Представление алгоритма расчета

Лабораторная работа № 4

Изучение конструкций и разработка алгоритма расчета

Змеевикового кожухотрубного рекуперативного теплообменного

Аппарата

Целью работы является углубленное изучение процессов, протекающих в кожухотрубных теплообменных аппаратах различных типов.

Основными задачами, выполняемыми в ходе работы, являются изучение взаимного влияния конструкционных решений на процессы теплообмена в кожухотрубных теплообменных аппаратах змеевикового типа.

Изучение конструкций змеевиковых кожухотрубных

Теплообменных аппаратов

Змеевиковые теплообменные аппараты применяются на судах в качестве подогревателей воды, топлива, элементов холодильных установок и т.п. Конструкции змеевиковых теплообменников показаны на рис. 4.1, 4.2.

Рис. 4.1. Змеевиковые теплообменные аппараты. а − змеевиковый топливоподогреватель: 1 − корпус; 2 − стакан; 3 − змеевик; б − змеевиковый водоподогреватель: 1 – змеевик; 2 – корпус; 3 – фланец корпуса

Рис. 4.2. Змеевиковый подогреватель питательной воды для траулеров 1 − паровой коллектор; 2 − змеевики; 3 − корпус,4 − нижняя крышка; 5 − муфта сальникового уплотнения; 6 − заполнитель (стакан); А − приемный патрубок для воды; Б − патрубок для выхода воды; В − патрубок для подвода пара; Г − выход конденсата

Аппарат имеет корпус 1, в котором размещен змеевик 3 или система змеевиков. Витки змеевика ориентированы по винтовой линии. При небольшой площади поверхности теплообмена змеевики по длине набирают из нескольких секций. Во избежание прогибов труб при большом числе витков и большом диаметре навивки каждый виток закрепляют болтами на стойках. Для предотвращения холостых протечек теплоносителя, движущегося в межтрубном пространстве, внутренняя часть змеевика перекрывается стаканом 2 (рис. 4.1,б), который одновременно обеспечивает дополнительную жесткость змеевика в поперечном направлении.

Конструкции змеевиковых кожухотрубных теплообменных аппаратов других видов рассматриваются по наглядным материалам (плакаты, слайды и пр.). Особое внимание уделяется конструктивным особенностям ТА данного типа − способам размещения змеевиков, конструктивным решениям, направленным на предотвращение холостых протечек теплоносителей в межтрубном пространстве, особенностям теплообмена при движении теплоносителя внутри труб и пр.

    По итогам выполнения первой части студенты должны представить рисунок (компоновочную схему) и спецификацию основных элементов ТА. Конструкция ТА должна предусматривать возможность его дренирования после отключения для хранения или ремонта. Вид теплообменного аппарата − в соответствии с вариантом задания (приложение 5).

Представление алгоритма расчета

    Рекомендации по последовательности расчета рекуперативных аппаратов даны в п. 3.3. Алгоритм расчета выполняется каждым студентом индивидуально на ПК по схеме, представленной в п. 3.

    При составлении алгоритма следует учитывать рекомендации, представленные в п. 3.4 с учетом особенностей змеевиковых кожухотрубных теплообменных аппаратов:

− при выборе теплоносителя, направляемого по трубам обращается внимание на то, что повышенная скорость легче обеспечивается внутри труб и поэтому в ТА типа «жидкость-жидкость» теплоноситель с меньшим коэффициентом теплоотдачи или малым расходом лучше прокачивать по трубам. Коррозионно-активные жидкости также рекомендуется подавать в трубы. Теплоноситель с высоким давлением и температурой предпочтительнее направлять в трубы, что позволяет снизить механические нагрузки на корпус аппарата, обеспечить герметичность ТА и уменьшить тепловые потери в окружающую среду;

− минимальный диаметр змеевика определяется допустимым радиусом гиба труб;

− количество змеевиков в кожухе и его внутренний диаметр определяются по итогам компоновки змеевиков (диаметр, шаг и пр.);

− скорость движения теплоносителя в межтрубном пространстве может быть изменена путем выбора путем установки вытеснителей и изменением внутреннего диаметра корпуса;

− в случае изменения агрегатного состояния теплоносителя в межтрубном пространстве, должно быть предусмотрена установка на кожухе элементов, обеспечивающих сбор и отвод образовавшейся фазы (пар, конденсат).