Эксперт по сдаче вступительных испытаний в ВУЗах
Практическое занятие № 7
Тема практических занятий: Расчет спиральных теплообменников
План практических занятий: Пример расчета основных параметров спирального теплообменника
В зависимости от технологического назначения (ГОСТ 12067—80) предусмотрено три типа спиральных теплообменников.
Тип 1 (в трех исполнениях) предназначен для теплообмена между жидкостями и газами и для конденсации паров. Конструкция аппарата имеет односторонние тупиковые каналы, открытые стороны которых закрываются плоскими крышками (рисунок 10.1). Направление теплоносителей по спиральным каналам противоточное.
Таблица 7.1- Основные параметры спиральных теплообменников типа 1
| Площадь поверхности теплообмена, F, м2 |
Ширина канала L, мм. |
Диаметр штуцера dш. мм |
Ширина ленты l
мм |
Длина канала L, м |
| 10 |
8; 12 |
65 |
400 |
12,5 |
| 12,5 |
400 |
15,6 |
| 16 |
500 |
16,0 |
| 20 |
100 |
400 |
25 |
| 25 |
500 |
25 |
| 31,5 |
500 |
31,5 |
| 40 |
|
1000 |
20 |
| 50 |
|
1000 |
25 |
| 63 |
150 |
1000 |
31,5 |
| 80 |
|
1000 |
40 |
| 100 |
|
1250 |
40 |
| 20 |
8 |
150; 80 |
500 |
20 |
| 50 |
16 |
150 |
1100 |
22,7 |
Тип 2 предназначен для нагрева и охлаждения высоковязких жидкостей, направляемых в сквозной канал перекрестно теплоносителю, движущемуся вдоль спирали по другому каналу. Сквозной спиральный канал закрыт сферическими крышками.
Тип 3 предназначен для охлаждения нитрозной серной кислоты. Конструкция аппарата без крышек имеет глухие по торцам спиральные каналы. Принятое условное обозначение аппарата, например теплообменник спиральный 1-50-6-8-3 ГОСТ 12067—80, обозначает: теплообменник типа 1 с площадью поверхности теплообмена 50 м
2 на давление 0,6 МПа с шириной канала 8 мм, изготовлен из стали марки СтЗ.
При расчете спиральных теплообменников, предназначенных для нагревания или охлаждения газов и жидкостей, коэффициенты теплоотдачи, учитывая кривизну прямоугольного канала для прохода теплоносителя, можно определить по формуле:
Nu = 0,024 Re
0,8Pr
0.43 .
(7.1)
Скорость потока в канале рассчитывается по площади его сечения f =
blл,
где
b — ширина канала;
lл — ширина ленты, из которой навивается спираль теплообменника. Значения
b и
lл приведены в таблице 7.1. При конденсации паров в спиральном теплообменнике коэффициент теплоотдачи рассчитывается по формуле из практического задания 1, при этом в качестве определяющего линейного размера принимается ширина ленты
lл.
Рисунок 7.1- Схема теплообменника спирального типа
Сопротивление теплообменника при прохождении через него теплоносителя, не изменяющего агрегатного состояния, можно рассчитать по формуле
, (7.2)
где Δp
1— потеря давления при выходе потока из штуцера и повороте в спиральный канал, Па;
Δp
ТР — потеря давления на трение в спиральном канале, Па;
Δp
2 — потеря давления при входе потока в штуцер теплообменника, Па.
Потери давлений Δp
1 и Δp
2 рассчитывают при следующих значениях коэффициентов местных сопротивлений: ζ
1 = 2 и ζ
2 = 1,5.
Потерю давления на трение в спиральном теплообменнике рассчитывают по формуле
, (7.3)
где λ
ТРСП — коэффициент трения в спиральном канале;
L — длина канала.
Величину коэффициента трения можно определить по формуле:
, (7.4)
для которой λ
тр рассчитывается по формуле из практического задания 1, или выбирается по рис. 7.5 из практического задания.
Контрольные вопросы
- Методика расчета теплообменника выполненного из труб.
- Расчет средней температуры теплоносителей в теплообменнике.
- Расчет коэффициента теплопередачи в теплообменнике.
- Расчет гидравлического сопротивления пластинчатого теплообменника.
- Эквивалентный диаметр канала пластинчатого теплообменника.
Задачи
1 Рассчитать спиральный теплообменник для охлаждения 24 000 кг/ч 36%-ного раствора хлористого кальция от 120°С до 40 °С.
2 Рассчитать спиральный теплообменник для охлаждения 12 000 кг/ч 21%-ного раствора хлористого кальция от 90°С до 20 °С.
3 Рассчитать спиральный теплообменник для охлаждения 26 000 кг/ч 38%-ного раствора хлористого кальция от 130°С до 48 °С.
Ссылка на первоисточник:
http://npk1.ru
