3.7 Расчет коэффициента теплопередачи и требуемой

поверхности теплообмена

Фактический коэффициент теплопередачи теплообменника, К_ф , Вт/(м²_*К), рассчитывают по из уравнения аддитивности термических сопротивлений:

(31)

где α_1., α₂ – коэффициенты теплоотдачи потоков теплоносителей, определённые ранее, Вт/(м²_*К);

δ_ст – толщина стенки труб выбранного теплообменника, (см. приложения Г…Е), м;

λ_м - коэффициент теплопроводности материала труб теплообменника при средней температуре теплоносителям (приложение Л), Вт/(м_*К); для нефтепродуктов, являющихся слабо коррозионными средами, рекомендуется применять материальное исполнение трубного пучка М1;

r₁ - тепловое сопротивление загрязнений трубного пучка теплообменника со стороны горячего потока, м²_*К/Вт;

r₂ - тепловое сопротивление загрязнений трубного пучка теплообменника со стороны холодного потока, м²_*К/Вт.

Значения тепловых сопротивлений r₁ , r₂ принимают по приложению М с учётом характера и температуры теплообменивающихся сред.

Подставив формулу (10) фактический коэффициент теплопередачи, К_ф, находят требуемую поверхность теплообмена аппаратов, F_ф, и определяют запас поверхности теплообмена, Δ, %:

(32)

Запас поверхности теплообмена должен составлять 5…15 %. В противном случае необходимо принять аппарат с большей поверхность теплообмена, F_ап, и повторить расчёт с подраздела 3.4, или увеличить число аппаратов, n.

3.8 Расчет тепловой изоляции и эффективности аппарата

Тепловая изоляция аппаратов выполняется в целях уменьшения тепловых потерь в окружающую среду и снижения температуры наружных стенок (по требованиям техники безопасности температура не должна быть выше 40°С).

Слой тепловой изоляции обеспечивает необходимое термическое сопротивление тепловому потоку от горячей стенки аппарата в окружающую среду (воздух). В качестве тепловой изоляции используют материалы с коэффициентом теплопроводности менее 0,2 Вт/(м_*К), например: асбест (λ_из = 0,15 Вт/(м_*К)), совелит (λ_из = 0,10 Вт/(м_*К)), пеностекло (λ_из = 0,08 Вт/(м_*К)), стекловата (λ_из = 0,05 Вт/(м_*К)).

Толщину слоя теплоизоляции, δ_из, м, определяют по уравнениям:

, (33)

, (34)

α_из = 9,74 + 0,07 * (t_cm - t_в) (35)

где К_п - коэффициент теплопередачи в окружающую среду, Вт/(м²_*К);

α_из - коэффициент теплоотдачи от наружной стенки изоляции в окружающую среду, Вт/(м²_*К);

t_cm - температура наружной стенки изоляции, принять равной 40 ⁰С;

t_в - температура окружающего воздуха, ⁰С (принимаеи15-25 ⁰С);

t_с - температура стенки под слоем теплоизоляции, ⁰С; принять равной средней температуре теплоносителя, омывающего стенку аппарата.

Рассчитываем площадь наружной поверхности теплообменника, F_н , м², по приближённой формуле

F_н = 3,14_*0,5_*[(D_k+2_* δ_из)² + (D_k+2_* δ_из) + l_T] , (36)

где D_k – диаметр кожуха выбранного теплообменника (см. приложения Г…Е), м;

l_Т - длина труб теплообменника (см. приложения Г…Е), м.

Потери теплоты в окружающую среду, Q_n, кДж/ч, определяют по уравнению:

(37)

Рассчитывают фактический тепловой к.п.д. теплообменника, η_ф, по формуле:

(38)

Тепловой к.п.д. аппарата, η_ф, должен быть равен или превышать принятый ранее при расчёте формулы (5) к.п.д. η , в противном случае необходимо увеличить толщину слоя теплоизоляции, δ_из , и повторить расчёт.