Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 [ 204 ] 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225

Вследствие применения в этих аппаратах оребренных труб поверхность охлаждения обычно принято определять по полной наружной сребренной поверхности (хотя эта величина может измеряться и по внутренней гладкой поверхности или по гладкой поверхности наружной трубы, отнесенной к диаметру трубы у основания ребер).

Коэффициент теплопередачи будет иметь различное значение в зависимости от того, какая из величин поверхности охлаждения принята. Коэффициент теплопередачи, отнесенный к поверхности сребренной трубы, определяется из уравнения

3, вн

вн ср "-н вн

где ttgH - коэффициент теплоотдачи со стороны продукта внутри трубы, Вт/(мК); F„ - полная поверхность сребренной трубы, м; Р„„ - поверхность трубы наружная (по диаметру трубы у основания ребер), м; г, - эквивалентное тепловое сопротивление металла стенок труб и контактной поверхности (в биметаллических трубах), мК/Вт; Fp -поверхность трубы по среднему диаметру, м; а„ - коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха, отнесенный к полной поверхности сребренной трубы, Вт/(мК); Гз g„ - тепловое сопротивление загрязнений со стороны продукта, мК/Вт; Гз „ - тепловое сопротивление загрязнений со стороны воздуха, мК/Вт.

По данным обследования ряда действующих аппаратов воздушного охлаждения, коэффициент теплопередачи = 1770 Вт/(мК).

В стандартах на аппараты воздушного охлаждения принято называть отношение F„/Fg„ = \f коэффициентом увеличения поверхности, а отношение F„/F„ = ф коэффициентом оребрения, где F„ - поверхность труб по наружному диаметру основания ребер. Тепловое сопротивление загрязнений со стороны воздуха Гз„ = 0.

Для определения коэффициента теплопередачи со стороны воздуха используют графики, позволяющие определять этот коэффициент в зависимости от значения средней скорости движения воздуха.

Коэффициент теплопередачи а„„, определяемый по этим графикам, учитывает также эквивалентное сопротивление металла стенки труб и контактной биметаллической поверхности, т.е. при принятых выше обозначениях имеем

5.0. 1=1

fcp «н «нл

где а„ п - коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха, учитывающий термическое сопротивление металла стенок и поверхности контакта.

С учетом отмеченного расчетное уравнение для определения коэффициента теплопередачи примет вид

К =-

а F а =""F

BH BH Н.п BH

Средний температурный напор определяется так же, как это было показано ранее. Важнейшим условием расчета этой величины является

достаточно обоснованный выбор начальной температуры воздуха, которая обеспечивает требуемую температуру охлаждаемого продукта в наиболее жаркий период года для данной местности. При этом рекомендуется выбирать в качестве расчетной среднюю температуру сухого воздуха в 13 часов для наиболее жаркого месяца в году.

Снижение расчетной температуры воздуха может привести к понижению производительности технологических установок в летнее время. Однако чрезмерное завышение расчетной температуры воздуха значительно увеличивает капитальные затраты, особенно в тех случаях, когда по условиям производства допустимы более низкие расчетные температуры.

Для эффективной круглогодичной работы желательно делать расчет и для зимнего времени, в том числе и для наименьшей возможной температуры.

Как уже отмечалось ранее, при необходимости начальная температура нагнетаемого вентилятором воздуха может быть несколько снижена путем его увлажнения за счет впрыска воды. В результате расчета должна быть выявлена целесообразность использования конкретного стандартного одного или нескольких аппаратов, значение поверхности которых зависит от скорости движения воздуха.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ

Важнейшей составной частью расчета поверхностных теплообменных аппаратов является расчет гидравлических сопротивлений потоку теплообменивающихся сред. Только на основе теплового и гидравлического расчетов может быть выбран оптимальный режим работы теплообменных аппаратов. Высокие скорости движения теплообменивающихся сред обеспечивают высокий коэффициент теплопередачи и уменьшение необходимой поверхности аппарата. Однако с повышением скорости резко возрастают гидравлические сопротивления, а следовательно, и расход энергии на их преодоление, что обычно и лимитирует значение скорости движения потока.

Общее сопротивление теплообменного аппарата равно сумме сопротивлений трения Дртр и всех местных гидравлических сопротивлений Ар„, обусловливаемых изменением направления потока, расширением или сужением струи и т.д.

Ар = Ар,р + Др„.

Сопротивления Дрр и Др„ рассчитывают при помощи соответствующих уравнений гидравлики:

Ар=р и

Ap«=il,wf,

Zl-l

где - коэффициент гидравлического трения в i-м сечении; 1 - длина eie

Таблица XXII.2

Значения коэффициентов местных сопротивлений в теплообменных аппаратах

Вид местного сопротивления

ам,-

Проход потока через штуцер

Вход (выход) в распределительную камеру и поворот на 90° Поворот на 180°:

между ходами или секциями

через колено в секционных аппаратах

около перегородок в межтрубном пространстве

в и-образной трубке Огибание перегородок, поддерживающих трубки Вход в межтрубное пространство Вход в трубное пространство и выход из него Выход из межтрубного пространства

1,5 1,5

Z5 Z0 1,5 0,5 0,5 1,5 1,0 1,0

канала, м; d, = 4 П - эквивалентный диаметр канала, м; / - площадь поперечного сечения канала, м; П - смоченный периметр канала, м; w, - скорость потока в i-м сечении, м/с; р - плотность потока при средней температуре, кг/м; „. - коэффициент местного сопротивления в г-м сечении.

К местным сопротивлениям , относят вход потока в канал и выход из него, резкие сужения и расширения каналов, отводы, колена, тройники, запорные и регулирующие устройства (краны, вентили, задвижки, клапаны и т.п.). При прохождении потока через указанные устройства кроме потерь энергии, связанных с трением, возникают дополнительные необратимые потери энергии, обусловленные местными искривлениями линии тока, изменением поперечного сечения потока, отрывом транзитной струи от стенок канала. В табл. XXII.2 приведены коэффициенты местных сопротивлений наиболее часто встречающихся на практике.

Гидравлическое сопротивление определяют для аппарата известной конструкции и размеров. При этом расчет, например, кожухотрубчатого аппарата значительно отличается от аппарата воздушного охлаждения, пластинчатого или спирального теплообменника. В специальной литературе для каждого типа теплообменных аппаратов приводится методика гидравлического расчета, учитывающая специфику их устройства и работы. Иногда на основе обработки экспериментальных данных по гидравлическому сопротивлению теплообменников приводятся эмпирические уравнения, которые имеют ограниченное применение и пригодны только для аппаратов данного типа.