The results of thermal and hydraulic calculations of the ammonia condenser are presented. The influence of the number of pipe passages and the cooling water flow velocity on the efficiency of heat exchange and the hydraulic resistance of the apparatus is considered
heat exchanger, coolant velocity, heat transfer, hydraulic resistance
Процессы химической технологии сопровождаются, как правило, подводом или отводом теплоты, что обусловливает применение большого количества теплообменной аппаратуры. Для повышения эффективности рекуперативных теплообменных аппаратов следует увеличивать коэффициенты теплоотдачи теплоносителей. Например, для теплоносителя, агрегатное состояние которого не изменяется, интенсификации теплоотдачи способствует увеличению скорости движения потока. Однако, увеличение скорости приводит к повышению гидравлического сопротивления и энергетических затрат на транспортировку теплоносителя. Соответственно, при проектировании теплообменников важно правильно выбрать скорости потоков теплоносителей, обеспечивающие эффективный теплообмен при приемлемых энергозатратах.
Рассмотрим влияние скорости потока охлаждающей воды на эффективность работы кожухотрубчатого конденсатора аммиака. Скорость потока зависит от количества ходов воды по теплообменным трубам. Изменение числа ходов посредством установки дополнительных перегородок в распределительных камерах конденсатора влияет на коэффициент теплоотдачи от труб к воде и, соответственно, на эффективность работы аппарата.
Результаты теплового и гидравлического расчетов конденсатора представлены на рисунках 1-3. Скорость охлаждающей воды для числа ходов по трубному пространству аппарата 2, 4 и 6 составила, соответственно, 0,7; 1,6 и 2,3 м/с. Также были рассчитаны коэффициенты теплоотдачи от внутренней поверхности теплообменных труб к охлаждающей воде α, коэффициенты теплопередачи в зоне конденсации аммиака K, требуемые площади поверхности теплообмена Fтр и гидравлические сопротивления трубного пространства Δp.
Рисунок 1 – Зависимость коэффициента теплоотдачи к воде α и коэффициента теплопередачи в зоне конденсации аммиака K от числа ходов по трубам
Рисунок 2 – Зависимость требуемой Fтр и фактической Fфакт площади
поверхности теплообмена от числа ходов по трубам
Рисунок 3 – Зависимость гидравлического сопротивления трубного
пространства Δp от числа ходов по трубам
Видно, что необходимое условие Fтр < Fфакт выполняется при числе ходов 4 и 6. При шестиходовом исполнении гидравлическое сопротивление превышает давление нагнетания воды, равное 0,25 МПа. Поэтому в данном случае целессобразно применение четырехходового аппарата.
1. Scherbin S.A., Glotov A.A. Opredelenie kapital'nyh zatrat na kozhu-hotrubchatyy teploobmennik // Sbornik nauchnyh trudov AnGTU. 2020. S. 136-139.
2. Scherbin S.A., Glotov A.A. Opredelenie ekspluatacionnyh zatrat na kozhuhotrubchatyy teploobmennik // Sbornik nauchnyh trudov AnGTU. 2020. S. 140-144.
