Визначення основних конструктивних розмірів теплообмінника починають з оцінки об'ємних секундних витрат по кожному з теплоносіїв.
Об'ємний секундний витрата гріючої середовища (пара),
Об'ємний секундний витрата нагрівається середовища (води),
Тут - щільність відповідно гріє і нагрівається середовищ,; - питомі обсяги відповідно гріє і нагрівається середовищ.
де - середні температури відповідно гріє і нагрівається середовищ.
Середню температуру пара і води при противотоке можна визначити за формулами:
де; ; - середньо логарифмічний напір для зони СП.
Розрахуємо середню температуру пара і води.
Знайдемо питомі обсяги для пари і води.
Визначимо об'ємні секундні витрати.
Швидкість теплоносіїв, м / с, лімітується оптимальним гідравлічним опором апарату, а також ерозією матеріалу труб в результаті дії потоку. Попереднє, орієнтовне значення швидкості може бути знайдено за формулами
для гріючого середовища (пара)
для нагрівається середовища (води)
Вибираємо з рекомендованого ряду зовнішній діаметр. рівним. Внутрішній діаметр знаходиться за формулою:
Після чого, при знайденої швидкості руху води. і відомих параметрах її в підігрівачі, визначають число труб в його одному ході:
Загальна довжина труб теплообмінного апарату, м, визначається за наступним виразом:
тому загальна довжина труб більше, ніж 9 м, то приймаємо рішення, про виконання теплообмінника, багатоходові, причому число ходів приймається зі стандартного парного ряду 2, 4, 6, 8, 10, 12 так, щоб загальна довжина одного ходу підігрівача з міркувань компактності і технологічності перебувала в межах від 2 до 9 м.
Розрахуємо довжину одного ходу підігрівача.
З урахуванням попередньо обраного числа ходів загальна кількість труб в теплообміннику визначається як:
Компонування трубного пучка
Вибір способу розташування труб на трубної дошці визначається виходячи з таких міркувань, попередньо задаються величиною кроку.
Потім визначаємо кількість концентричних кіл і 6-ти кутників - m.
Далі визначаємо кількість труб, яке можна розташувати на - кіл або 6-ти косинцях.
тому то вибираємо схему розташування по концентричних колах (рисунок 2.2).
Малюнок 2.2 - Схема розбивки трубної решітки по концентричних колах
Після вибору схеми розташування труб на трубної дошці знаходять внутрішній діаметр корпусу теплообмінника -. м.
де - діаметр зовнішньої концентричного кола; - кільцевої зазор між крайніми трубами і корпусом, приймається в розрахунках 6-10 мм.
Знайдене значення внутрішнього діаметра корпусу приймається рівним значенню найближчого діаметра (в більшу сторону) з стандартного сортаменту (ряду) труб (по ГОСТ 9617-79 / 1, с. 26 /). Після чого виконується перевірка правильності вибору числа ходів теплообмінника. За остаточне значення числа ходів приймається значення, при якому одночасно наступні дві умови:
тому обидва умови виконуються, приймаємо число ходів. за остаточне (рисунок 2.3).
Малюнок 2.3 - Схема установки перегородок в кришці восьміходового теплообмінника
Після визначення принципу організації руху води по ходам необхідно вибрати тип кришки водяний камери. Вибираємо еліптичний тип кришки водяний камери (рисунок 2.4) і спосіб закріплення труб в трубній дошці за допомогою автоматичного зварювання конічної роззенковкою (рисунок 2.5).
Малюнок 2.4 - Еліптична кришка водяній камени
Малюнок 2.5 - Метод фіксації труб в трубній тузі
Закінчується компоновка трубного пучка визначенням розмірів патрубків теплообмінника.
де - питомий об'єм дренажу на виході із зони ОД; - швидкість дренажу; - температура дренажу на виході з теплообмінника.
Розрахуємо діаметр патрубка.