Основы проектирования химических производств

ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ КОЖУХОТРУБЧАТЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВ

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

И) *?■

Где I — длина одного хода; п — число ходов.

Для коэффициентов местных сопротивлений кожухотрубчатых теплообменников принимают следующие значения

Трубное пространство:

TOC o "1-5" h z 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 3 80“ 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 но нижеприве­денным формулам через критерий Эйлера:

Коридорные пучки:

Ей = 6(34,5т) I

Шахматные пучки:

При 4- < % Ей = Ь(2 + 3,3/я)Ке"°’28; а а

Ей =М2.7 + 1,7/я)Яе-°г!,

Где т —число рядов труб в пучке в направлении движения потока; ^—наружный диаметр трубы; 5, и з2 — поперечный и продольный шаги между трубами; Ь — поправочный коэффициент, зависящий от угла атаки ф (угол между осью трубы и направлением движения потока):

Ф, град 90 80 70 60 50 40 30 10

Ь 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/м3 и динамический коэффици­ент вязкости ц = 0,002 Па ■ с, поступает самоте­ком из бака с постоянным уровнем в реактор (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 давление — атмосферное.

Решение: Запишем уравнение Бернулли для сечений / и 2

+ Л. Ц2 _ А.

+ Й+2І'гг + М 21+Л"

-р2- *,= 0, то ї+^ + ІЛІ-

Напор //расходуется на все гидравлические сопротивления трубопровода. В последнем уравнении два неизвестных (w и X). Решение может быть найде­но методом последовательных приближении.

TOC o "1-5" h z Определим потери на местные сопротивления: вход жидкости в трубопровод ^ = 0.5;

Кран ^ — 2;

Колено £ = 1,1.

Таким образом Јд; = 0,5 + 2 + 3- ], I = 5,8.

Исходное уравнение примет вид

W2

6 =

2- 9,81 ’ 0,05

В случае движения без трения скорость жидкости

W = yjb'2 - 9,8О = 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

Vb0Ј5_12TO=gim

Ц. 0,002

Отношение e/d для данного случая равно 0,0012, поэтому, используя урав­нение, получим

X = 0,0234.

Определим скорость жидкости при найденном значении коэффициента трения

I 118,92

V 328*.+ 6,8 " ’ М^С'

Повторим вычисления

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

Юл# 2,9я0,052

= 0,0057 м3/с = 20,6 м3/ч.