Енергетичні затрати в проточних частинах кожухотрубчатих теплообмінників

Abstract

При забезпеченні температурних режимів в енергетичній галузі, технологічних процесах переробної та хімічної промисловості часто використовуються кожухотрубчасті теплообмінники. Передача теплової енергії супроводжується складними тепловими і гідродинамічними процесами. Тому проектування і розрахунок теплообмінної апаратури відбувається в декілька етапів. Кінцевою метою проектування є створення найбільш економічно обгрунтованого апарату, що має мінімальні капітальні та експлуатаційні витрати. Ця мета в даний час досягається методом вибору з багатьох рішень. В основу представленої роботи покладено використання енергетичного коефіцієнта, рівного відношенню теплового потоку до витрачаємої потужності для перекачування теплоносіїв. Використовуючи відомі рівняння отримано залежності: 1) Перепаду тиску від співвідношення площі тепалообмена і площі перерізу трубок; 2) Питомих витрат на перекачування теплоносіїв, віднесених до одиниці площі теплообміну, причому на питомі витрати в основному впливає величина швидкостів третій ступені. Проаналізовано рівняння тепловіддачі від рідини до стінки тубки. Отримано вираз коефіцієнта тепловіддачі, з якого видно, що α слабо залежить від d-0,2 . Представлені наочні результати обчислення залежностей коефіцієнта тепловіддачі і питомих енергетичних витрат від величини швидкості течії у відносних величинах від базової швидкості. Намічено кілька шляхів для зменшення енергетичних витрат при перекачуванні теплоносіїв без значного збільшення поверхні теплообміну. При обеспечении температурных режимов в энергетической отрасли, технологических процессах перерабатывающей и химической промышленности часто используются кожухотрубчатые теплообменники. Передача тепловой энергии сопровождается сложными тепловыми и гидродинамическими процессами. Поэтому проектирование и расчет теплообменной аппаратуры происходит во много этапов. Конечной целью проектирования есть создание наиболее экономически обоснованного аппарата, имеющего минимальные капитальные и эксплуатационные затраты. Эта цель в настоящее время достигается методом выбора из множества решений. В основу представленной работы положено использование энергетического коэффициента, равного отношению теплового потока к расходуемой мощности для перекачивание теплоносителей. Используя известные соотношения получены зависимости: 1) Перепада давления от соотношения площади тепалообмена и площади сечения трубок; 2) Удельных затрат на перекачивание теплоносителей, отнесенных к единице площади теплообмена; на удельные затраты в основном влияет величина скорости в третьей степени. Проанализировано уравнение теплоотдачи от жидкости к стенке тубки. Получено выражение коэффициента теплоотдачи, из которого видно, что α слабо зависит от d-0,2 . Представлены наглядные результаты вычисления зависимостей коэффициента теплоотдачи и удельных энергетических затрат от величины скорости течения в относительных величинах от базовой скорости. Намечено несколько путей для уменьшения энергетических затрат при перекачивании теплоносителей без значимого увеличения поверхности теплообмена.