Компановка змеевиков поверхности нагрева

4.1. Основные параметры змеевиковой поверхности.

Змеевиковая поверхность нагрева образуется путем последовательной один на другой навивки слоев, образуемых одной или несколькими параллельно и одновременно навиваемыми трубками. Каждый слой навивки состоит из одинаковых по размеру трубок, изогнутых по винтовой линии с одинаковыми шагом навивки и в целом образующих цилиндрическую поверхность (см. рис. 3).

Рис. 3 цилиндрическая змеевиковая поверхность нагрева.

Из таких цилиндрических поверхностей, имеющих различные диаметры и расположенных концентрически относительно друг друга, образуется змеевиковая поверхность нагрева.

Основные характеристики змеевиковой поверхности нагрева представлены на рис.4

Рис.4 Основные геометрические параметры змеевиковой поверхности нагрева

В расчет принимаем следующие обозначения:

d	наружный диаметр трубки
z	число слоев навивки
Di	средний диаметр i-го слоя навивки
ni	количество параллельных трубок в i-го слое навивки
D1	средний диаметр i-го слоя навивки
Dвн	внутренний диаметр слоя проточной части
S1	шаг между слоями навивки
S2	шаг между смежными трубками в слое навивки
h	высота поверхности нагрева
Dср	средний диаметр поверхности нагрева

4.2. Выбор материалов и конструктивных размеров.

Для расчет змеевиковой поверхности теплообмена выбираем материал и размеры трубок, образующих эту поверхность. Размер труб принимаем из данных, приведенных в приложении 4 [4].

№ п/п	Наименование величины	Обозна-чение	Размер-ность	Формула или источник	Числовое Значение
	Наружный диаметр трубки	d	М	Выбирается	0.018
	Толщина стенки трубки	dст	М	Выбирается	0.002
	Внутренний диаметр трубки	dвн	М	d-2dст	0.014
	Площадь проходного сечения	fnp	м2	0,785 dвн2	1.5386*10-4
	Скорость питательной воды в трубке	Wпв	м/с	Принимаем 0,4……0,6	0.6
	Проходное сечение ПГ по питательной воде	Fпг	м2		0.028
	Число трубок ПГ	nтр	шт.	Fпг / fnp
	Шаг между слоями навивки	S1	М	d+(0.002…..0.004)	0.02
	Шаг между трубками в слое навивки	S2	М	d+(0.001…..0.002)	0.02
	Скорость теплоносителя в межтрубном пространстве	WTH	м/с	Принимаем в диапазоне 4……….6	5.73
	Коэффициент	y	-
	Количество слоев навивки	z	шт.
	Диаметр первого слоя навивки	D1	М	D1³(10….12)d	0.22
	Диаметр последнего слоя навивки	Dz	М	D1+2(z-1)S1	1.34
	Внутренний диаметр проточной части	Dвн	М		0.201
	Наружный диаметр проточной части	D	М		1.359
	Количество параллельных трубок в среднем слое	ncp	шт.
	Средний диаметр навивки	Dcp	м2		0.78
	Минимальное проходное сечение межтрубного пространства	FТпр	м2		0.158

4.3. Распределение трубок по слоям навивки.

Общее число параллельных трубок ПГ распределяется по слоям навивки с учетом ряда условий. Первое из них имеет вид:

Число трубок, образующих слой навивки, принимается таким образом, чтобы длины всех параллельных трубок, образующих ПГ были одинаковы, так как при этом обеспечивается равномерное распределение рабочей среды по всем трубкам. Второе условие выполняется если число трубок в i – слое навивки определять по отношению:

Т.е. количество трубок в слое навивки возрастает по мере увеличения диаметра навивки. В каждом слое количество трубок будет равно n_i и отлично от количества трубок в других слоях. Однако, поскольку количество трубок в слое навивки конкретного i-го змеевика должно быть равно целому числу и в целях упрощения технологии изготовления общее количество змеевиков z разделяется на группы в каждой из которых будет по 3-4 смежных змеевика, имеющих одинаковое количество параллельных трубок. Эту процедуру будем выполнять в табличной форме, где n_i вычисляется по формуле: