Calculul constructiv al IT constă în selectarea dimensiunilor principale ale MC și înfășurări. Datele inițiale pentru calculul de proiectare sunt valorile parametrilor circuitului echivalent - inductanța de scurgere, capacitatea dinamică și inductanța de magnetizare IT, obținute ca urmare a calculului electromagnetic conform metodei de mai sus (vezi § 2.7). Inainte de inceperea calculului constructiv se verifica indeplinirea cerintelor pentru prelungirea frontului si cresterea tensiunii din fata impulsului transformat. Dacă atunci aceste cerințe sunt în principiu fezabile. Dacă atunci cerințele sunt fundamental impracticabile, deoarece IT nu poate fi implementat cu valori negative sau zero ale inductanței de scurgere și capacității înfășurării. Dacă sau atunci cerințele pentru distorsiunea frontului pulsului sunt parțial îndeplinite: în unele cazuri poate exista o prelungire admisă a frontului, dar depășirea din față va depăși limita admisibilă, în altele poate fi invers. Dacă cerințele sunt impracticabile sau parțial fezabile, atunci este necesar să se revizuiască datele inițiale sau să se abandoneze utilizarea IT în instalația de impuls.
Calculul de proiectare al IT se bazează pe formule generale de calcul a parametrilor electromagnetici ai circuitului echivalent IT, care pot fi prezentate în următoarea formă generală:
Excluderea din luarea în considerare a inductanței de magnetizare se datorează faptului că scăderea de tensiune la vârful impulsului, determinată de această inductanță, în IT nu este un parametru critic de distorsiune și, dacă este necesar, poate fi redusă.
Pentru pătrat secțiune transversală MC și lungimea înfășurărilor, din formule
(2.3), (5.9) și (5.10) se pot obține următoarele expresii:
La calcularea parametrilor de proiectare ai IT cu forma rectangulara secțiunea MS, este mai întâi necesar să se accepte valoarea oportună a raportului laturilor secțiunii incluse în formula (5.11). În acest sens, se cere să se afle în ce măsură raportul părților afectează volumul SM. Alcătuirea din formulele (5.11) și (5.12) a unei expresii pentru volumul MS, normalizând-o în raport cu volumul MS cu o secțiune pătrată de bază, adică la și presupunând că factorul de utilizare a lungimii MS nu depinde de raportul laturilor, obținem
În proiectele practice IT, valoarea parametrului este de obicei în limitele. Studiul formulei (5.14) pentru extremum arată că în regiunea valorilor indicate la, există un minim ușor al volumului MS: 18 % mai mic decât volumul MS corespunzător secțiunii pătrate de bază. Cu toate acestea, nu se poate realiza scăderea teoretic posibilă a volumului. Acest lucru se datorează faptului că ipoteza acceptată despre independența coeficientului de utilizare a lungimii MS față de raportul laturilor secțiunii nu este îndeplinită în structurile reale, deoarece cu o creștere a raportului laturilor , lungimea MS scade și, în consecință, coeficientul de utilizare a lungimii în sine scade. Prin urmare, reducerea efectivă a volumului nu depășește de obicei 7%, adică nu este semnificativă. Din acest motiv, este recomandabil la proiectarea IT să se concentreze pe utilizarea unei secțiuni mai tehnologice, pătrate. Ținând cont de acest lucru, în calcul, coeficientul a trebuie luat la specificarea parametrilor de proiectare ai MS în procesul de calcul al verificării, rețineți că o anumită abatere a formei secțiunii de la pătrat contribuie la o scădere a volumului și prin urmare este util.
După alegerea relației părților cu MC, parametrii de proiectare ai IT sunt calculați în următoarea secvență. Mai întâi, se calculează valorile parametrilor A și apoi se utilizează formula
(5.11) - secțiunea MS, apoi conform formulei (2.3) - numărul de spire ale înfășurării primare. Se rotunjește numărul de spire și ținând cont de eficiența IT estimată, se calculează numărul de spire ale înfășurării secundare și, conform formulei (5.12), lungimea înfășurării.
Este posibil ca lungimea înfășurării găsită să nu fie suficient de mare pentru a obține rezistența dielectrică longitudinală necesară a înfășurării sau plasarea normală a înfășurării de-a lungul lungimii ferestrei MC. Acest lucru se întâmplă de obicei în IT de putere relativ mică pentru tensiuni înalte și durate lungi de impuls, când numărul de spire în înfășurări, în special în secundar, este mare. În acest caz, lungimea înfășurării trebuie mărită. Cu toate acestea, acest lucru trebuie făcut în așa fel încât să furnizeze valorile necesare pentru inductanța de scurgere și capacitatea curentului de testare. În practică, există o singură posibilitate pentru aceasta - o creștere a dimensiunii golurilor izolatoare de aproximativ de câte ori este necesar pentru a crește lungimea înfășurării. Acest lucru duce, evident, la o creștere a volumului MS, dar nu există o altă modalitate de a obține valorile solicitate ale parametrilor electromagnetici ai înfășurărilor în acest caz. După creșterea grosimii izolației, calculele se repetă în secvența dată până se obțin rezultate acceptabile. Lungimea MS, indiferent de caracteristicile calculului, este aleasă pe cât de mică este permisă din considerente de proiectare, dar astfel încât constrângerea critică să fie îndeplinită.
Este posibil un alt rezultat al calculului conform metodei descrise, în care lungimea înfășurării cu o anumită marjă îndeplinește cerințele rezistenței electrice longitudinale a înfășurărilor și este suficientă pentru a găzdui înfășurările, iar raportul este mai mic decât critic. . Dacă, în acest caz, parametrii circuitului echivalent determinați prin calculul electromagnetic corespund răspunsului capacitiv al circuitului transformatorului, atunci dimensiunile calculate ale secțiunii MS și lungimea înfășurării necesită doar perfecționări structurale sau tehnologice convenționale în cadrul unui câteva procente. Cu toate acestea, dacă inductanța și capacitatea de scurgere corespund răspunsului inductiv, atunci devine posibilă reducerea lungimii înfășurării. Acest lucru va duce la o scădere a capacității și o creștere proporțională a inductanței de scurgere, ceea ce va crește răspunsul inductiv al circuitului, ceea ce este favorabil în acest caz. Este posibil să aduceți inductanța de scurgere la cea specificată prin creșterea ușoară a ariei secțiunii transversale a MS și, prin urmare, prin reducerea numărului de spire ale înfășurării primare. În acest caz, capacitatea înfășurărilor va fi totuși ceva mai mică decât cea determinată de calculul electromagnetic. În general, aceste modificări vor crește răspunsul inductiv al circuitului și, prin urmare, vor reduce volumul MC. Această situație este tipică pentru IT relativ puternic.
Cu un răspuns inductiv al unui circuit transformator, parametrii de proiectare ai IT pot fi calculați neglijând toți
capacități, inclusiv capacitatea înfășurărilor IT. Problema de calcul în acest caz este simplificată și constă în găsirea unei structuri care să asigure doar inductanța de scurgere necesară la volumul minim al MS, adică la raportul maxim admisibil, critic. Din motive de certitudine, în continuare acest raport va fi considerat egal cu 1,5, cu toate acestea, sunt permise și unele abateri. Deci, dacă, dintr-un motiv oarecare, creșterea inducției este aleasă mai mică decât valoarea maximă admisă determinată de inducția de saturație a oțelului MC sau dacă este acceptabilă o scădere relativ mare a tensiunii la vârful impulsului, atunci raportul poate fi ales. mai mult decât cel critic, până la 1,8, iar în unele cazuri până la 2,0.
Există două formulări posibile ale problemei calculării parametrilor de proiectare ai IT, cu scopul de a asigura o inductanță de scurgere dată: calculul poate fi axat fie pe obținerea volumului minim al MS, fie pe obținerea unei rezistențe dielectrice longitudinale suficiente și plasarea normală a înfășurărilor în fereastra MS. Când se calculează IT-uri puternice cu un volum mare de MS, ambele cerințe sunt de obicei satisfăcute. Când se calculează IT de putere redusă în majoritatea cazurilor este necesar să se procedeze de la cerințele de asigurare a rigidității dielectrice și așezarea normală a înfășurărilor.
Punând problema obținerii volumului minim al MC, din formula (5.9) se poate determina fie numărul de spire ale înfășurării primare corespunzător volumului minim, fie dimensiunile secțiunii MC. Este ceva mai convenabil să le definiți mai întâi pe cele din urmă, deoarece oferă o imagine mai completă a designului IT. Prin urmare, înlocuind în formula (5.9) numărul de spire ale înfășurării primare cu expresia lor din formula (2.3), pentru a calcula secțiunea transversală, obținem următoarea ecuație.
Calculul schimbatoarelor de caldura trebuie facut pentru a putea determina dimensiunile geometrice optime ale aparatului si a obtine performantele termice necesare din acesta. Există schema tipica secvență de acțiuni la calcularea unui schimbător de căldură, care include mai multe etape.
Prima etapă este clarificarea schemei termice și tehnologice, care include unitatea. Aici se estimează nivelul pierderilor de căldură, luând în considerare totalitatea tuturor factorilor. După aceea, pornind de la valorile bilanțului de materiale, se stabilește debitul necesar al purtătorilor de căldură, determinându-se regimurile de temperatură inițială și finală ale acestora, alcătuind bilanțul termic și determinând sarcina termică asupra acestora.
Atunci când calculați schimbătoarele de căldură, trebuie să luați în considerare parametrii purtătorilor de căldură:
- temperaturi de început și de sfârșit
- toxicitate
- gradul de efect agresiv al structurii schimbătorului de căldură asupra materialelor
- proprietăți fizice și chimice generale.
Pe baza rezultatelor obtinute se selecteaza apoi materialele din care va fi realizata structura. Este important să alegeți direcția corectă de mișcare a lichidelor de răcire unul față de celălalt. Aici trebuie să acordați atenție unor factori precum:
- caracteristicile de proiectare ale schimbătorului de căldură
- date de recuperare a căldurii
- proprietățile purtătorilor de căldură și temperatura fiecăruia dintre ei.
Practica arată că este mai bine să acordați preferință direcției de mișcare în contracurent a purtătorilor de căldură, deoarece acest lucru face posibilă creșterea performanței lor termice sau reducerea suprafeței lor de lucru. În același timp, crește și diferența de temperatură, ceea ce înseamnă că debitul lichidului de răcire scade, iar consumul de energie pentru transportul acestuia scade. Este posibilă alegerea spălării longitudinale sau laterale a fasciculelor de tuburi cu suportul de căldură din exterior. Calculele speciale vor arăta ce tip va fi mai profitabil într-un anumit caz.
De asemenea, trebuie să calculați diferența medie dintre conditii de temperatura lichide de răcire. Și apoi determinați rezistența termică a suprafețelor de schimb de căldură. Pentru a face acest lucru, este necesar să se evalueze coeficienții de transfer de căldură atunci când lichidul de răcire intră în contact cu pereții schimbătorului de căldură.
La determinarea coeficientului mediu, este necesar să se țină cont de gradul de contaminare a suprafeței structurii. Acest calcul poate fi precis numai atunci când tipul de construcție a fost deja selectat. În continuare, este necesar să se evalueze din nou datele privind adecvarea materialului ales pentru crearea schimbătorului de căldură. Dacă diferența dintre indicatorii calculului inițial și repetat este prea mare, atunci trebuie să alegeți un alt material și să efectuați din nou calculul de rafinare.
După aceea, pentru suprafețele de schimb de căldură se setează valoarea de schiță și temperaturile medii ale purtătorilor de căldură. Aceste date sunt obținute prin calcularea diferenței dintre temperaturile inițiale și cele finale la o stare constantă de agregare a lichidului de răcire. dacă se modifică starea de agregare, atunci temperatura se determină pe baza punctului de fierbere, care depinde de compoziția lichidului de răcire și de presiunea din schimbătorul de căldură.
După stabilirea valorilor de temperatură, se stabilesc valorile densităților purtătorilor de căldură și volumele acestora pe secundă. Dacă densitatea se modifică odată cu schimbările de temperatură, atunci valoarea celui de-al doilea volum este setată ținând cont de temperaturile medii, finale și inițiale.
Următorul pas este selectarea vitezei vehiculului de căldură circulant. dacă schimbătorul de căldură este de tip shell-and-tube, atunci puteți alege viteza optimă doar pentru lichidul de răcire care se deplasează în interiorul fasciculului de tuburi. La alte tipuri de schimbătoare de căldură, viteza se calculează în funcție de distribuția țevilor în foile tubulare. La determinarea vitezei maxime admise trebuie luați în considerare următorii factori:
- rezistența hidraulică a unității
- erodarea țevilor schimbătoarelor de căldură sub influența purtătorului de căldură.
- selectați spațiul schimbătorului de căldură, în care va fi direcționat lichidul de răcire
- stabiliți diametrul conductelor și lungimea acestora, precum și necesitatea reducerii acestuia
- metoda de aranjare a conductelor
- modul de fixare și defalcare a acestora
- amplasarea pereților despărțitori în capace și pereți despărțitori pentru țevi (pentru încălzitoare cu mai multe treceri)
Ultimul pas în calcul este crearea unei schițe. Toți indicatorii importanți sunt, de asemenea, stabiliți aici: numărul de țevi, tipul de capac al schimbătorului de căldură și alți parametri.
Salut! Un schimbător de căldură este un dispozitiv în care schimbul de căldură se realizează între doi sau mai mulți purtători de căldură sau între purtători de căldură și solide(duză, perete). Rolul lichidului de răcire poate fi jucat și de mediul care înconjoară aparatul. După scopul și designul lor, schimbătoarele de căldură pot fi foarte diferite, mergând de la cele mai simple (radiator) la cele mai avansate (unitatea cazanului). Conform principiului de funcționare, schimbătoarele de căldură sunt împărțite în recuperatoare, regenerative și de amestecare.
Dispozitivele de recuperare sunt numite dispozitive în care purtătorii de căldură cald și rece curg simultan, despărțiți de un perete solid. Aceste dispozitive includ încălzitoare, unități de cazane, condensatoare, evaporatoare etc.
Aparatele în care aceeași suprafață de încălzire este spălată alternativ cu lichid fierbinte și rece sunt numite regenerative. În acest caz, căldura acumulată de pereții aparatului în timpul interacțiunii lor cu lichidul fierbinte este transmisă lichidului rece. Un exemplu de aparate de regenerare sunt încălzitoarele de aer pentru vatră deschisă și furnalele înalte, sobe de incalzireÎn regeneratoare, schimbul de căldură are loc întotdeauna în condiții non-staționare, în timp ce aparatele de recuperare funcționează în cea mai mare parte într-un mod staționar.
Dispozitivele de recuperare și regenerare sunt numite și suprafață, deoarece procesul de transfer de căldură în ele este inevitabil asociat cu suprafața unui solid.
Dispozitivele de amestecare sunt dispozitive în care transferul de căldură se realizează prin amestecarea directă a lichidelor calde și reci.
Mișcarea reciprocă a purtătorilor de căldură în schimbătoarele de căldură poate fi diferită (Fig. 1.).
În funcție de aceasta, se face distincția între dispozitivele cu flux direct, contracurent, cross-flow și cu o direcție complexă de deplasare a purtătorilor de căldură (curent mixt). Dacă lichidele de răcire curg în paralel într-o direcție, atunci un astfel de model de mișcare se numește flux înainte (Fig. 1.). Cu contracurent, lichidele de răcire se deplasează în paralel, dar unul spre celălalt. Dacă direcțiile de mișcare ale fluidelor se intersectează, atunci modelul de mișcare se numește flux încrucișat. Pe lângă schemele de mai sus, în practică sunt folosite și altele mai complexe: curgere directă simultană și contracurență, curent transversal multiplu etc.
În funcţie de scopul tehnologic şi caracteristici de proiectare schimbătoarele de căldură sunt împărțite în încălzitoare de apă, condensatoare, unități de cazan, evaporatoare etc. Dar lucrul comun este că toate servesc la transferul căldurii de la un purtător de căldură la altul, prin urmare, prevederile de bază ale calculului termic sunt aceleași pentru ei. Diferența poate fi doar scopul final de decontare. La proiectarea unui nou schimbător de căldură, sarcina calculului este de a determina suprafața de încălzire; la verificarea calculului termic al schimbătorului de căldură existent se impune aflarea cantității de căldură transferată și a temperaturilor finale ale fluidelor de lucru.
În ambele cazuri, calculul căldurii se bazează pe ecuațiile de echilibru termic și pe ecuația de transfer de căldură.
Ecuația de echilibru termic a schimbătorului de căldură are forma:
unde M este debitul masic al lichidului de răcire, kg / s; cpm - masa specifică izobară capacitatea termică medie a lichidului de răcire, J / (kg * ° С).
Aici și în cele ce urmează, indicele „1” denotă valorile legate de lichidul fierbinte (purtător de căldură primar), iar indicele „2” - lichidul rece (purtător de căldură secundar); linia corespunde temperaturii lichidului la intrarea în aparat și două linii - la ieșire.
La calcularea schimbătoarelor de căldură, se utilizează adesea conceptul capacității totale de căldură a debitului masic al purtătorului de căldură (echivalent în apă), egal cu C = Mav W / ° C. Din expresia (1) rezultă că
adică raportul schimbărilor de temperatură în fluidele caldura monofazate este invers proporțional cu raportul dintre capacitățile termice de consum total ale acestora (echivalenți de apă).
Ecuația transferului de căldură se scrie astfel: Q = k * F * (t1-t2), unde t1, t2 sunt temperaturile purtătorilor de căldură primari și secundari; F este aria suprafeței de transfer de căldură.
În timpul schimbului de căldură, în cele mai multe cazuri, temperaturile ambilor purtători de căldură se modifică și, prin urmare, capul de temperatură Δt = t1-t2 se modifică. Coeficientul de transfer de căldură pe suprafața de schimb de căldură va avea, de asemenea, o valoare variabilă, prin urmare, valorile medii ale diferenței de temperatură Δtav și coeficientului de transfer de căldură kcp ar trebui înlocuite în ecuația de transfer de căldură, adică
Q = kсp * F * Δtcp (3)
Aria de schimb de căldură F se calculează prin formula (3), performanta termica Q este apoi dat. Pentru a rezolva problema, este necesar să se calculeze media pe întreaga suprafață a coeficientului de transfer de căldură kcp și a capului de temperatură Δtav.
La calcularea diferenței medii de temperatură, este necesar să se țină cont de natura schimbării temperaturilor purtătorilor de căldură de-a lungul suprafeței de schimb de căldură. Din teoria conductibilității termice se știe că într-o placă sau o tijă cilindrică în prezența unei diferențe de temperatură la capete (suprafețele laterale sunt izolate), distribuția temperaturii de-a lungul lungimii este liniară. Dacă schimbul de căldură are loc pe suprafața laterală sau sistemul are surse interne de căldură, atunci distribuția temperaturii este curbilinie. Cu o distribuție uniformă a surselor de căldură, schimbarea temperaturii de-a lungul lungimii va fi parabolică.
Astfel, la schimbătoarele de căldură natura modificării temperaturilor purtătorilor de căldură diferă de cea liniară și este determinată de capacitățile totale de căldură C1 și C2 ale debitelor masice ale purtătorilor de căldură și de direcția mișcării lor reciproce ( Fig. 2).
Din grafice se poate observa că modificarea temperaturii de-a lungul suprafeței F nu este aceeași. În conformitate cu ecuația (2), o schimbare mai mare de temperatură va avea loc în purtătorul de căldură cu o capacitate termică mai mică a debitului masic. Dacă lichidele de răcire sunt aceleași, de exemplu, într-un schimbător de căldură apă-apă, atunci natura modificării temperaturii lichidelor de răcire va fi determinată în întregime de debitul acestora, iar la un debit mai mic, temperatura schimbarea va fi mare. Cu co-flux, temperatura finală t „2 a mediului încălzit este întotdeauna mai mică decât temperatura t” „1 a agentului de încălzire la ieșirea din aparat, iar cu contracurent, temperatura finală t” 2 poate fi mai mare decât temperatura t "1 (vezi pentru contracurent cazul când C1> C2) În consecință, la aceeași temperatură inițială, mediul de încălzit cu debit în contracurent poate fi încălzit la mai mult temperatura ridicata decât cu fluxul cocurent.
Cu co-flow, capul de temperatură de-a lungul suprafeței de încălzire se modifică cu într-o măsură mai mare decât cu contracurent. În același timp, valoarea sa medie în acest din urmă caz este mai mare, drept urmare suprafața de încălzire a aparatului cu contracurent va fi mai mică. Astfel, în condiții egale, în acest caz, cantitate mare căldură. Pe această bază, ar trebui să se acorde preferință dispozitivelor cu contracurent.
În urma unui studiu analitic al unui schimbător de căldură care funcționează conform schemei de curgere directă, s-a constatat că înălțimea temperaturii de-a lungul suprafeței de schimb de căldură se modifică exponențial, astfel încât înălțimea medie a temperaturii poate fi calculată prin formula:
unde Δtb este diferența mare de temperatură dintre purtătorul de căldură cald și rece (de la un capăt al schimbătorului de căldură); Δtm - diferență de temperatură mai mică (de la celălalt capăt al schimbătorului de căldură).
Cu un flux înainte, Δtb = t "1 - t" 2 și Δtm = t "" 1 - t "" 2 (Fig. 2.). Această formulă este valabilă și pentru contracurent cu singura diferență că pentru cazul în care C1< С2 Δtб = t"1 — t"2 (рис. 2.), а при С1 >C2 Δtb = t "" 1 - t "2 și Δtm = t" 1 - t "" 2.
Diferența medie de temperatură între două medii, calculată prin formula (4), se numește logaritmică medie. cap de temperatură. Forma expresiei se datorează naturii schimbării de temperatură de-a lungul suprafeței de încălzire (dependență curbilinie). Dacă dependența ar fi liniară, atunci capul de temperatură ar trebui determinat ca medie aritmetică (Fig. 3.). Valoarea mediei aritmetice a capului Δtа.av este întotdeauna mai mare decât media logaritmică Δtl.av. Cu toate acestea, în cazurile în care capul de temperatură de-a lungul lungimii schimbătorului de căldură se modifică nesemnificativ, adică condiția Δtb / Δtm< 2, среднюю разность температур можно вычислять как среднеарифметическую:
Media diferenței de temperatură pentru dispozitivele cu flux încrucișat și curent mixt este caracterizată de complexitatea calculelor, prin urmare, pentru o serie dintre cele mai comune scheme, rezultatele soluțiilor sunt de obicei date sub formă de grafice. Isp. Literatură: 1) Fundamentele ingineriei energiei termice, A.M. Litvin, Gosenergoizdat, 1958.2) Teplotekhnika, Bondarev V.A., Protskiy A.E., Grinkevich R.N. Minsk, ed. a II-a, „Școala superioară”, 1976. 3) Tehnica termică, ed. 2, sub redacția generală a. IN Sushkina, Moscova „Metalurgie”, 1973.
Sarcinile de realizare a unui calcul constructiv de shell-and-tube schimbătoare de căldură
PROIECTAREA ECHIPAMENTELOR DE SCHIMB DE CĂLDURĂ
Sarcina calculului de proiectare este de a determina dimensiunile geometrice ale schimbătorului de căldură la modul nominal și performanța termică dată.
Înainte de a începe proiectarea, este necesar să se clarifice datele inițiale și conținutul misiunii, să se studieze condițiile de funcționare și costurile de capital estimate și, pe baza analizei efectuate, să se aleagă proiectarea fundamentală a viitorului aparat.
Pentru calcul, este de preferat să se utilizeze formule teoretice reduse la o formă inginerească, mai degrabă decât empirice, potrivite doar pentru anumite condiții. Un calcul complex și responsabil ar trebui să fie însoțit, sau chiar mai bine, precedat de o estimare grosieră a ordinii valorii dorite. Cel mai adesea, erorile în calcule sunt rezultatul unor ipoteze incorecte, abateri ale metodei de calcul de la cursul real al procesului descris, erori în dimensiunile mărimilor fizice și citiri incorecte ale semnelor de pe instrumentele de calcul.
Atunci când proiectați un aparat, calculul și proiectarea sunt la fel de importante, prin urmare, importanța calculului nu trebuie supraestimată și importanța proiectării nu trebuie subestimată. Utilizarea pe scară largă a standardelor, conditii tehnice(TU) și normals accelerează și ieftinește proiectarea, fabricarea și funcționarea echipamentelor. Toate unitățile de măsură utilizate în proiect trebuie să respecte Sistemul internațional de unități SI.
Costul de proiectare este o fracțiune neglijabilă din costul echipamentului în sine. Prin urmare, nu ar trebui să limitați îmbunătățirea unității atunci când proiectați.
Desenele ar trebui să fie întocmite în strictă „conformitate cu” Sistem unificat documentația de proiectare „(ESKD) și GOST. Trebuie să desenați concis, să nu adăugați dimensiuni inutile și să nu desenați proiecții inutile "
Procedura pentru efectuarea unui calcul constructiv al schimbătoarelor de căldură este următoarea:
1. Clarificați cele tehnologice și circuit termic, în care unul dintre elemente este schimbătorul de căldură considerat.
2. Evaluează valoarea purzărilor, drenajelor, scurgerilor, probelor și altor pierderi și întocmește scheme de căldură și fluxuri de materiale pentru aparatura calculată.
3. Se întocmește bilanțul termic al aparatului, după care se precizează puterea termică, costurile, temperaturile inițiale și finale ale purtătorilor de căldură, proprietățile lor fizico-chimice, toxicitatea și agresivitatea față de materialele structurale.
4. Proiectarea schimbătorului de căldură este determinată în conformitate cu proprietățile tehnologice ale fluidelor de transfer de căldură, iar în funcție de agresivitatea chimică, acestea aleg materiale de construcție pentru fabricarea acestuia.
5. Direcția curentului relativ al substanțelor schimbătoare de căldură este selectată în funcție de proprietățile și temperatura purtătorilor de căldură, de gradul de recuperare a căldurii și de proiectarea schimbătorului de căldură. Fluxul în contracurent al fluidelor de transfer de căldură ar trebui să fie întotdeauna cel mai de dorit atunci când se proiectează un schimbător de căldură nou, deoarece, toate celelalte lucruri fiind egale, contribuie la creșterea producției de căldură. Q sau în scădere suprafata de lucru aparat F.
Dacă, din motive tehnologice, de proiectare sau de amenajare, este imposibilă direcționarea lichidelor de răcire într-un flux în contracurent, este necesar să se depună eforturi pentru mult curent încrucișat cu schimb de căldură pe principiul general al contracurentului. Direcția fluxului de purtători de căldură nu este semnificativă la schimbătoarele de căldură cu modificarea stării de agregare a cel puțin unuia dintre cei doi purtători de căldură.
Direcția de curgere a agenților de încălzire afectează nu numai capacitatea totală de încălzire a aparatului Q, dar și pe o modificare a temperaturii purtătorilor de căldură ∆t 1 și ∆t 2, și o creștere a temperaturii scade cu o capacitate de încălzire constantă. conduce la scăderea consumului de lichide de răcire G 1 și G 2 și a costului energiei pentru transportul acestora.
Atunci când se decide alegerea curentului de răcire în raport cu suprafața de schimb de căldură în timpul spălării exterioare a fasciculului de tuburi, trebuie respectată următoarea regulă: cu raportul Nu / Pr 0,4> 58, cel longitudinal este mai avantajos, iar cu Nu / Pr 0,4<58 – поперечное омывание.
6. Determinați diferența medie de temperatură a purtătorilor de căldură ∆t СР.
7. Pe baza experienței sau cu ajutorul cărților de referință privind transferul de căldură, valorile coeficienților de transfer de căldură pentru fluidele de transfer de căldură sunt estimate aproximativ atât de la cald la perete (a 1), cât și de la perete la frigul (a 2).
8. Determinați rezistența termică a suprafeței de schimb de căldură împreună cu contaminanții de pe ambele părți:
unde d este grosimea fiecărui strat care formează peretele, m; l - coeficientul de conductivitate termică a materialului fiecărui strat, W / (m K):
9. Ținând cont de contaminarea suprafeței, se determină valorile aproximative ale coeficientului de transfer termic k:
pentru perete plat
; (1)
pentru perete cilindric
, (2)
unde d СР, d ВН, d НП - diametre medii, interioare și exterioare ale țevilor, m.
10. După valoarea aproximativă a lui k, se determină valoarea de schiță preliminară a suprafeței de schimb de căldură F ЭС:
. (3)
11. Determinați temperaturile medii ale lichidelor de răcire din aparat. Dacă este posibil să se țină constantă capacitatea termică, atunci temperatura medie a purtătorilor de căldură poate fi determinată prin formula:
în contracurent
; (4)
; (5)
cu flux înainte
; (6)
; (7)
Este suficient, totuși, să se determine temperatura medie a unui purtător de căldură, deoarece temperatura medie a celuilalt este ușor de găsit din egalitate.
(8)
În calculele practice, temperatura medie a lichidului de răcire este adesea determinată ca media aritmetică a valorilor sale inițiale și finale. Această simplificare duce la încălcarea relației (8), ceea ce complică determinarea corectă a temperaturii peretelui. Dacă presupunem că în majoritatea cazurilor k se modifică relativ puțin cu temperatura, inexactitatea în determinarea temperaturii medii a lichidului de răcire afectează rezultatul calculului în mod nesemnificativ. Prin urmare, cu contracurent, se consideră acceptabil să se determine temperatura medie a purtătorului de căldură cu o diferență de temperatură mai mică ca medie aritmetică și temperatura medie a celuilalt purtător de căldură - conform formulei (8). Metoda uneori practicată de determinare a temperaturii medii a lichidului de răcire sub forma logaritmului mediu al temperaturilor sale inițiale și finale este complet nejustificată și duce adesea la erori grave.
12. Valorile densităților r se găsesc din temperaturile medii ale purtătorilor de căldură și din tabelele de căutare, iar apoi volumele secunde ale purtătorilor de căldură
Pentru purtătorii de căldură, a căror densitate variază semnificativ în funcție de temperatură, al doilea volum trebuie determinat din temperaturile inițiale, medii și finale pentru secțiunile corespunzătoare ale schimbătorului de căldură.
13. Selectați viteza lichidului de răcire. Într-un aparat cu carcasă și tub, doar un lichid de răcire poate avea o viteză optimă (de obicei în interiorul țevilor), iar viteza celuilalt (în spațiul shell-and-tube) se obține în funcție de modul în care sunt distribuite țevile. în foaia tubulară. Din starea de turbulență a regimului de curgere a lichidului de răcire și din motive economice, se pot recomanda următoarele valori medii ale vitezei lichidului de răcire:
Cea mai bună metodă de selectare a ratelor agenților de transfer de căldură se bazează pe un studiu de fezabilitate: costul energiei electrice pentru pomparea agentului de transfer de căldură crește odată cu creșterea vitezei, iar costul suprafeței de schimb de căldură scade.
Mărimea vitezei lichidului de răcire afectează coeficientul de transfer de căldură nu numai pentru gaze și lichide, ci și pentru abur. Experimentele de la VTI au arătat că atunci când aburul de condensare este furnizat de jeturi subțiri la o viteză mare, coeficientul de transfer de căldură crește cu un factor de 3 - 10. Odată cu creșterea vitezei vaporilor, pelicula condensului format devine mai subțire și se rupe de suprafață, din cauza căreia rezistența la transferul de căldură de la vapori la perete scade.
Limita superioară a vitezei lichidelor și gazelor este limitată de rezistența hidraulică optimă a aparatului, precum și de erodarea materialului conductei ca urmare a acțiunii curgerii.
Presiunea dinamică a unui jet pe o conductă
(10)
În condensatoarele cu turbină, înălțimea dinamică atinge 300 Pa (la o viteză a aburului de până la 100 m / s), iar în răcitoarele de ulei - 450 Pa (la o viteză a uleiului de aproximativ 1 m / s). Dacă un cap de acest ordin este considerat admisibil pentru curgeri transversale în jurul țevilor de alamă, atunci viteza optimă a lichidului de răcire, m / s, din condițiile de eroziune admisă va fi egală cu (r = 1 / n):
. (11)
Cu debit longitudinal, se poate proceda de la viteza admisibilă de mișcare a apei în țevi de alamă de 2,5 m/s, ceea ce corespunde unei înălțimi dinamice de 3200 Pa. Viteza admisă a aburului sau a gazului, m/s, cu curgere longitudinală în jurul țevilor de alamă sau la deplasarea în țevi va fi:
. (12)
Pentru țevile de oțel, vitezele aburului pot fi selectate mai mari din condițiile de eroziune permise.
14. Selectați direcția fluxului de agenți de transfer de căldură într-unul sau altul spațiu al schimbătorului de căldură. Este mai ușor să se obțină o viteză crescută în interiorul țevilor și, prin urmare, în schimbătoarele de căldură „lichid-lichid”, este mai bine să direcționați purtătorul de căldură cu un coeficient de transfer de căldură mai mic sau un debit scăzut în spațiul conductei; în schimbătoarele de căldură „gaz-lichid”, de obicei lichidul este introdus în spațiul tubului, iar gazul - în spațiul inelar. Lichidul de răcire contaminat trebuie introdus în țevi, iar cel curat - în spațiul inelar, deoarece este ușor de curățat suprafața interioară a țevilor, în special a celor drepte. Lichidele corozive trebuie introduse în conducte. În acest caz, numai capacele și țevile dispozitivului vor avea nevoie de un material sau un strat rezistent la coroziune. Cea mai importantă unitate - corpul dispozitivului - nu se corodează.
Este de preferat să direcționați purtătorul de căldură cu presiune și temperatură ridicată în țevi, ceea ce ajută la reducerea sarcinii mecanice asupra corpului aparatului și la reducerea pierderilor de căldură în mediu. Dimpotrivă, dacă aparatul este proiectat să răcească substanța, atunci este de preferat să direcționați purtătorul de căldură fierbinte în spațiul inelar, deoarece debitul vehiculului de căldură de răcire poate fi redus datorită transferului de căldură către mediu. .
15. Selectați diametrul țevilor și determinați lungimea și numărul acestora. În schimbătoarele de căldură industriale, țevile cu un diametru exterior mai mic de 17 mm sunt rareori utilizate. Cel mai adesea, sunt instalate țevi cu un diametru exterior de 22, 25, 32 și 38 mm (ultimele două dimensiuni se referă la țevi de oțel). Pentru lichidele și gazele contaminate se folosesc țevi cu diametrul exterior de 44,5, 51, 57 și 76 mm. La proiectarea schimbătoarelor de căldură, trebuie avut în vedere că țevile din metale neferoase trebuie utilizate numai în cazuri deosebit de importante.
16. Alegeți metoda de fixare și metoda de rupere a țevilor în tabla tubulară, precum și planificarea secțiunilor pentru deflectoare în foi tubulare și capacele aparatelor cu treceri multiple. Fixarea țevilor în foaia tubulară trebuie să asigure etanșeitatea și rezistența conexiunii, precum și posibilitatea înlocuirii cu ușurință a țevilor defecte. Cea mai comună metodă de asigurare a țevilor în schimbătoarele de căldură industriale este evazarea. Calculul ar trebui să fie însoțit de o verificare a rezistenței foilor tubulare.
Pentru dezvoltarea preliminară a designului, puteți lua grosimea foii tubulare, mm
, (21)
unde C = 10 pentru oțel și C = 20 pentru foile tubulare de cupru.
Pentru procesele la temperatură înaltă sau purtători de căldură foarte fluidi, țevile sunt fixate în foi tubulare prin sudare sau lipire electrică sau cu gaz, cu toate acestea, cu aceste metode, este dificil să se schimbe țevile, iar metodele în sine sunt complexe din punct de vedere tehnologic. În unele cazuri, capetele țevii sunt sigilate în foaia tubulară folosind presetupe.
Defalcarea țevilor pe planul foii tubulare se efectuează după alegerea pasului dintre țevi fie de-a lungul vârfurilor triunghiurilor echilaterale (mănunchi de tuburi rombice), fie de-a lungul cercurilor concentrice (mănunchi de tuburi concentrice). Defalcarea rombică a țevilor de-a lungul perimetrelor hexagoanelor obișnuite cu numărul de hexagoane (cu condiția ca segmentele să fie umplute) este mai avantajoasă decât plasarea de-a lungul cercurilor concentrice.
Treapta dintre centrele țevii t este luată din condițiile de rezistență a foii tubulare nu mai puțin de 1,3 d N. Se pot recomanda, în funcție de diametrul exterior al țevilor d H, următoarele valori ale pasului t:
Într-un schimbător de căldură cu o singură trecere, cu o defalcare rombică a țevilor cu latura hexagonului interior egală cu pasul dintre țevi t și cu numărul de hexagoane înscrise m, numărul total de țevi (ținând cont de o țeavă centrală ) este (Fig. 1):
Fig. 1. Dispunerea foii tubulare.
a - de-a lungul hexagoanelor; b - de-a lungul cercurilor concentrice; c - o punte între conducte.
Numărul de hexagoane pentru amplasarea țevilor
. (22)
Numărul de țevi de pe diagonala celui mai mare hexagon va fi
Când este de dorit să umpleți segmentele dintre marginea foii tubulare și părțile laterale ale hexagonului exterior cu țevi.
Țevile sunt așezate pe cercuri concentrice astfel încât să se mențină pasul radial t, adică. distanța dintre cercuri și aproximativ aceeași pasă între țevile din jurul circumferinței.
Cu un pas radial t, razele cercurilor vor fi:
În consecință, lungimile cercurilor vor fi egale:
c 1 = 2pt; c 2 = 4pt; c 3 = 6pt; … C i = 2pit.
Numărul de țevi dintr-un cerc cu un pas aproximativ egal cu t va fi:
(24)
Numărul de țevi plasate în corpul aparatului cu diametrul interior D B poate fi determinat aproximativ:
când se află la vârfurile triunghiurilor
când sunt poziționate de-a lungul vârfurilor pătratelor
unde j este factorul de umplere al foii tubulare; j = 0,7 ÷ 1,0.
Defalcarea țevilor în pătrate obișnuite este utilizată atunci când fluide de transfer de căldură puternic contaminate sunt utilizate în interior, deoarece o astfel de defalcare face mai ușoară curățarea spațiului inelar.
17. Desenați o schiță a schimbătorului de căldură. În funcție de numărul de curse selectat, se determină tipul de acoperire al aparatului. Conform schiței foii tubulare cu defalcarea aplicată a țevilor și a secțiunilor libere (fără găuri) pentru pereții despărțitori de acoperire, este specificat numărul de țevi în fiecare mișcare, încercând să se obțină egalitatea lor aproximativă. Există mai multe moduri de a distribui conductele de-a lungul pasajelor într-un schimbător de căldură cu treceri multiple. În capacele schimbătoarelor de căldură cu două și patru căi, pasajele pot fi separate prin despărțitori paraleli (Fig. 2- A,b). În figură, liniile continue arată pereții despărțitori în capacul frontal (din partea laterală a admisiei lichidului de răcire în spațiul țevii) și liniile întrerupte - în capacul din spate. Numerele indică succesiunea mișcărilor. În dispozitivele cu patru sau mai multe curse, se utilizează o defalcare a conductelor în sectoare (Fig. 2- v) sau metode mai complexe, combinate de instalare a partițiilor (Fig. 2- G).
Fig. 2. Opțiuni pentru instalarea pereților despărțitori în capac.
Fig. 3. Tipuri de conexiuni ale capacului cu corpul aparatului și conductelor.
Capacele schimbătoarelor de căldură pot fi de diferite forme constructive cu diferite locuri de instalare a conductelor de ramificație. Acoperiți cu o conductă de ramificație, a cărei axă este perpendiculară pe planul conectorului (Fig. 3- A), este incomod prin faptul că îndepărtarea sa din corp este asociată cu demontarea conductei. La îndepărtarea capacului cu o țeavă laterală (Fig. 3- b) este necesar doar deconectarea conductelor de la capac. Partea inferioară detașabilă a capacului colector a (Fig. 3- v) permite inspecția și curățarea aparatului fără a-l separa de conducte, totuși, prezența unei conexiuni suplimentare cu flanșă complică proiectarea aparatului. Dacă faceți un capac cu o conexiune detașabilă deasupra țevilor de ramificație (Fig. 3- G), atunci vă puteți limita la acest singur conector. Cu toate acestea, acest lucru este mai puțin convenabil la schimbarea și extinderea țevilor.
18. În funcție de vitezele selectate ale lichidelor de răcire, care pot fi apropiate de vitezele din aparat, se determină secțiunile de curgere ale duzelor. Dimensiunile lor trebuie să fie coordonate cu dimensiunile conductelor furnizate aparatului. Folosind ecuația de continuitate a debitului, debitul volumetric al lichidului de răcire, m 3 / s, poate fi exprimat ca
. (26)
Secțiunea de curgere a conductei de ramificație, m 2, de unde diametrul țevii de ramificație
de unde diametrul duzei
. (28)
19. Determinați diametrul interior al corpului schimbătorului de căldură D B după formula
, (29)
unde D „este cel mai mare diametru al cercului centrelor țevilor cu o ruptură inelară sau cea mai mare diagonală a unui hexagon la o ruptură rombică a țevilor; m este spațiul inelar dintre țevile exterioare și peretele interior al corpului. .
Pentru dispozitivele cu foi tubulare sudate și prinse între flanșe (fără o cameră plutitoare), se presupune că spațiul inelar m este minim, dar nu mai mic de 6 mm. În unitățile cu cameră plutitoare, spațiul liber este determinat de proiectarea și dimensiunile flanșei camerei plutitoare. În dispozitivele cu deflectoare transversale în spațiul inelar, spațiul inelar este determinat din calculul debitului optim al lichidului de răcire prin acesta (a se vedea punctul 20).
20. Se selectează designul și se determină dimensiunile spațiului inelar, a cărui secțiune transversală în aparatul fără partiții poate fi determinată din egalitate.
. (30)
Viteza lichidului de răcire de-a lungul țevilor spațiului inelar este găsită prin ecuație
. (31)
Modificarea vitezei w; cu toate acestea, este foarte nesemnificativ, poate fi realizat doar prin variarea pasului dintre conducte.
Cu ajutorul deflectoarelor longitudinale paralele cu axele conductelor, este posibil să se creeze o mișcare în contracurent a purtătorilor de căldură și să se mărească viteza unuia dintre ei. Dacă cursele longitudinale devin z, atunci aria de curgere a spațiului inelar va deveni de z ori mai mică; viteza lichidului de răcire va crește de același număr de ori:
. (32)
Deflectoarele longitudinale în schimbătoarele de căldură sunt rareori instalate.
Pereții despărțitori transversali sunt ușor de fabricat și ușor de instalat. Cu ajutorul lor, se realizează o creștere a vitezei și spălarea încrucișată a țevilor cu un lichid de răcire, adică. coeficient de transfer termic crescut. Dimensiunile inelelor și discurilor pentru deflectoare din spațiul inelar trebuie alese astfel încât să se obțină aceeași viteză a lichidului de răcire în trei secțiuni: între țevile din interiorul inelului, între inel și disc în timpul spălării transversale a țevilor și în decalaj inelar dintre corp și disc.
21. Clarificați schița schimbătorului de căldură și dimensiunile de proiectare ale acestuia: lungimea fasciculului de tuburi, numărul de tuburi în fiecare cursă și în întregul aparat, diametrul interior al corpului, secțiunile transversale ale fluxului efectiv ale tubului și spațiu inelar (sau treceri); determinați vitezele corespunzătoare ale lichidelor de răcire; dezvolta unitatile aparatului si detaliile de articulare a acestora.
22. Cunoscând valorile actualizate ale vitezelor și temperaturilor, constantele fizice ale lichidelor de răcire, natura mișcării lor reciproce și dimensiunile canalelor, se determină în final, după formulele cunoscute din viteza de transfer de căldură, valorile a coeficienților de transfer de căldură a și de transfer de căldură k. La determinarea coeficienților de transfer de căldură pentru un vapor de condensare sau un lichid de fierbere, când este necesară cunoașterea sau presetarea temperaturii peretelui și apoi verificarea valorii acceptate, se recomandă utilizarea metodei analitice grafice pentru determinarea coeficientului de transfer termic k.
23. În funcție de capacitatea de încălzire Q, diferența medie de temperatură a purtătorilor de căldură ∆t СР și coeficientul de transfer de căldură k, se determină suprafața de schimb de căldură calculată F P:
. (33)
În cazul în care valoarea calculată a suprafeței F P se dovedește a fi egală cu suprafața proiectată F ES în schiță sau cu 10 - 15% mai mică, determinarea dimensiunilor principale ale aparatului poate fi considerată completă. Dacă se dovedește că F P> F ES, atunci este necesară creșterea suprafeței de schimb de căldură cu 10 - 15% față de cea obținută pe baza calculului termic. Cel mai simplu mod de a mări o suprafață de schiță este de a prelungi mănunchiul de tuburi. În acest caz, toate calculele efectuate vor rămâne corecte, iar calculul de căldură al schimbătorului de căldură poate fi considerat complet. Dacă diferența dintre cea proiectată în schiță și suprafețele calculate se dovedește a fi mai mare de 15%, este necesar să se efectueze din nou calculul termic, stabilind valorile inițiale, ținând cont de rezultatele obținute prin compararea acestora.
24. Se efectuează calculul hidraulic. Rezistența hidraulică totală a schimbătorului de căldură ∆r este determinată de expresia
unde ∆r T este rezistența la frecare împotriva pereților; ∆r М - rezistențe locale; ∆r У - pierderi datorate accelerarii curgerii; ∆r С - rezistența gravitațională.
25. Dacă scăderea de presiune pentru schimbătorul de căldură proiectat este specificată și limitată ca mărime, atunci se clarifică admisibilitatea utilizării proiectării aparatului stabilit prin calcul. Dacă rezistența schimbătorului de căldură o depășește pe cea specificată, este necesar să se schimbe designul sau să pornească mai multe schimbătoare de căldură în paralel, făcând un recalcul, deoarece o modificare a vitezei va atrage după sine o modificare a coeficientului de transfer de căldură și a căldurii necesare. suprafata de schimb.
În funcție de rezistența hidraulică totală calculată a căii, este posibil să se determine puterea, W, necesară pentru deplasarea lichidelor de răcire:
, (35)
unde G este debitul lichidului, kg / s; r este densitatea lichidului de răcire în fața suflantei, kg / m 3; h - eficienta ventilator sau pompă.
Ecuația (35) se aplică atât ventilatoarelor, cât și pompelor.
26. Faceți o alegere a materialelor structurale pentru toate părțile schimbătorului de căldură și calculați rezistența acestora, care poate fi de două tipuri: proiectare și verificare. În calculul de proiectare se determină dimensiunile minime necesare ale elementelor aparatului proiectat. În calculul de verificare, se verifică rezistența elementelor individuale ale aparatului existent și se determină posibilitatea utilizării acestuia în condițiile specifice procesului tehnologic modificat.
27. Desenați designul aparatului; alcătuiți specificațiile; alcătuiți caracteristicile tuturor flanșelor cu indicarea scopului lor, a presiunii de lucru a mediului pompat și a zonei de curgere; determinați masa pieselor și a întregului aparat.
28. Proiectați și selectați materiale pentru izolarea termică a schimbătorului de căldură. Se efectueaza calcule termice si constructive ale termoizolatiei.
29. Se dezvoltă un sistem de monitorizare și reglare automată a procesului tehnologic în schimbătorul de căldură.
30. Selectați elemente de instrumentare și automatizare, dispozitive de închidere și control, supape de siguranță, alimentatoare, separatoare, sifone, rezervoare de alimentare și de scurgere și alte echipamente auxiliare.
31. Proiectați și selectați scări și platforme pentru întreținere, garduri, dispozitive de ridicare și transport, mijloace speciale de întreținere în siguranță și echipamente de stingere a incendiilor.
32. Dacă este necesar, proiectați iluminat local și aer condiționat.
Pagina 1
Calculul de proiectare include determinarea dimensiunii arzătorului la minimul necesar sau la o anumită presiune a gazului, precum și la o anumită reglare și presiune a gazului în fața duzei.
Designul și designul dinților broșelor pentru canapea sunt de obicei aceleași ca și pentru broșele cu mai multe fante. Atunci când lucrați cu broșe pentru canapea, poate fi utilizată o schemă unică sau de grup de straturi de tăiere. Cea mai rațională schemă de aici este o schemă de grup cu numărul de dinți într-un grup de 2 și cu două teșituri unghiulare pe primul dinte, așa cum este indicat în Fig. Ultimul dinte calibrat este de obicei egal cu lungimea de 1 5 t, unde t este pasul dintelui.
Analiza structurală presupune determinarea dimensiunilor tijelor folosind parametri dependenți. Acestea din urmă sunt pur și simplu asociate cu capacități de rulare parțiale ale tijelor.
Calculele constructive sunt efectuate la proiectarea unor noi schimbătoare de căldură.
Calculul constructiv se realizeaza dupa calculul termic al schimbatorului de caldura. Pentru dispozitivele cu carcasă și tub, se rezumă la determinarea numărului sau a lungimii țevilor, plasarea acestora în placa tubulară (ținând cont de numărul de curse) și găsirea dimensiunilor principale (diametru și înălțime) ale dispozitivului. Într-un calcul constructiv se determină și diametrele duzelor îmbinărilor schimbătorului de căldură.
Calculul constructiv constă din următoarele etape.
Calculul constructiv al unui radiator electrodinamic se efectuează după cum urmează.
Calculul constructiv se efectuează în următoarea secvență.
Calculul constructiv se realizeaza dupa calculul termic al schimbatorului de caldura. Pentru dispozitivele cu carcasă și tub, se rezumă la determinarea numărului sau a lungimii țevilor, plasarea acestora în placa tubulară (ținând cont de numărul de curse) și găsirea dimensiunilor principale (diametru și înălțime) ale dispozitivului. Într-un calcul constructiv se determină și diametrele duzelor îmbinărilor schimbătorului de căldură.
Calculul constructiv se realizeaza dupa calculul termic al schimbatorului de caldura. Pentru dispozitivele cu carcasă și tub, se rezumă la determinarea numărului sau a lungimii țevilor, plasarea acestora în placa tubulară (ținând cont de numărul de curse) și găsirea dimensiunilor principale (diametru și înălțime) ale dispozitivului. Într-un calcul constructiv se determină și diametrele duzelor îmbinărilor schimbătorului de căldură.