давление на агрегат. Если же предполагается использование теплообменника с целью охлаждения, то теплоноситель с более высокой температурой направляется в межтрубное пространство, сокращая расход агрегата с помощью отдачи теплоты в среду.

кожухотрубчатые теплообменники

Кожухотрубчатый теплообменник: расчет параметров

Важным этапом расчета кожухотрубчатого теплообменника является выбор количества, диаметра и длины труб. Эти параметры определяются соотнесением тепловой мощности оборудования и оптимального соотношения длин используемых труб.

В случае, если по результатам расчета рабочая длина труб велика, необходимо уменьшить скорость подачи теплоносителя, длину труб или оба параметра одновременно.

При применении многоходовых теплообменников, необходимо определиться с числом ходов. Специалисты рекомендуют использовать четное количество ходов, размещая выходной и входной патрубки на одной крышке теплообменника.

В промышленных теплоомбенниках целесообразно использовать трубы, наружный диаметр которых составляет от 17мм. Использование же газа и загрязененной жидкости требует применения более широких труб, от 45,5мм.

Необходимо помнить, что длина труб, вычисляемая при расчете кожухотрубчатого теплоомбенника, будет определять его стоимость. Оптимальная цена характерна для агрегатов, длина труб которых составляет 5-7м. При большей длине труб более оправданным будет использование многоходового теплообменника.

Расчет кожухотрубчатого теплообменника можно произвести с целью сравнения между различными типами агрегатов. В таком случае выбирается оптимальный вариант теплообменного оборудования, соответствующий специфике использования.



перейти в раздел Статьи

последние события
 
 
 
Карта сайта
разработка - веб-студия Юнона
© Спецнефтехиммаш 2008