Теплотехнический расчет теплообменных аппаратов

При выборе типа и конструкции теплообменника учитываются следующие факторы:

- назначение аппарата и протекающие в нем процессы;

- удельная теплопроизводительность аппарата (количество теплоты, передаваемой в единицу времени через единицу поверхности теплообмена при заданном тепловом режиме);

- гидравлическое сопротивление;

- химическая агрессивность теплоносителей к конструкционному материалу;

- степень загрязненности теплоносителей и характер отложений;

- термодинамические параметры (температура, давление, объемы и агрегатное состояние теплоносителей);

- физико-химические свойства;

- температурные напряжения, возникающие при различном тепловом удлинении различных частей теплообменника;

- конструктивное совершенство: простота устройства, малые масса и габаритные размеры, технологичность конструкции, высокий к.п.д.;

- себестоимость продукции.

Предварительный выбор типа теплообменника можно сделать, ориентируясь на данные, приведенные в табл. 1 и 2.

Таблица 1 – Ориентировочные условия работы теплообменных аппаратов

Вид и тип аппарата	Условное давление, МПа	Допустимая температура, ^оС	Рабочая среда, теплоноситель
в трубном пространстве	в меж-трубном пространстве	в трубном пространстве	в межтрубном пространстве
Кожухо-трубчатые	ТН	0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0	0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0	от –30 до +350	Жидкость, газ, пар, загрязненные Коррозионные, высокого давления и температуры	Газы при низких давлениях, чистые

Продолжение таблицы 1

	ТК	0,6; 1,0; 1,6; 2,5	0,6; 1,0; 1,6		Жидкости, конденсирующиеся пары
ТП	1,6; 2,5; 4,0; 6,4	1,6; 2,5; 4,0; 6,4	от +30 до +450	Загрязненные жидкости и газы
ТУ	1,6; 2,5; 4,0; 6,4	1,6; 2,5; 4,0; 6,4	от –30 до +350	Чистые жидкости, кипящие жидкости
Спиральный	До 1,0	от –20 до +200	Чистые жидкости и конденсирующиеся пары
Пластинчатый	До 1,0	от +20 до +140	Жидкости с твердым осадком, растворы солей, щелочей, кислоты
Воздушного охлаждения	0,6; 2,5; 6,4	от –40 до +475	Загрязненные жидкости, конденсирующиеся пары	Атмосферный воздух

Таблица 2 – Сравнительная характеристика теплообменных аппаратов различных типов

Тип теплообменников	Простота и легкость изготовления	Возможность осуществления чистого противотока	Достижение высоких скоростей	Легкость очистки	Доступность для осмотра и ремонта	Поверхность нагрева на единицу объема, м²/м³	Расход металла кг/м²	Относительный расход металла на единицу передаваемой теплоты
в трубах	в межтрубном пространстве	труб	межтрубного пространства
Кожухотрубные: одноходовые многоходовые батарейные	´ – ´	+ – +	– + +	– ´ ´	+ + +	– – –	´ ´ ´	18-40 18-40 7-16	35-80 35-80 35-80
Типа «труба в трубе»	+	+	+	+	+	–	´	4-15		1,5-4,5
Погружные	+	–	+	–	–	+	+	4-12	90-120	1,0-6,5

Продолжение таблицы 2

Оросительные	+	–	+	не требуется	–	+	+	3-6	45-60	0,45-2,0
Спиральные	–	+	+	+	´	´	–	34-72	30-50	0,2-0,9
Пластинчатые: с гладкими листами штампованный волнистый с ребрами	´	+	+	+	+	+	´	10-60 300-600 600-1800	5-20 5-10 2-4
Примечание. В таблице приняты обозначения: «+»–соответствие требованиям; «´» –частное соответствие требованиям; «–»–несоответствие требованиям.

Теплотехнический расчет теплообменных аппаратов проводится в последовательности, приведенной на рисунке 29.

z – число ходов; n – общее количество трубок; d – диаметр трубок; l – длина трубок; D – диаметр кожуха; F_норм – поверхность нормализованного аппарата