Кожухотрубный теплообменник: трубки и обечайка

Результат нужен для проверки, помещается ли требуемая площадь теплообмена в выбранный корпус, и для подготовки исходных данных изготовителю.

Без числа трубок нельзя проверить проходное сечение, площадь поверхности и ориентировочный габарит.

Теплообменник передаёт тепло через стенки трубок: например, горячая вода может нагреть холодную, не смешиваясь с ней.

Кожухотрубный теплообменник состоит из трубного пучка, трубных решёток, кожуха, крышек и перегородок. Одна среда проходит внутри труб, другая — в межтрубном пространстве. На эскизной стадии число трубок можно оусловияить из баланса расхода: площадь прохода всех труб должна обеспечить заданную скорость. Для одной трубки A₁ = πdᵢ²/4, поэтому при объёмном расходе Q в м³/ч число трубок N примерно равно Q/(3600A₁v). Результат округляют вверх до целого числа.

Если аппарат многоходовой, число трубок распределяется между ходами и расчёт проходной площади меняется. Наружный диаметр и длина определяют геометрическую поверхность трубок: F = NπdₒL. Это ещё не требуемая площадь теплообмена, потому что коэффициент теплопередачи, температурный напор, загрязнение и поправка схемы должны быть получены отдельным тепловым расчётом. Диаметр обечайки в калькуляторе оусловияивается через площадь ячеек выбранной раскладки и радиальный зазор. В настоящем аппарате на габарит влияют трубные решётки, перегородки, условиятральная труба, зазоры для обхода потока, штуцера и требования к очистке.

Треугольная раскладка обычно даёт более плотное размещение и интенсивное поперечное обтекание, но может усложнить механическую очистку межтрубного пространства. Квадратная раскладка удобнее для прохода инструмента и может иметь иное сопротивление. Нельзя выбирать шаг только по свободному месту: проверяют прочность трубной решётки, минимальную перемычку между отверстиями, вибрацию труб, температурные удлинения, коррозию и допустимый перепад давления. Диаметр, полученный формулой, округляют к стандартному или изготовительскому ряду. Затем выполняют проверку по ГОСТ на прочность, герметичность, испытательное давление, материалы и сварные соединения.

Поэтому результат страницы следует использовать как исходную оусловияку компоновки и не выдавать за подтверждённый типоразмер. При выборе материала трубок учитывают коррозию, совместимость со средой и возможность гальванической пары. Для загрязняющихся потоков предусматривают доступ к очистке и оусловияивают рост сопротивления в конце межсервисного периода. Тепловое расширение труб и кожуха может потребовать плавающей головки или другого компенсирующего решения.

Все эти вопросы проверяют после предварительной геометрии и до выпуска рабочей документации. Перед применением результата фиксируют расчётный режим, единицы, источник исходных данных и границы применимости модели. Это упрощает повторную проверку после изменения оборудования, температуры, расхода или схемы. Если исходные параметры получены измерением, указывают дату, прибор и фактический диапазон режима.