Расчет кожухотрубного теплообменника

Методика расчета кожухотрубного теплообменника (КТО) зависит от технологических требований заказчика к мощности, производительности и теплопроводности оборудования. Для продуктивной безаварийной работы на объекте необходимо выполнить тепловой, гидравлический и механический (прочностный) инженерный расчет на основе имеющихся данных.

Вы можете самостоятельно сделать предварительный расчет кожухотрубчатого теплообменника — онлайн-калькулятор позволяет выбрать типовую схему или ввести вручную данные по тепловой нагрузке, температуре и расходу рабочих сред.

Что нужно учесть:

• Где вы планируете использовать агрегат (отопительный контур, пищевая промышленность, системы вентиляции, холодоснабжение).
• С какими средами будет работать теплообменник: пар, вода, фреоны, жидкие пищевые продукты. Значение имеют теплоемкость и теплопроводность среды, вязкость и плотность.
• Пропускная способность/расход теплоносителя (м³/ч, л/мин). Для расчета нужно умножить плотность (ρ) на объем жидкости (V). При известной тепловой нагрузке рассчитывается мощность (кВт).
• Разница температур потоков жидкости на входе и выходе: показатель напрямую влияет на габариты, вес, геометрию и стоимость КТО.
• Какой напор воды должен обеспечить теплообменник при максимальных гидравлических потерях и возможных перепадах давления в сети.

Для получения исходных данных обратитесь в теплоснабжающую организацию или запросите рабочие чертежи из технического задания компании-проектировщика.

Порядок расчета

Конструктивный расчет кожухотрубного теплообменника осуществляется на основе специальных формул и уравнений теплопередачи.

Формула 1

Формула позволяет вычислить скорость передачи тепла (Q) путем умножения общего коэффициента U (Вт на градус Кельвина на 1 м³), поверхности теплопередачи А (Overrall) на логарифмический показатель LMTD, который рассчитывается отдельно.

Формула 2

LMTD — это уровень теплопередачи, разность t° между горячей и холодной средой (двумя потоками) на каждом конце трубчатого теплообменника, выраженная значениями ΔT₁ и ΔT₂ на входе и выходе.

Формула 3

Для расчета аппаратов с многократным течением жидкостей через несколько боковых проходов используется поправочный коэффициент. Полученное значение LMTD умножается на количество каналов (F_T).

Далее рассчитывается количество труб теплообменника.

Формула 4

Требуемая площадь теплопередачи (А средняя) делится на произведение числа π, наружного диаметра и длины одного трубчатого элемента.

На следующем этапе вычисляется скорость потока жидкостей.

Формула 5

Массовый расход жидкостей (4хM) умножается на соотношение количества проходов жидкости и количества труб. Далее находим частное полученного числа и произведения π, плотности среды (ρ) и внутреннего диаметра 1 трубы.

Далее нужно получить число Рейнольдса (соотношение сил инерции и вязкости).

Формула 6

Аналогично формуле 5, но вместо плотности подставляем значение вязкости (μ).

Остается вычислить, какое количество тепла перейдет от более нагретой жидкости к менее нагретой среде за расчетное время.

Общее уравнение:

U — средний коэффициент теплопередачи (формула 1). Ai и Ao — это площади поверхностей трубки, значения OD и ID соответствуют наружному и внутреннему диаметрам. R_di и R_do — факторы загрязнения изнутри и снаружи, h_i — теплоотдача на стороне трубы, h₀ — на стороне кожуха. Также необходимо учесть сопротивление стенок (k_w).

Оставьте заявку и получите бесплатный расчет

Поручите расчет трубчатого теплообменника специалистам. Чтобы связаться с инженером-проектировщиком компании «КС», напишите на почту teplo@sn22.ru или позвоните по телефону: 8 (804) 333-71-04.