Проект кожухотрубного теплообменного аппарата

Шаг размещения труб в трубной решетке:

t=1,3. 20=26 мм
Принимаем t=26 мм
Внутренний диаметр кожуха:

где ή- коэффициент заполнения трубной решетки; ή=0,6-0,8,

Принимаем Дв= 700 мм
Толщина стенки кожуха:

где
- нормативное допустимое напряжение материала кожуха (сталь 20)
– поправочный коэффициент для взрывопожароопасных сред
– внутренний диаметр кожуха
рм = 0,13 МПа - избыточное давление в межтрубном пространстве
– коэффициент сварного шва для автоматической двухсторонней сварки .
Принимаем .
Скор=1мм=0,001м

Принимаем толщину стенки кожуха с запасом
согласно [5], так как значение δ при заданном диаметре должно быть не менее 6мм.

3.2 Подбор трубной решетки
Толщина трубной решетки:

Принимаем при данном диаметре аппарата Д=700, h=20 мм [5]
3.3 Выбор днища и крышки
Выбираем по ГОСТ 6533-68 эллиптическое отбортованное днище (крышку) с параметрами [5]:
,
,
,
,
,
,
.
3.4 Выбор фланцев для крепления днища и крышки
Выбираем приварные встык фланцы с параметрами [5]:

,
,
,
,
,
,
,
.
3.5 Расчет опор
Определим тип опор (лап):
где z - число опор (лап)
Определим массу цилиндрической обечайки:

где - плотность материала, из которого изготовлена обечайка

Определим массу труб:


Определим массу воды в трубах:


Определим массу конденсата в корпусе, днище аппарата:


Определим массу всего аппарата. Массу неучтенных затрат принимаем 10% от общей массы аппарата, т.е.:


Принимаем число опор z = 3, тогда нагрузка на одну лапу составляет:

Принимаем 3 опоры.
По нагрузке на одну опору подбираем опоры по табл. 5. [5].
Выбираем опоры с допускаемой нагрузкой на лапу 25000 Н.

Рис. 2 – Опора вертикального аппарата: 1 – косынка, 2 – основание

Таблица 5 - Основные размеры- опор вертикальных аппаратов

Допускаемая нагрузка на одну лапу, G, Н Основные размеры, мм L В В1 Н а d S l 1000 80 55 70 125 4 30 15 14 2500 90 65 75 140 6 35 - . 5000 100 75 85 155 - 40 18 10000 110 85 90 170 8 45 - 23 25000 150 120 130 215 - 60 20 30 40000 190 160 170 280 10 80 25 - 60000 230 200 205 350 12 100 - 34 80000 270 240 240 240 14 120 - -
3.7. Расчет штуцеров:
Для воды:

Принимаем стандартный диаметр [5] d=150мм.
для пара:

Принимаем стандартный диаметр d= 500мм.
для конденсата:

Принимаем стандартный диаметр d= 40 мм.
4 . Гидравлический расчет
Расчет необходим для подбора насоса.
Гидравлическое сопротивление ΔР складывается из сопротивления на трение и местные сопротивления:


λ-коэффициент трения

L-длина потока: L=H. i=4. 2=8,
∑ ξ- коэффициент местных сопротивлений в аппарате:
вход в трубное пространство и выход из него
ξ=1. 2=2

Мощность двигателя:
;

Принимаем насос Г2- ОПА





Заключение
Данный курсовой проект представлен пояснительной запиской, рисунками, таблицами, приложениями и чертежами (общий вид аппарата и его сборочные единицы).
В курсовом проекте предусматривается разработка кожухотрубчатого теплообменника для нагревания холодной воды. Горячим теплоносителем для данного аппарата является пар.
В качестве материала для изготовления кожухотрубчатого теплообменника используется нержавеющая сталь. Так как она имеет ряд достоинств, например, высокую пластичность, поэтому широко применяется для изготовления деталей.
Преимуществами кожухотрубчатого теплообменника является простота изготовления, возможность проведения различных технологических процессов, достаточно высокий коэффициент теплопередачи.
В ходе расчета кожухотрубчатого теплообменника была выполнена следующая работа:
- произведен расчет теплообменного аппарата,
- рассмотрена конструкция кожухотрубчатого теплообменника,
- произведен расчет опор и штуцеров,
- определена мощность на перекачивание воды.












Список использованной литературы:
1. Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию. - М.: Химия, 1983.
2. Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1992.
3. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. - Л.: Химия, 1981.
4. Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчёт химической аппаратуры. - Л: «Машиностроение», 1970 .
5.Гнездилова А.И. и др. Конструктивный расчет теплообменных аппаратов. Методические указания. - Вологда – Молочное; ИЦ ВГМХА, 2009 – 43 с.

















6



водяной
пар

вода

2

1

3

Рис. 1 – Одноходовый кожухо-трубчатый теплообменник
1 – греющая камера, 2 – крышка, 3 - днище,
4 - трубные решетки, 5 - трубки

конденсат

тепл.вода

4

5

4

15 0С

∆tб = 45 0С


60 0С

90 0С

60 0С

∆tм = 30 0С


∆tср =

∆tб – ∆tм

ln(∆tб/∆tм)


=

45-30

ln(45/30)

= 40 0С

10000.μ2

d2 ρ2

υ2 =

=

10000. 0,83.10-3

0,016.996

= 0,52 м/с

V2

0,785.d22.υ2

n =

=

15.10-3

0,785.(0,016)2.0,52

= 173

Q

Кmin .∆tср

Fmax =

=

4572,6 .103

800 .40

= 143 м2

Pr2

Prст2

Nu2 = 0,023.Re20,8. Pr20,43.

. εl

(

)

0,25

Nu2. λ2

d2

2 =

=

51,3. 0,644

0,016

= 2065 Вт/(м2 .К)


К =


1


1/1 + ∑(δ/λ) + 1/2

К =


1


1/2065 + 1,863 .10-4 + 1/4725

= 1139 Вт/(м2 .К)



L

dвн

Δр= (λ.


+ ∑ ξ)

υ2ρ

2