|
|
Гидравлический расчёт теплообменников
Ключевым составным элементом расчетов поверхностных теплообменников является определение гидравлических сопротивлений потокам сред, участвующих в теплообмене. Только основываясь на тепловом и гидравлическом расчетах возможно подобрать оптимальный режим эксплуатации теплообменников. Высокие значения скорости движения сред, участвующих в теплообмене, позволяют достичь высокого значения коэффициента теплопередачи и уменьшить потребную теплообменную поверхность аппарата. Но рост скорости движения среды резко увеличивает гидравлические сопротивления потоку, а значит, и расход энергии на то, чтобы их преодолеть, что обычно и ограничивает величину скорости перемещения потока.
Общее сопротивление теплообменника состоит из сопротивлений трения Δpтр и всех локальных гидравлических сопротивлений Δpм, которые проявляются при изменении направления движения потока, расширении или сужением сечения и т.д.:
Сопротивления Δpтр и Δpм вычисляются используя известные уравнения гидравлики:
и
| где |
ξтрi |
- |
коэффициент гидравлического трения в i-м сечении; |
|
| l |
- |
длина канала, |
м; |
| dэ |
- |
эквивалентный диаметр канала, |
м; |
| f |
- |
площадь поперечного сечения канала, |
м2; |
| ωi |
- |
скорость потока в i-м сечении, |
м/с; |
| ρ |
- |
плотность потока при средней температуре, |
кг/м3; |
| ξмi |
- |
коэффициент местного сопротивления в i-м сечении. |
|
К локальным сопротивлениям ξi относятся:
- вход потока в канал и выход из него;
- резкие сужения и расширения проходного сечения;
- фиттинги (отводы, колена, тройники);
- запорные и регулирующие устройства (краны, вентили, задвижки, клапаны и т.п.).
При прохождении среды через перечисленные устройства помимо потерь энергии, обусловленных трением, появляются дополнительные безвозвратные потери энергии, вызванные:
- локальным искривлениями струи потока;
- изменением поперечного сечения потока;
- отрывом движущейся струи от стенок канала.
В тблице ниже приведены наиболее применяемые коэффициенты местных (локальных) сопротивлений:
| Вид местного сопротивления |
ξмi |
| Проход потока через штуцер |
1,5 |
| Вход (выход) в распредкамеру и поворот на 90° |
1,5 |
| Поворот на 180°: |
|
между ходами или секциями |
2,5 |
через колено в секционных аппаратах |
2,0 |
около перегородок в межтрубном пространстве |
1,5 |
в U-образной трубке |
0,5 |
| Огибание перегородок, поддерживающих трубки |
0,5 |
| Вход в межтрубное пространство |
1,5 |
| Вход в трубное пространство и выход из него |
1,0 |
| Выход из межтрубного пространства |
1,0 |
Гидравлическое сопротивление вычисляется для теплообменника известной конструкции и габаритов. При этом выполнение расчета, например, кожухотрубчатого аппарата существенно отличается от пластинчатого теплообменника, аппарата воздушного охлаждения или спирального теплообменника. Иногда по результатам обработки опытных данных по перепаду давления теплообменников формулируются эмпирические уравнения, которые характеризуются ограниченным применением и применимы только для аппаратов конкретного типа.
| Не нашли нужную информацию? Воспользуйтесь поиском по сайту |
|
|
|
