Dimenzionarea unui schimbător de căldură tubular cu țevi netede

Date de proiectare

Sa se execute proiectul unui schimbator de caldura tubular cu tevi netede, avand datele de mai jos:

Caracteristici In tuburi In manta

Produs Titei Petrol

Debit [t/h] 100 28

Factor de caracterizare, k 11,8 11,9

Temperaturi [0C]

Intrare

Iesire

60

75

160

100

d420 0,87 0,800

Numar de treceri 2 1

Datele constructive prezentate in continuare se refera la schimbatoarele de caldura cu fascicul tubular in manta:

- diametrul interior al tuburilor = 18mm;

- diametrul exterior al tuburilor = 20mm;

- lungimea tuburilor = 9m.

Material OL 35.

Segmentul de sicana reprezinta 25% fata de diametrul interior al schimbatorului.

Grosimea sicanelor este de 5mm.

Sa se calculeze:

• sarcina termica a schimbatorului de caldura;

• coeficientul partial si global de transfer de caldura prin metodele: Kern, Donohue si Universitatii Delaware;

• aria de schimb de caldura exterioara a schimbatorului de caldura si raportul arie exterioara/arie interioara;

• caderile de presiune pe fiecare flux;

• diametrele racordurilor.

Introducere

Schimbatoarele de caldura sunt aparate destinate transferului de caldura de la unii agenti termici la alti agenti termici. In aceste aparate se pot desfasura diverse procese termice: variatia temperaturii, evaporare, fierbere, condensare, topire, solidifcare si in sfarsit, procese combinate mult mai complexe. Schimbatoarele de caldura pot functiona in instalatiile industriale ca organe principale, cand reprezinta parti componente ale unor procese tehnologice sau ale unor procese exclusiv termice, sau ca organe secundare, introduse in instalatii din motive de economie de caldura sau de substanta. In ambele cazuri ele trebuie sa satisfaca o serie de conditii cum sunt:

- asigurarea unui schimb de caldura cat mai intens intre agentii termici;

- respectarea regimului de temperaturi cerut de procesul tehnologic;

- ridicarea sigurantei, securitatii si fiabilitatii in exploatare;

- realizarea intr-o constructie cat mai simpla, compacta, economica din punctul de vedere al investiei si al exploatarii.

Mediile sau fluidele purtatoare de caldura intre care se realizeaza transferul de caldura poarta numele de agenti termici. La un schimbator de caldura se deosebesc: agentul termic primar (cald), reprezentat de fluidul cu temperatura ridicata si agentul sau agentii termici secundari (reci), reprezentati de fluidele cu temperatura coborata.

Intensitatea schimbului de caldura, compactitatea, fiabilitatea si siguranta in exploatare, precum si economicitatea in functionare a schimbatoarelor de caldura sunt determinate, in mare masura, de caracteristicile agentilor termici.

Astfel:

- pentru realizarea unui schimb de caldura cat mai intens, si deci a unor aparate cat mai compacte, agentii termici trebuie sa aiba greutatea specifica mare, caldura specifica ridicata, vascozitatea mica, caldura latenta de vaporizare mare, sa nu formeze depuneri pe suprafetele de schimb de caldura si sa fie stabili din punct de vedere termic;

- pentru asigurarea unei fiabilitati si sigurante ridicate in axploatare, agentii termici trebuie sa fie neagresivi, chiar sub actiunea indelungata a unor temperaturi ridicate;

- proprietatea de a avea temperaturi mari la presiuni mici, depuneri usor indepartabile de pe suprafetele de schimb de caldura cu mijloace tehnico-economice si cu intreruperi in functionare cat mai reduse;

- gradul de raspandire si costul redus al agentilor influenteaza micsorarea cheltuielilor de investitii si de exploatare a schimbatoarelor de caldura.

In functie de destinatie, de conditiile functionale si de cele economice, in calitate de agenti termici se pot folosi: apa, aburul, gazele de ardere, aerul, uleiul, metale topite, diferite solutii de saruri si amestecuri de lichide, combinatii organice silicioase, etc.