Геометрические размеры поперечного сечения теплообменника должны удовлетворять условию,

где dнар=dвн+2d=0.01+2*0.002=0.014 м и d= 2 мм. Следовательно, внутренний диаметр кожуха:

На схеме трубной доски размещаем отверстия под трубки с шагом b=(1.25 1.3)dвнили b= Dвн/m=0.140/9=0.016, где m=9- число трубок, укладываемых на диагонали (табл.3,[4]).В любом случае шаг не должен быть менее bmin=(1.25 .1.3)dнар=9*1.25= =0.018 м.Т.к шаг не удовлетворяет этому условию, то его надо увеличить и, определив вновь диаметр кожуха Dвн=b×m=0.018*9=0.158 м, оценить новое значение скорости воды в межтрубном пространстве, используя формулы:

Вновь полученная скорость должна быть не менее 0,5 м/ В нашем случае скорость воды удовлетворяет этому условию. В дальнейшие расчеты вводить только скорректированные размеры. Для удобства следует изобразить схему и все размеры межтрубной доски и кожуха. Число Рейнольдса для воды:

где

Коэффициент теплоотдачи от стенки трубки к воде (жидкости) вычисляется по формуле:

где yв = 1.02 - коэффициент, учитывающий влияние температурного фактора для нагреваемой воды.

4. Определение коэффициента теплопередачи

Коэффициент теплопередачи определяется по формуле:

При вычислении К необходимо соблюдать следующие правила:

если aг>aв то dср=dнар

если aг=aв то dср=(dвн+dнар)/2

если aг<aв то dср=dвн

При малой относительной толщине стенки трубки dнар/dвн <1.5 можно воспользоваться соотношением

Погрешность расчета не превышает 3%. Коэффициент Rзаг учитывающий загрязнение стенок в ходе эксплуатации теплообменника, снижает обычно коэффициент теплопередачи на 20 .30%.Принимаем dср=dвн=0.01.Rзаг=0.

Выбираем материал трубок бронза , тогда из [2] lст=226.785

5. Определение площади поверхности охлаждения

Определение площади поверхности охлаждения производим по основному выражению для теплопередачи:

Q=K×F×Dtср

Откуда F=Q/K×Dtср=2515000/2470.493*74.17=13.725

Зная площадь, нетрудно определить длину труб.

Остальные размеры теплообменника определяются с учетом правильного устройства подводящих каналов для прохода воды. Скорости теплоносителя в подводящем коллекторе и штуцере должны быть примерно равны. В этом случае их подводящие сечения связаны между собой равенством

т.е.

Fшт=Fкан=Fотв

Здесь

площадь сечения

Округлив значение dшт(в сторону увеличения) принимаемdшт=0.09, определяем размеры подводящих каналов:

ü ширина кольцевого коллектора bкол=dшт/4=0.09/4=0.023

ü высота кольцевого коллектора h1=1.57×dшт=1.57×0.09=0.141

ü высота круглого подхода к трубкам h2=dшт/4Dкож=0.09/4×0.158=0.143

ü диаметр наружного кожуха кольцевого канала (коллектора) Dкол=Dкож+2bкол=

=0.158+2×0.023=0.203

Если высота больше половины длины труб, то делают два подводящих штуцера. В нашем случае один.

РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ КОЖУХА ТЕПЛООБМЕННИКА.

Расчет заключается в следующем. Оценивается величина тепловых потерь теплообменника в окружающую среду Qпот. В случае превышения этих потерь по сравнению с допустимыми Qпот.доп. приступают к выбору способа тепловой защиты. В нашем случае рекомендуется покрытие кожуха теплообменника слоем теплоизоляционного материала. Выбор марки материала и его толщины dиз осуществляется из условия оптимального сочетания значений коэффициента теплопроводности теплоизоляции и ее толщины - факторов, определяющих массу, стоимость и габариты готовой конструкции теплообменника.