Теплообменники. Приведённые выше данные о коэффициентах местных сопротивлений относятся к движению жидкости с нормальным (выровненным) полем скоростей
Приведённые выше данные о коэффициентах местных сопротивлений относятся к движению жидкости с нормальным (выровненным) полем скоростей. В теплообменных аппаратах местные сопротивления расположены настолько близко одно к другому, что поток между ними не успевает выравниваться, поскольку вихреобразования, возникающие при проходе через местное сопротивление, сказывается на значительном протяжении вниз по потоку. В результате взаимного влияния местных сопротивлений значения их коэффициентов сопротивления отличаются от рассмотренных выше, когда каждое местное сопротивление исследовалось отдельно. Значения коэффициентов местных сопротивлений отдельных элементов теплообменных аппаратов, полученные непосредственным измерением в теплообменных аппаратах, приведены в таблице 8 (таблица 1-4 [4]).
Таблица 8 — Значения коэффициентов местных сопротивлений отдельных элементов теплообменных аппаратов
Наименование местного сопротивления | ζ | Отнесен к скорости |
Вход в камеру через входной патрубок (внезапное расширение и поворот потока) и выход из камеры (внезапное сужение и поворот) | 1,5 | В патрубках входа и выхода |
Поворот на 180° между ходами через промежуточную камеру | 2,5 | В трубках |
Поворот па 1 80° через колено в секционных подогревателях (например МВН-2050-62) | 2,0 | В трубках |
Вход и выход в трубки из камеры | 1,0 | В трубках |
Поворот на 1 80° в 11-образной трубке (змее-виковый теплообменник) | 0,5 | В трубках |
Вход в межтрубное пространство с поворотом потока на 90° | 1,5 | В межтрубном пространстве |
Выход из межтрубного. пространства с по-воротом потока на 90° | 1,0 | В межтрубном пространстве |
Поворот на 180° через перегородку в межтрубном пространстве | 1,5 | В межтрубном пространстве |
Переход из одной секции в другую (меж-грубный поток) | 2,5. | В межтрубном пространстве |
Огибание перегородок, поддерживающих трубы | 0,5 | В межтрубном пространстве |
Коэффициенты потерь входа в камеру через входной патрубок и выхода из камеры через выходной патрубок относят к скорости во входном или выходном патрубках, которая определяется по формуле
, (26)
где А пат= πd2/4— площадь проходного сечения патрубка, м2;
G— массовый расход жидкости, кг / с;
r — плотность жидкости (газа), кг / м3.
При расчёте потерь внутри трубок все коэффициенты местных потерь относят к скорости внутри трубок, которая определяется по формуле
, (27)
где площадь проходного сечения одной трубки;
dв — внутренний диаметр трубки;
nт — общее число трубок в теплообменнике;
z — число ходов; nт / z — число трубок в одном ходе.
При продольном омывании пучка труб сопротивление трения рассчитывается по формуле (1) для прямых труб,причём в этой формуле эквивалентный диаметр определяется из выражения (5). Средняя скорость в межтрубном пучке в осевом направлении определяется по формуле
(28)
где -
площадь проходного сечения между трубками, перпендикулярного оси трубок;
D— внутренний диаметр корпуса теплообменника;
d Н — наружный диаметр трубок.
При наличии сегментных перегородок (рисунок 11) в расчёте потерь по длине
берётся скорость в сегментном вырезе перегородки (над перегородками), которая
определяется по формуле
, (29)
где
-
площадь сегмента за вычетом площади трубок (см. Рисунок 11 а)
Nc – количество трубок в сегментном вырезе перегородки;
с – центральный угол сегмента в градусах.
|
Рисунок 11 – Сегментная перегородка
Эквивалентный диаметр сечения над перегородкой в этом случае определяется по формуле
.
(30)
При расчёте местных сопротивлений в межтрубном пространстве все коэффициенты местных сопротивлений относят к максимальной, скорости жидкости при движении её между перегородками
, (31)
где -
площадь минимального проходного сечения для прохода жидкости между перегородками (см. рисунок 11 б) в направлении, перпендикулярном оси трубы;
y0— зазор между корпусом и крайней трубкой; у — зазор между трубками;
h— расстояние между перегородками;
т — количество зазоров между трубками в ряду у кромки перегородок.
Сопротивление поперечно омываемых пучков труб.Коэффициент сопротивления поперечно омываемого пучка труб зависит от количества рядов и расположения труб и от числа Рейнольдса. Для расчёта коэффициента сопротивления пучка труб предложено ряд зависимостей [4, 5, б]. Однако эти зависимости довольно сложны и применяются для уточнённых расчётов, когда известна геометрия пучка труб. Для приближённых расчётов можно пользоваться формулой [4]
, (32)
где К — количество рядов трубок, пересекаемых поперечным потоком (при наличии поперечных перегородок учитываются все ряды труб, захваченных перегородкой, и половина рядов труб, выступающих из неё).
Значение критерия Rе здесь определяется по формуле
, (33)
где у — зазор между трубками;
wмакс — максимальная скорость потока при поперечном омьвании пучка труб;
ν — кинематическая вязкость. :
На практике встречаются теплообменники, в межтрубном пространстве которых устанавливаются кольцевые и дисковые поперечные перегородки (например, маслоохладители турбоустановок завода Пергале). Расчёт площади проходных сечений для жидкостей в этом случае производится по следующим формулам:
а) между корпусом и диском
; (34)
б) в вертикальном сечении — между перегородками
; (35)
в) внутри кольца
,
где D0=(D1+D2)/2 — средний диаметр;
D— внутренний диаметр корпуса, м;
D1 и D2 — диаметр проходного сечения и диаметр диска, м;
d н – наружный диаметр трубки, м;
s – шаг между трубками, м;
h – расстояние между перегородками, м;
η=0,8 0,85.
Диаметр диска определяется по формуле
,
где nт — число трубок в трубной доске; η имеет прежнее значение.
Размеры D0,D2 и h должны быть так подобраны, чтобы скорость жидкости во всех сечениях была одинаковой:
,
где Vt=V/t— объёмный расход жидкости, м3/с.
Дата добавления: 2015-06-10; просмотров: 2243;