Предварительная компоновка теплообменной системы

Алгоритм расчёта

Целью эскизной компоновки теплообменника является определение предварительных размеров теплообменных аппаратов. Принимаем перекрестно-противоточную схему. Она предполагает следующее распределение температуры по площади теплообменника:

Рисунок 3.1Распределение температуры по площади теплообменника

Изменение средней температуры вычисляется по формуле

, (3.1)

где изменяется в интервале 0,95…1,0; - температурный напор (из 1 раздела).

Основное уравнение теплопередачи

, (3.2)

где - коэффициент теплопередачи;

- площадь поверхности стенки.

Отсюда можем определить площадь теплообмена:

, (3.3)

Коэффициент теплопередачи найдём, исходя из формулы:

(3.4)

Из таблицы 3.4 стр.6 [1] принимаем коэффициент теплоотдачи от воздуха к стенке , а коэффициент теплоотдачи от воды к воздуху .

Диаметры труб выбираем из стандартного ряда, приведенного ниже:

24 1, 32 4, 32 5, 38 2,5, 22 2.

Наиболее выгодно применять трубы с диаметрами 32 4, 38 2,5, 22 2.

Для Ст20 коэффициент теплопроводности .

В первом приближении принимаем шахматное расположение пучков труб:

Рисунок 3.2 Шахматное расположение пучка труб

Отношение продольного шага к наружному диаметру обозначим через а, а отношение поперечного шага к наружному диаметру обозначим через в.

Таким образом

, . (3.5)

При этом а находится в интервале 1,5…2,5. .

Рисунок 3.3 Эскизная компоновка экономайзера

Уравнение баланса

, (3.6)

где - число труб в одном ряде,

-среднерасходная скорость воды в трубах на входе.

Рекомендуется брать =0,1…0,25 м/с (таблица 3.1 [1]).

Отсюда . (3.7)

Среднерасходная скорость воды на выходе

. (3.8)

Общая площадь газопровода

, (3.9)

где L- длина, которая задаётся из интервала 4…6 м; B-ширина, равная 1,5…4 м.

Скорость газа в межтрубном пространстве

- на входе (3.10)

- на выходе (3.11)

Площадь теплообмена

, (3.12)

где -число рядов труб.

(3.13)

, .

Высота теплообменника

(3.14)

Расчётная часть

Изменение средней температуры

принимаем =1, ˚С.

Тепловой поток . Отсюда площадь теплообмена .

Коэффициент теплопередачи

Диаметры труб выбираем 38 2,5.

Для Ст20 коэффициент теплопроводности .

4.3. , .Принимаем а =2.

Принимаем .

Число труб в одном ряде

Число труб в двух рядах .

Среднерасходная скорость воды на выходе

Задаёмся длиной и шириной L =6м; B=4м.

Общая площадь газопровода

Скорость газа в межтрубном пространстве

Число рядов труб

Высота теплообменника

Таблица 3.1. Результаты расчётов.

Наименование	Обозначение	Размерность	Значение
Площадь теплообмена	F	м²	1203,3
Среднерасходная скорость воды на входе		м/с	0,2
Число труб в одном ряду	z₁	_	32
Среднерасходная скорость воды на выходе		м/с	0,23
Длина газохода	L	м	6
Ширина газохода	B	м	4
Число рядов труб	n₁	-	60
Высота теплообменника	H	м	3,96
Cкорость газа в межтрубном пространстве на входе		м/с	7,89
Cкорость газа в межтрубном пространстве на выходе		м/с	7,19
Общая площадь газохода	f	м²	16,70