Гидравлическое сопротивление кожухотрубчатых теплообменников

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

,

где L – длина одного хода;

n– число ходов.

Для коэффициентов местных сопротивлений кожухотрубчатых теплообменников принимают следующие значения x:

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:

Коридорные пучки

Шахматные пучки

при

при где m – число рядов труб в пучке в направлении движения потока;

d – наружный диаметр трубы;

s1 и s2 – поперечный и продольный шаги между трубами;

b – поправочный коэффициент, зависящий от угла атаки j (угол между осью трубы и направлением движения потока:

j° 90 80 70 60 50 40 30 10

b 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 r=1200 кг/м3 и динамический коэффициент вязкости m = 0,002 Па·с, поступает самотеком из бака с постоянным уровнем в реактор (см. рис. 10.2).

Рис. 7.2. К примеру 10.1

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 1 и 2:

.

Так как z1-z2=H; p1=p2; w1»0, то

.

Напор H расходуется на все гидравлические сопротивления трубопровода. В последнем уравнении два неизвестных (w и l). Решение

может быть найдено методом последовательных приближений.

Определим потери на местные сопротивления:

вход жидкости в трубопровод x=0.5;

кран x=2;

колено x=1.1.

Таким образом åx=0,5+2+3·1.1=5,8.

Исходное уравнение примет вид

В случае движения без трения скорость жидкости будет равна

Примем скорость в случае движения с трением в четыре раза меньше, т. е.

2,71 м/с.

Определим при этой скорости коэффициент сопротивления

Отношение e/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