Одно- и многоходовое исполнение оборудования

Иногда при проектировании теплообменного оборудования уровень расходов греющей или обогреваемой среды может быть настолько мал, что возникают проблемы в организации турбулентного режима течения в теплообменных трубках или межтрубном пространстве. Эта проблема может быть решена путем многоходового течения сред через меньшее количество труб или меньшие проходные сечения.

Таким образом, теплообменное оборудование можно разделить также на одноходовое, двухходовое и многоходовое.

Одноходовые теплообменники. Греющие и обогреваемые среды контактируют между собой через теплообменную стенку при прохождении через один ход (рис.4.3,а).

Двухходовые теплообменники могут быть как по греющей, так и по охлаждающей среде; как по трубному пучку, так и по межтрубному пространству.

Наиболее наглядным примером является двухходовой теплообменный аппарат с U-образными трубками, такой например, как вертикальный ПГ фирмы Вестингауз (рис.4.3,б). Часто вместо U-образных трубок используют прямые трубки с поворотной камерой. Например, как это реализовано в технологическом конденсаторе (ТК) (рис.4.3,в), входящем в комплект оборудования АЭС с реактором типа ВВЭР.

а) б) в)

Рис. 4.3. Пример одноходового (а) и двухходового (б; в) исполнения оборудования с U-образными трубками (б) и поворотной камерой (в); ГС-греющая среда; ОС-охлаждающая среда

Поворотная камера организует поворот среды, протекающей в трубах, в случае ее разборного исполнения, позволяет производить очистку трубок. Она крепится в межтрубном пространстве на специальных маяковых трубах (опорах), которые не участвуют в теплообмене, а выполняют функцию колон.

Обычно, если требуется организовать многоходовое движение, то его проще организовывать в трубах, чем в межтрубном пространстве.

Многоходовые теплообменники. Эту компоновку рассмотрим на примере четырехходового теплообменного аппарата. Каждый ход представляет собой четверть окружности корпуса аппарата (рис. 4.4,а).

а) б)

Рис. 4.4. Пример многоходового исполнения оборудования: четы-рехходового по трубному пространству (а); трехходового по межтрубному пространству (б); -движение потока на нас, Å - движение потока от нас

Могут быть многоходовые теплообменные аппараты комбинированными как по трубному, так и по межтрубному пространству (рис.4.4,б).

Критерий целесообразности многоходовой компоновки теплообменного оборудования, как правило, заключается в том. что используемые в тепловых расчетах критерии подобия применимы только для турбулентных режимов течения. Этот режим ограничивается значениями чисел Рейнольдса R_е ³ 10⁴. Следовательно, при определенной конструкции аппарата и установленных из баланса тепла расходах, должна иметь место минимальная скорость потока через проходное сечение трубного и межтрубного пространства.

Количество ходов определяется путем решения неравенства

где -скорость среды, м/с;

G^o - объемный расход, м³/с;

n - количество трубок, шт.;

d_э - эквивалентный диаметр проходного сечения, м;

n - кинематическая вязкость среды;

S_пр - проходное сечение, м².

В случае протекания среды в трубах.

Эквивалентный диаметр определяем по формуле:, а решение неравенства в этом случае будет иметь вид:.

В случае протекания среды в межтрубном пространстве эквивалентный диаметр, а проходное сечение:

где П = p × (D + d_тр × n) - смоченный периметр, м;

D – диаметр корпуса или кожуха, в котором размещена трубчатка, м.

В этом случае максимальное количество труб n или диаметр корпуса аппарата D, при котором режим течения сохраняется турбулентным, определяется из неравенства

.

Поверхность теплообмена обосновывается тепловой мощностью, существующими температурными напорами и коэффициентом теплопередачи k и определяется из следующего выражения:

.

Геометрически поверхность теплообмена определяется диаметром труб, длиной и их количеством n:

S _ТО = p × d × × n.

При заданном типоразмере теплообменных трубок из ряда: 10, 12, 14, 16, 18, 19*, 20, 24, 25, 28, 30, 32 (* - используются обычно латунные трубы).

Таким образом, теплообменная поверхность может варьироваться значениями и n.

В результате расчетов по приведенным формулам в некоторых случаях может принимать недопустимые очень большие размеры.

В этом случае длинные теплообменники разделяют на короткие многоходовые (рис. 4.4, б).

Дата добавления: 2014-01-05