Трубные доски (решетки) служат для закрепления в них пучка труб при помощи развальцовки, разбортовки, заварки, запайки или сальниковых креплений. Трубные доски приваривают к кожуху (рис. 1.1, а, в), зажимают болтами между фланцами кожуха и крышки (рис. 1.1, б, г) или соединяют болтами только с фланцем свободной камеры (рис. д, е). материалом досок служит обычно листовая сталь толщиной не менее 20 мм.
Кожухотрубчатые теплообменники могут быть жесткой (рис. 1.1, а, к), нежесткой (рис. 1.1, г, д, е, з, и) и полужесткой (рис. 1.1, б, в, ж) конструкции, одноходовые и многоходовые, прямоточные, противоточные и поперечноточные, горизонтальные, наклонные и вертикальные.
2. Расчет теплообменника
2.1 Тепловой расчет теплообменника
Выполним расчет кожухотрубчатого теплообменника для охлаждения 30000 кг/ч (8,33 кг/с) бензола. Охлаждающая среда – промышленная вода среднего качества с начальной температурой 160С и конечной температурой 240С. Потери теплоты в окружающую среду примем в размере 5% от полезной теплоты.
Вода, нагреваясь, будет двигаться по межтрубному пространству теплообменного аппарата, а бензол — по трубному пространству.
Согласно справочным данным, температура кипения бензола при атмосферном давлении составляет 80,20С [8, табл. XLIV, с. 541]. При этой температуре бензол будет поступать на охлаждение в теплообменник, его конечная температура составит, согласно заданию, 300С.
Составляем температурную схему процесса:
Теплоноситель 1 (бензол): 80→300С
Теплоноситель 2 (вода): 24←160С
tб=80-24=560С
tм=30-16=140С
tб/tм=56/14=4
Отношение tб/tм>2, значит, средняя движущая сила будет рассчитана как среднелогарифмическая:
∆tср=∆tб-tмln∆tб∆tм=56-14ln5614=30,30С
Средняя температура воды в теплообменнике:
tсрв=(tнв+ tкв)/2=(16+24)/2=200С
Средняя температура бензола в теплообменнике:
tср= tсрв+∆tср=20+30,3=50,30С
Удельная теплоемкость бензола при 50,30С составит Сб=1844 Дж/(кг∙К) [8, рис. ХI, с. 562].
Тогда количество теплоты, которое необходимо отнять от охлаждаемого продукта, будет равно (с учетом потерь теплоты в размере 5%):
Q=1,05·G·cб·(t1н-t2к)=1,05·8,33·1844·(80-30)=806427 Дж/с=806427 Вт
Определяем массовый расход охлаждающей воды:
G2=Qcв∙(t2к-t2н)=8064274190∙(24-16)=24кгс,
где cв=4190 Дж/(кг·0С) – теплоемкость воды при ее средней температуре в теплообменнике (200С) [8, табл. ХХХIХ, с. 537].
