2020-05-25
645
| Среда | Скорость, w, м/с |
| Вода, бензин, керосин | 0,5…3,0 |
| Масла, растворы солей | 0,2…1,0 |
| Газы при атмосферном давлении: – запыленные – незапыленные | 6,0…10,0 12,0…16,0 |
| Газы под давлением | до 15,0…30,0 |
| Пар: – насыщенный – перегретый | 30,0…50,0 30,0…75,0 |
Количество труб, необходимое для обеспечения принятой скорости теплоносителя, протекающего в трубном пространстве
 ,
| (4.2) |
где f тр – площадь живого сечения для прохода теплоносителя внутри труб, м2; d в – внутренний диаметр труб, м.
Рекомендуемый сортамент труб для использования в кожухотрубных теплообменниках (наружный диаметр d н× толщина стенки δ) [1, табл. 4.10], мм: 20×2,0; 25×2,0; 25×2,5; 38×2,0.
Если движение теплоносителя организовано в несколько ходов, то для определения общего количества труб, размещаемых в теплообменнике, количество труб для одного хода n умножают на число ходов z
 .
| (4.3) |
Существует три наиболее распространенных способа размещения труб в трубных решетках кожухотрубных теплообменников (рис. 4.1): по сторонам шестиугольников (по вершинам равносторонних треугольников); по концентрическим окружностям; коридорное (по вершинам квадратов).
|
|
|
|
| Рис. 4.1. Схемы расположения труб в трубном пучке: а – по сторонам шестиугольников; б – по концентрическим окружностям; в – коридорное |
Расстояние между осями труб (шаг труб) выбирают в зависимости от способа крепления труб в трубной решетке и от наружного диаметра труб d н:
– при развальцовке 
,
– при сварке 
,
но при этом шаг между трубами не должен быть менее 
м.
При размещении труб по сторонам шестиугольников количество труб равно
 ,
| (4.4) |
где a – количество шестиугольников.
Рассчитав предварительно число труб в теплообменнике, количество шестиугольников можно определить по формуле
 ,
| (4.5) |
а количество труб на диагонали наибольшего шестиугольника
 .
| (4.6) |
Внутренний диаметр корпуса аппарата, м:
– одноходового  или  ,
| (4.7) |
– многоходового  ,
| (4.8) |
где η – коэффициент заполнения трубной решетки (обычно равен η = 0,6…0,8).
Расчетное значение внутреннего диаметра кожуха округляется до ближайшего из следующего ряда [1, С. 187], мм: 400; 500; 600; 700; 800; 900; 1000; 1200; 1400; 1600; 1800; 2000; 2200; 2400; 2600; 2800; 3000; 3200; 3400; 3600; 3800; 4000.
Цилиндрические кожухи аппаратов можно изготавливать из стальных труб наружным диаметром 159; 219; 273; 325; 377; 426; 480; 530; [720; 820; 920; 1020] мм [1, С. 187].
Площадь живого сечения межтрубного пространства, м2:
– при отсутствии сегментных перегородок
 ,
| (4.9) |
– при наличии сегментных перегородок
 ,
| (4.10) |
где z – число ходов в межтрубном пространстве; h – расстояние между сегментными перегородками, м; l с.х. – средняя хорда (рис. 4.2), м; n с.х. – количество труб, расположенных на средней хорде.
|
|
|
| Рис. 4.2. К определению площади живого сечения межтрубного пространства кожухотрубного теплообменника с сегментными перегородками |
Средняя хорда рассчитывается по формуле, м
 ,
| (4.11) |
где l х – длина хорды, являющейся краем сегментной перегородки (рис. 4.2), м.
Длина хорды l х может быть определена по формуле, м
 ,
| (4.12) |
где b с – стрелка сегментного выреза в перегородке, м.
Смоченный периметр межтрубного пространства, м:
– при отсутствии сегментных перегородок
,
– при наличии сегментных перегородок
 .
| (4.13) |
Эквивалентный диаметр межтрубного пространства, м
 .
| (4.14) |
Задачи
Задача № 4.1
В кожухотрубном теплообменнике установлены трубки Ø 38×2,0 мм. В трубном пространстве этого теплообменника протекает 34,5 кг/с воды со скоростью 2 м/с. Определите количество труб, установленных в теплообменнике, если известно, что в нем организовано одноходовое движение воды, протекающей в трубном пространстве. Плотность воды принять равной 1000 кг/м3.
Задача № 4.2
Внутренний диаметр корпуса кожухотрубного теплообменника 265 мм. Какими способами в трубной решетке этого теплообменника могут быть закреплены трубки Ø 16×2,0 мм в количестве 91 шт.? Ответ аргументируйте.
Задача № 4.3
В кожухотрубном теплообменнике по сторонам шестиугольников сваркой закреплены 37 трубок диаметром Ø 25×2,0 мм. Определите количество шестиугольников и количество труб на диагонали наибольшего шестиугольника, а также произведите выбор диаметра корпуса указанного теплообменника и полуфабриката для его изготовления.
Задача № 4.4
В межтрубном пространстве одноходового кожухотрубного теплообменника сегментные перегородки отсутствуют. Определите эквивалентный диаметр межтрубного пространства теплообменника, если в нем установлено 127 трубок наружным диаметром 20 мм, а внутренний диаметр кожуха равен 464 мм.
