Расчет гидравлического сопротивления

Вариант 3К

Скорость жидкости в трубах:

ω_тр = (2.23)

ω_тр= м/с

Re_тр=10192,17

Коэффициент трения определяют по формуле:

λ = 0,25{lg[ ]^0,9}^-2 (2.24)

λ={lg[ ]^0,9}^-0,2=0,043

где е=∆/d – относительная шероховатость труб; ∆ - высота выступов шероховатостей (в расчетах принимаем ∆=0,2 мм).

е = ∆/d=0,2*10^-3/0,021=0,0095

В межтрубном пространстве гидравлическое сопротивление можно рассчитать по формуле:

∆p_мтр. = () /2 (2.25)

∆р_мтр= * +1,5 +3 =18751,35 Па

где - коэффициент местного сопротивления в межтрубном пространстве; - плотность в межтрубном пространстве; ω_мт - скорость жидкости в межтрубном пространстве.

ω_тр.ш=20*6/(3,14*0,15²*986)=1,723 м/с

Коэффициент местного сопротивления потоку, движущемуся в межтрубном пространстве:

ξ_мтр3 = 3m/Re_мтр^0,2 (2.27)

ξ_мтр3 = 3*12/(11904,76)^0,2=5,51

Число рядов труб, которое приближенно можно определить следующим образом:

m = (2.28)

m= =11,3=12

Расчетные формулы для определения гидравлического сопротивления в трубном и межтрубном пространствах окончательно принимает вид:

∆р_тр = λ +[2,5(z-1)+2z] +3 (2.30)

∆р_тр=λ +[2,5(z-1)+2z] +3 =40974,6 Па

x=14

где z – число ходов по трубам; L – длина теплообменных труб.

Скорость в штуцерах:

ω_тр.ш = G₁*z/() (2.31)

Число сегментных перегородок х= 18. Диаметр штуцеров к кожуху d_мтр.ш = 0,200 м; m – число рядов труб, преодолеваемых потоком теплоносителя в межтрубном пространстве; ω_тр.ш – скорость потока в штуцерах, определяется по формуле:

ω_мтр.ш = G₂*z/ (2.33)

где d_мтр.ш - диаметр штуцеров к кожуху (d_мтр.ш = 0,200 м)

ω_мтр.ш=35,8*6/(3,14*0,2²*986)=1,734 м/с

где d_{тp ш} - диаметр штуцеров в распределительной камере (d_{тp ш} = 0,150 м)

 

Вариант 4К

Скорость жидкости в трубах:

ω_тр = (2.23)

ω_тр= м/с

Re_тр=13377,22

Коэффициент трения определяют по формуле:

λ = 0,25{lg[ ]^0,9}^-2 (2.24)

λ={lg[ ]^0,9}^-0,2=0,043

где е=∆/d – относительная шероховатость труб; ∆ - высота выступов шероховатостей (в расчетах принимаем ∆=0,2 мм).

е = ∆/d=0,2*10^-3/0,021=0,0095

В межтрубном пространстве гидравлическое сопротивление можно рассчитать по формуле:

∆p_мтр. = () /2 (2.25)

∆р_тр=λ +[2,5(z-1)+2z] +3 =31487,9 Па

где - коэффициент местного сопротивления в межтрубном пространстве; - плотность в межтрубном пространстве; ω_мт - скорость жидкости в межтрубном пространстве.

ω_тр.ш=20*6/(3,14*0,15²*986)=1,723 м/с

Коэффициент местного сопротивления потоку, движущемуся в межтрубном пространстве:

ξ_мтр3 = 3m/Re_мтр^0,2 (2.27)

ξ_мтр3 = 3*12/(11904,76)^0,2=5,51

Число рядов труб, которое приближенно можно определить следующим образом:

m = (2.28)

m= =14,4=15

x=14

Расчетные формулы для определения гидравлического сопротивления в трубном и межтрубном пространствах окончательно принимает вид:

∆р_тр = λ +[2,5(z-1)+2z] +3 (2.30)

∆р_мтр= * +1,5 +3 =20864,11 Па

где z – число ходов по трубам; L – длина теплообменных труб.

Скорость в штуцерах:

ω_тр.ш = G₁*z/() (2.31)

ω_мтр=35,8/(0,07*996)=0,519 м/с

Число сегментных перегородок х= 18. Диаметр штуцеров к кожуху d_мтр.ш = 0,200 м; m – число рядов труб, преодолеваемых потоком теплоносителя в межтрубном пространстве; ω_тр.ш – скорость потока в штуцерах, определяется по формуле:

ω_мтр.ш = G₂*z/ (2.33)

где d_мтр.ш - диаметр штуцеров к кожуху (d_мтр.ш = 0,200 м)

ω_мтр.ш=35,8*6/(3,14*0,2²*986)=1,734 м/с

где d_{тp ш} - диаметр штуцеров в распределительной камере (d_{тp ш} = 0,150 м)

Сравнивая эти варианты, видно, что сопротивление теплообменника 3К больше, чем у 4К. Также, 3К тяжелее на 1010 кг.