ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ. ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ. И ОБОРУДОВАНИЯ

Теплообменников

Для трубного пространства, а также для межтрубного пространст­ва теплообменника без поперечных перегородок

где L - длина одного хода; п - число ходов.

Для коэффициентов местных сопротивлений кожухотрубчатых теп­лообменников принимают следующие значения Трубное пространство:

вход и выход из теплообменника......................................... 1,5

поворот на 180° между ходами или секциями.................... 2,5

вход в трубы и выход из них............................................... 1,0

Межтрубное пространство:

вход в межтрубное пространство и выход из него............. 1,5

поворот на 180° через перегородку.................................... 1,5

поворот на 90° в межтрубном пространстве....................... 1,0

Если скорость жидкости в штуцерах больше, чем в теплообменни­ке, то расчет сопротивлений в штуцерах ведется по скорости жидкости в них. При наличии поперечных перегородок в межтрубном пространстве гидравлические сопротивления в нем подсчитываются по нижеприве­денным формулам через критерий Эйлера:

Ар

pw

при — >— Ей = b( 2,7 + l,7TM)Re“°’28,

d d

где m - число рядов труб в пучке в направлении движения потока; d - наружный диаметр трубы; S и s2 - поперечный и продольный шаги между трубами; b - поправочный коэффициент, зависящий от угла атаки ср (угол между осью трубы и направлением движения потока): ср° 90 80 70 60 50 40 30 10

Ъ 1 1 0,95 0,83 0,69 0,53 0,38 0,15

Скорость потока подсчитывается по самому узкому сечению пуч­ка, значения физико-химических констант берутся при средней темпера­туре жидкости. Критерий Рейнольдса рассчитывается по наружному диаметру трубы.

Пример 10.1. Жидкость, имеющая плотность р = 1200 кг/м и ди­намический коэффициент вязкости р = 0,002 Па-с, поступает самотеком из бака с постоянным уровнем в реактор (см. рис. 10.2).

Определить максимальный расход жидкости на входе в реактор. Уровень жид­кости в баке находится на 6 м выше ввода жидкости в реактор. Трубопровод выполнен из алюминиевых труб с внутренним диа­метром 50 мм. Общая длина трубопровода 16,4 м. На трубопроводе имеются три коле­на и кран. В баке и реакторе атмосферное давление.

Решение. Запишем уравнение Бернул­ли для сечений 1 и 2:

Напор H расходуется на все гидравлические сопротивления тру­бопровода. В последнем уравнении два неизвестных (w и X). Решение может быть найдено методом последовательных приближений. Определим потери на местные сопротивления:

2-9,81

В случае движения без трения скорость жидкости w = -^6-2-9,81 = 10,85 м/с

Примем скорость в случае движения с трением в четыре раза мень­ше, т. е. 2,71 м/с.

Определим при этой скорости коэффициент сопротивления Re=Wp = 2,71.0,05.1200=81300

р 0,002

Отношение е d для данного случая равно 0,0012, поэтому, исполь­зуя уравнение, получим:

Определим скорость жидкости при найденном значении коэффици­ента трения:

Повторим вычисления:

Совпадение достаточно хорошее, поэтому примем скорость жид­кости равной 2,9 м/с. Тогда расход жидкости