Охлаждение, компрессионная машина

N – общее количество труб,шт;

 - коэффициент заполнения трубной решетки (принимается 0,6-0,8);

D=1,1*0,02*(72/0,7)0,5=0,223м

3.3 Конструкция и размеры межтрубного пространства.

Для повышения скорости теплоносителя в межтрубном пространстве кожухотрубных теплообменников используются поперечные перегородки. В нашем случае это перегородки типа диск-кольцо. [6,стр28]

Площадь межтрубного пространства,:

Sмтр=S1=S2=S3=Gм/(3600*м*wм), м2 (3.3.1) [6,стр29]

S1 – площадь кольцевого зазора между корпусом и диском, м2;

S2 – площадь в вертикальном сечении между кольцевыми и дисковыми перегородками, м2;

S3 – проходное сечение для теплоносителя в кольце, м2;

Gм – массовый расход теплоносителя (в данном случае это масло, т.к. оно течет в межтрубном пространстве) ,кг/ч;

м – плотность масла, кг/м3;

wм – скорость масла в межтрубном пространстве, м/с;

Sмтр=10008/(3600*859,3*0,5)=0,0065 м2

Площадь кольцевого зазора между корпусом и диском:

S1=(/4)*[( D2- D22)-N*dн2], м2 (3.3.2) [6,стр28]

D – внутренний диаметр корпуса, м;

D2 – диаметр дисковой перегородки, м;

N – число труб, шт;

dн –наружный диаметр трубки, м;

D2=[(*( D2- N*dн2)-4*S1)/ ]0,5,м

D2=[(3,14*( 0,2232- 72*(0,016)2)-4*0,0065)/3,14]0,5=0,152м

Проходное сечение для теплоносителя в кольце:

S3=(* D12/4)*[1-0,91**(dн/t)2], м2 (3.3.3) [6,стр29]

D1 – диаметр кольцевой перегородки, м;

 - коэффициент заполнения трубной решетки (принимается 0,6-0,8);

dн –наружный диаметр трубки, м;

t – щаг труб в пучке,м;

D1=[4*S3/((1-0,91**(dн/t)2)* )] 0,5,м

D1=[4*0,0065/((1-0,91*0,7*(0,016/0,02)2)*3,14)] 0,5=0,014м

Площадь в вертикальном сечении между кольцевыми и дисковыми перегородками:

S2=*Do*h*(1-(dн/t)),м2 (3.3.4) [6,стр28]

Do – средний диаметр, м;

Do=0,5*(D1+D2)=0,083м

h – расстояние между перегородками, м;

dн –наружный диаметр трубки, м;

t – щаг труб в пучке,м;

h=S2/[*Do*(1-(dн/t))], м

h=0,0065/[3,14*0,083*(1-(0,016/0,02))]=0,1244 м

Число ходов масла в межтрубном пространстве:

Zм=L’/h

L’ – рабочая длина трубы в одном ходу, м:

h – расстояние между перегородками, м;

Zм=2,325/0,1244=18

Число перегородок в межтрубном пространстве равно Zм-1=18-1=17

3.4 Определение диаметра патрубков.

Диаметр патрубков dn зависит от расхода и скорости теплоносителя и определяется из соотношения:

(/dn2)=(G/(3600**wn)) (3.4.1) [6,стр31]

G – расход теплоносителя, кг/ч;

 - плотность теплоносителя, кг/м3;

wn – скорость теплоносителя, м/с.

dn=[(4*G)/( *3600**wn)]0,5,м

Скорости в патрубках обычно принимаются несколько большими, чем в аппарате. Мы принимаем:

wв=2,5м/с

wм=1м/с

Т.о. диаметр патрубков для воды:

dnв=[(4*10008)/( 3,14*3600*997,45*2,5)]0,5=0,0014м,

для масла:

dnм=[(4*3,6)/( 3,14*859,3*1)]0,5=0,0053м,

4. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ.

Задачей гидравлического расчета является определение величины потери давления теплоносителей при их движении через теплообменные аппараты. Падение давления Рто в теплообменниках при прохождении теплоносителя по трубам и в межтрубном пространстве складывается из потерь на сопротивление трению и на местные сопротивления, Па:

Рто=Ртр+Рмс=[(*L’* w2)/(dэ*2)]*+*( (w2*)/2), Па

(4.1.1) [6,стр32]

 - коэффициент гидравлического трения ( для латунных труб =0,02);

L’ – рабочая длина трубы в одном ходу, м;

w – средняя скорость движения теплоносителя на данном участке, м/с;

dэ – эквивалентный диаметр сечения канала, равный 4*f/Sсм;

f – площадь сечения прохода теплоносителя, м2;

f=Sмтр=0,0065 м2 ;

Sсм – смоченный периметр прохода теплоносителя, м;

Sсм=*D;

D – внутренний диаметр корпуса теплообменника, м;

Sсм=3,14*0,223=0,7м;

dэ=4*0,0065/0,7=0,037м

 - плотность теплоносителя, кг/м3;

 - сумма коэффициентов местных сопротивлений. Ихзначения мы берем из таблицы (табл.1,[9]);

Для воды мы учитываем коэффициенты, приведенные в таблице 4.1.

Таблица 4.1.

Значения коэффициентов местных сопротивлений.

Местное сопротивление Коэффициент

Входная или выходная камера(удар и поворот) 1,5

Поворот на 1800 внутри камеры при переходе из одного пучка трубок в другой 2,5

Вход в трубное пространство и выход из него 1

Таким образом, сумма коэффициентов местных сопротивлений для воды:

в=1,5*2+2,5*3+1*2=12,5

Ртов=Ртр+Рмс=[(0,02*2,325*12)/(0,037*2)]*997,45+[12,5*((12*997,45)/2)]=

=6861 Па

Располагаемый перепад давлений, создаваемый насосом:

Рр=Рто+Ртр,Па

Ртр=[(*L’* w2)/(dэ*2)]*=[(0,02*2,235*12)/(0,037*2)]*997,45=626,8 Па

Ррв=6861+626,8=7478,7 Па

Соответствующее значение температурного напора:

Нр=Рр/(*g), м (4.1.2) [6,стр34]

Рр - располагаемый перепад давлений, создаваемый насосом, Па;

 - плотность теплоносителя, кг/м3;

g – ускорение свободного падения, м2/с;

Нрв=7487,7/(997,45*9,8)=0,77 м

Мощность N, кВт на валу насоса:

N=(G*Рр)/(1000**н), кВт (4.1.3) [6,стр34]

G – расход рабочей среды, кг/с;

Рр - располагаемый перепад давлений, создаваемый насосом, Па;

 - плотность теплоносителя, кг/м3;

н – КПД насоса;

Nв=(2,78*7487,7)/(1000*997,45*0,7)=0,03 кВт

Далее делаем аналогичный расчет для масла.

=0,02+(1,7/Re 0,5)

=0,02+(1,7/19,70,5)=0,4

Для масла учитываем коэффициенты, приведенные в таблице 4.2.

Таблица 4.2.

Значения коэффициентов местных сопротивлений.

Местное сопротивление Коэффициент

Входная или выходная камера(удар и поворот) 1,5

Поворот на 1800 через перегородку в межтрубном пространстве 1,5

Вход в межтрубное пространство 1,5

Задвижка нормальная 0,5-1,0

Таким образом, сумма коэффициентов местных сопротивлений для масла:

м=1,5*2+1,5*17+1,2*2+0,7*2=32,9

Ртом=Ртр+Рмс=[(0,4*0,325*0,52)/(0,037*2)]*859,3+[32,9*((0,52*859,3)/2)]=

=6233,7 Па

Располагаемый перепад давлений, создаваемый насосом:

Ртрм= (0,4*0,325*0,52)/(0,037*2)]*859,3=2699,8Па

Ррм=6233,7+2699,8=8933,5 Па

Соответствующее значение температурного напора:

Нрм=8933,5/(859,3*9,8)=1,06 м

Мощность N, кВт на валу насоса:

Nм=(3,6*8933,5)/(1000*859,3*0,7)=0,053 кВт