Определение основных размеров теплообменного аппарата

В качестве примера проводим упрощенный расчет кожухотрубного теплообменника (рис.12).

Аппарат состоит из пучка труб, помещенного внутри стального сварного цилиндрического корпуса (обечайки). Трубки завальцованы в двух трубных решетках или приварены к ним. Трубки размещаются в пучке в шахматном порядке по вершинам равностороннего треугольника с шагом s/d=(1,25-2,20), где d-наружный диаметр труб. Аппарат снабжен двумя съемными крышками со штуцерами для входа и выхода теплоносителя, движущегося внутри труб. Трубное и межтрубное пространства разобщены. Второй теплоноситель движется в межтрубном пространстве, снабженном входным и выходным штуцерами. По трубам движется, как правило, тот поток, который содержит взвешенные твердые частицы (для удобства чистки), находится под большим давлением (чтобы не утяжелять корпус) или обладает агрессивными свойствами (для предохранения корпуса от коррозии).

Задача расчета - подбор количества и длины труб аппарата, соответствующих необходимой (расчётной) площади поверхности нагрева.

Недостающие параметры подбираются из таблицы 4, где указаны наиболее часто используемые характеристики стальных гладкотрубных теплообменных аппаратов (ГОСТ 15121-79).

Таблица 4. Рекомендуемые параметры теплообменника

Наружный диаметр труб, dнар., мм	28, 30, 32, 38
Расположение труб в пучке	шахматное
Относительный шаг труб по ходу газов	1,25 – 2,20
Длина трубы, ℓ, м	2, 3, 4, 5

Рис. 12. Кожухотрубный теплообменный аппарат: 1 – корпус; 2 – трубы; 3 – трубные решетки; 4 – крышки; 5 – штуцеры для входа и выхода из трубного пространства; 6 – штуцеры для входа и выхода из межтрубного пространства; 7 – поперечные перегородки межтрубного пространства; 8, 9 – опорные лапы соответственно при вертикальном и горизонтальном расположениях аппарата.

По рассчитанной величине площади теплообмена F и выбранному из табл. 4 внешнему диаметру трубы определяем общую длину трубы в расчете на одноходовой пучок:

L = , м.

Если l, м – рабочая длина одной трубы, а n – число труб в теплообменнике, то

.

Внутренний диаметр корпуса теплообменника

D = D′ + d_нар +2К₀, м,

где D′ - наибольший диаметр окружности центров труб при кольцевой разбивке; К₀ - кольцевой зазор между крайними трубами и внутренней стенкой корпуса (К_0min = 6 мм).

Графическая часть

Учитывая схему разбивки труб по шестиугольникам и по окружностям (табл. 5), представить размещение труб в пучке при шахматной разбивке (рис. 13).

Таблица 5. Число труб в аппарате при разбивке в трубной решётке

Рис.13. Размещение труб в пучке при шахматной разбивке