Федеральное агентство по образованию РФ
Государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
«Томский политехнический университет»
Химико-технологический факультет
Кафедра ТООС
Группа З5Э31
КОЖУХОТРУБЧАТЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК ДЛЯ НАГРЕВАНИЯ СМЕСИ
АЦЕТОН – ВОДА ДО ТЕМПЕРАТУРЫ КИПЕНИЯ
(вариант № 4)
Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине
«Гидравлика и теплотехника»
Руководитель проекта
доцент Гусева Ж.А.
Исполнитель проекта
студент Кудрявцева Ю.А.
Томск 2007
Федеральное агентство по образованию РФ
Государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
«Томский политехнический университет»
Задание №4
на расчетную индивидуальную работу по дисциплине
“Гидравлика и теплотехника”
Выдано студенту: Кудрявцевой Ю.А.
1.Тема: Расчет теплообменника кожухотрубчатого
2. Срок сдачи законченной работы
3. Исходные данные к заданию:
Мольная доля р-ра по нк - 40%;
Расход - 22 т/ч;
Начальная температура раствора – 22С;
Давление в трубном пространстве – 1,6 ата;
Раствор – ацетон+вода;
Давление греющего водяного пара подобрать самостоятельно.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ
1.1 ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РАСЧЁТ
1.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ ПРИ СРЕДНИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
1.3 ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС
1.4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОРИЕНТИРОВОЧНОЙ ТЕПЛОПЕРЕДАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ И ПОДБОР НОРМАЛИЗОВАННОЙ КОНСТРУКЦИИ ПО СТАНДАРТАМ
1.5 УТОЧНЁННЫЙ РАСЧЁТ ТЕПЛОПЕРЕДАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ
1.6 РАСЧЁТ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ
2. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ
3. КОНСТРУКТИВНО-МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ
3.1 РАСЧЁТ ТОЛЩИНЫ ОБЕЧАЙКИ
3.2 РАСЧЁТ И ПОДБОР ШТУЦЕРОВ
3.3 РАСЧЁТ ТОЛЩИНЫ ТРУБНОЙ РЕШЁТКИ
3.4 РАСЧЁТ ОПОР АППАРАТА
3.5 РАСЧЁТ И ПОДБОР ДНИЩА И КРЫШКИ АППАРАТА
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ВВЕДЕНИЕ
Теплопередача – это наука о процессах распространения теплоты. Различают три различных способа переноса теплоты: теплопроводность, конвекцию и тепловое излучение. В реальных установках теплота передаётся комбинированным путём, однако вклад этих трёх составляющих в общий перенос теплоты неодинаков и определяется многими условиями: природой теплоносителя, агрегатным состоянием, температурным и гидродинамическим условиям и т.д.
В промышленности теплообмен между рабочими телами (теплоносителями) происходит в специально сконструированных аппаратах, которые называются теплообменниками. Они должны отвечать определённым общим требованиям: обладать высокой тепловой производительностью и экономичностью, обеспечивать заданные технологические условия процесса, быть просты по конструкции, компактны, обладать современным техническим и эстетическим дизайном, иметь длительный срок службы, соответствовать требованиям СНИП и ведомственным правилам Госгортехнадзора. Особые требования предъявляются к обеспечению надёжности работы аппаратов, возможности автоматического регулирования режимно-технологических параметров и аварийного отклонения.
В химической технологии теплообменные аппараты довольно широко распространены, применяются в различных производствах легкой и тяжелой промышленности. Для обеспечения того или иного технологического процесса применяются различные типы теплообменных аппаратов. Основную группу теплообменных аппаратов, применяемых в промышленности, составляют поверхностные теплообменники, в которых теплота от горячего теплоносителя передается холодному теплоносителю через разделяющую их стенку. Другую группу составляют теплообменники смешения, в которых теплота передается при непосредственном соприкосновении горячего и холодного теплоносителей.
Теплообменные аппараты классифицируются:
1. По назначению:
а) холодильники;
б) подогреватели;
в) испарители;
г) конденсаторы.
2. По конструкции:
- изготовленные из труб:
а) теплообменники «труба в трубе»;
б) оросительные теплообменники;
в) погружные змеевиковые;
г) теплообменники воздушного охлаждения;
д) из оребренных труб;
е) кожухотрубчатые теплообменники.
- с неподвижной трубной решеткой;
- с линзовым компенсатором;
- с плавающей головкой;
- с U-образными трубами.
3. По направлению движения теплоносителя:
а) прямоточные;
б) противоточные;
в) с перекрестным движением.
Кожухотрубчатые теплообменные аппараты используются для практической реализации таких процессов, как нагревание (охлаждение), конденсация и испарение. Соответственно аппараты называются теплообменниками, холодильниками, конденсаторами и испарителями.
Теплообменники предназначены для проведения процесса теплообмена между теплоносителями, которые не изменяют своего агрегатного состояния в процессе теплообмена: это газо-жидкостные и жидкостно-жидкостные аппараты для проведения процессов охлаждения и нагревания.
Холодильники предназначены для охлаждения водой или другими нетоксичными, не пожаро- и не взрывоопасными хладагентами жидких и газообразных сред. Работают, как правило, в области минусовых температур.
В соответствии с ГОСТ 15120-79, ГОСТ 15118-79 и ГОСТ 15122-79 кожухотрубчатые теплообменники и холодильники изготавливают двух типов: «Н» - с неподвижными трубными решётками и «К» - с компенсатором температурных напряжений на кожухе.
Необходимость использования компенсатора определяется предельно-допустимой разностью температур стенок труб и кожуха, равной 50ºС или сравнительно большой длиной теплообменных труб (более 6м).
Конденсаторы предназначены для конденсации насыщенных паров. Обычно конденсацию осуществляют на наружной поверхности пучка труб в межтрубном пространстве. В химической промышленности для нагревания жидкостей и газов за счёт теплоты конденсации насыщенных паров чаще всего используется насыщенный водяной пар.
Испарители предназначены для проведения процессов испарения жидкости при кипении. При этом жидкость кипит в трубах, а в межтрубное пространство подаётся греющий агент. В соответствии со стандартом, кожухотрубчатые испарители в этом случае могут быть только одноходовыми и вертикального исполнения [4].
Из нашего технического задания (см. выше) следует, что нам надо подобрать кожухотрубчатый теплообменник (подогреватель) для нагревания насыщенным водяным паром смеси этанол-вода до температуры кипения.
Исходя из условий, которые приведены в техническом задании целесообразно назначить теплообменник типа ТНВ (теплообменник с неподвижными трубными решётками, вертикальный) ГОСТ 15122-79.
Т.к. эти теплообменники используются при температуре жидких и газообразных сред от -70 до +3500
С от 0,6 до 16 МПа поверхность теплообмена от 1 до 5000 м2
[1].
Достоинства этого теплообменного аппарата:
а) простота конструкции;
б) непрерывная передача тепла от одного теплоносителя к другому;
в) интенсивный теплообмен.
Недостатки:
а) металлоемкость;
б) температурные деформации;
в) невозможность разборки и чистки трубного пространства.
В итоге для данного процесса необходимо подобрать теплообменник типа ТНВ по ГОСТ 15122-79 и провести для него тепловой, гидравлический и конструктивно-механический расчёты.
1. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ
1.1 ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РАСЧЁТ
В нашем случае температура горячего теплоносителя (греющего водяного пара) не изменяется, а температура холодного теплоносителя (смеси ацетон-вода) увеличивается вдоль поверхности теплопередачи. Зная это, построим температурную диаграмму чистого противотока для нагрева смеси ацетон-вода водяным паром (рис. 1).
Рисунок 1.1
– Температурная диаграмма.
Из рис. 1 видим, что .
На рис.1.1 - температура горячего, начальная и конечная температуры холодного теплоносителей соответственно.
Т.к. (см. задание на курсовой проект), то нам необходимо найти и .
1) Для нахождения конечной температуры холодного теплоносителя построим диаграмму состояния смеси ацетон-вода в координатах (рис. 1.2). Для этого составим таблицу расчёта (табл. 1.1), основываясь на законах [1]:
Рауля
, (1.1)
, (1.2)
и Дальтона
, (1.3)
где - общее давление смеси; , - парциальные давления низко- и высококипящего компонентов соответственно; и - давления насыщенных паров чистых низко- и высококипящего компонентов; - мольная доля низкокипящего компонента.
При построении графика учитываем, что ацетон – низкокипящий компонент, а вода – высококипящий.
Таблица 1.1 - Расчёт для построения графика t-x [1]
| t
|
Pа
|
Pв
|
П
|
(из формул 1.1, 1.2 и 1.3) |
| 70 |
1200 |
200 |
1200 |
1,00 |
| 74 |
1300 |
250 |
0,90 |
|
| 78 |
1500 |
290 |
0,75 |
|
| 82 |
1650 |
370 |
0,65 |
|
| 86 |
1850 |
440 |
0,54 |
|
| 90 |
2000 |
500 |
0,47 |
|
| 94 |
2200 |
600 |
0,38 |
|
| 98 |
2500 |
680 |
0,29 |
|
| 102 |
2650 |
720 |
0,25 |
|
| 106 |
3200 |
900 |
0,13 |
|
| 110 |
3600 |
1000 |
0,08 |
|
| 114 |
4000 |
1200 |
0,00 |
Мольная доля низкокипящего компонента в смеси ацетон-вода – (см. задание на проект).
По рис. 1.2 определяем, что при .
2) Зададимся давлением греющего пара МПа. Тогда по [1, табл. LVII] .
3) Далее по рис.1.1 находим , и по формулам (1.5), (1.6) и (1.7) соответственно [2]:
, (1.5)
, (1.6)
. (1.7)
4) Определим средние температуры теплоносителей – и .
Т. к. , то [2]:
, (1.8)
. (1.9)
5) Определяем температуры стенок со стороны теплоносителей – и по формулам (1.10) и (1.11) [3]:
, (1.10)
. (1.11)
6) Находим температуру плёнки конденсата – по формуле (1.12) [1]:
. (1.12)
1.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ ПРИ СРЕДНИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
1) Определяем теплоёмкость холодного теплоносителя при температуре по формуле (1.13) [1]:
Дж/(кг∙К), (1.13)
где Дж/(кг∙К) и Дж/(кг∙К) – удельные теплоёмкости ацетона и воды соответственно при [1, рис. XI].
Необходимо произвести перерасчёт мольной доли в массовую, а именно по формуле [1]:
,
где г/моль – молярная масса ацетона и г/моль – молярная масса смеси.
2) Определяем плотность холодного теплоносителя при температуре по формуле (1.14) [1]:
кг/м3
, (1.14)
где кг/м3
и кг/м3
– плотности ацетона и воды соответственно при [1, табл. IV].
3) Определяем динамический коэффициент вязкости холодного теплоносителя при температуре по формуле (1.15) [1]:
Па·с, (1.15)
где Па·с и Па·с – динамические коэффициенты вязкости ацетона и воды соответственно при [1, табл. IX].
4) Определяем коэффициент теплопроводности холодного теплоносителя при температуре по формуле (1.16) [1]:
Вт/(м·К), (1.16)
где Вт/(м·К) и Вт/(м·К) – коэффициенты теплопроводности ацетона и воды соответственно при [1, рис. X].
5) Определяем теплоёмкость холодного теплоносителя при температуре по формуле (1.17) [1]:
Дж/(кг∙К), (1.17)
где Дж/(кг∙К) и Дж/(кг∙К) – удельные теплоёмкости ацетона и воды соответственно при [1, рис. XI].
6) Определяем динамический коэффициент вязкости холодного теплоносителя при температуре по формуле (1.18) [1]:
Па·с, (1.18)
где Па·с и Па·с – динамические коэффициенты вязкости ацетона и воды соответственно при [1, табл. IX].
7) Определяем коэффициент теплопроводности холодного теплоносителя при температуре по формуле (1.19) [1]:
Вт/(м·К), (1.19)
где Вт/(м·К) и Вт/(м·К) – коэффициенты теплопроводности ацетона и воды соответственно при [1, рис. X].
1.3 ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС
Составим таблицу теплового баланса для нашего процесса (табл. 1.2):
Таблица 1.2 - Таблица теплового баланса
| Приход (Вт)
|
Расход (Вт)
|
| 1. С горячим теплоносителем: ; 2. С холодным теплоносителем: . |
1. С горячим теплоносителем: ; 2. С холодным теплоносителем: ; 3. Тепловые потери: |
Составляем уравнение теплового баланса:
, (1.20)
или
, (1.21)
где - тепло, отдаваемое горячим теплоносителем;
- тепло, принятое холодным теплоносителем.
Учитывая, что - удельная теплота конденсация водяного пара при и , а , получаем:
, (1.22)
1) Из выражения (1.22) определим тепловую нагрузку аппарата – по формуле (1.23):
Вт, (1.23)
где т/чкг/с (см. задание на проект).
2) Из формулы (1
кг/с, (1.24)
где Дж/кг [1, табл. LVI].
1.4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОРИЕНТИРОВОЧНОЙ ТЕПЛОПЕРЕДАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ И ПОДБОР НОРМАЛИЗОВАННОЙ КОНСТРУКЦИИ ПО СТАНДАРТАМ
1) Ориентировочно определяем теплопередающую поверхность по формуле (1.25) [4]:
м2
, (1.25)
где Вт/( м2
·К) – ориентировочное значение коэффициента теплопередачи [1, табл. 4.8];
.
2) Рассчитываем скорость холодного теплоносителя, обеспечивающую турбулентное течение в трубах (), по формуле (1.26) [1]:
м/с, (1.26)
где м – внутренний диаметр труб;
Па·с;
кг/м3
.
3) Рассчитываем ориентировочное число труб на один ход трубного пространства для обеспечения турбулизации потока холодного теплоносителя по формуле (1.27) [1]:
, (1.27)
где кг/с.
4) По табл. 4.12 [1] выбираем теплообменник со следующими характеристиками конструкции, удовлетворяющими условиям и (табл. 1.3):
Таблица 1.3 - Характеристики теплообменника по ГОСТ 15118-79[1]
| Внутренний диаметр кожуха , мм |
Число труб на один ход, |
Длина труб , м |
Пов-сть теплообмена , м2
|
|
, мм |
Трубы , мм |
Число ходов, |
| 600 |
120 |
4,0 |
75 |
16 |
300 |
25x2 |
2 |
1.5 УТОЧНЁННЫЙ РАСЧЁТ ТЕПЛОПЕРЕДАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ
1) Определяем коэффициент теплоотдачи водяного пара по формуле (1.28) [1]:
Вт/(м2
·К), (1.28)
где - для водяного пара [1];
Вт/(м·К) – коэффициент теплопроводности конденсата пара при [1, табл. XXXIX];
кг/м3
– плотность конденсата пара при ;
Па·с – коэффициент динамической вязкости конденсата пара при [1, табл. XXXIX];
- общее число труб;
кг/с.
2) Уточняем критерий Рейнольдса для движения холодного теплоносителя по формуле (1.29) [1]:
. (1.29)
3) Определяем критерий Прандтля для холодного теплоносителя при по формуле (1.30) [1]:
, (1.30)
где Дж/(кг∙К);
Па·с;
Вт/(м·К).
4) Определяем критерий Прандтля для холодного теплоносителя при по формуле (1.31) [1]:
, (1.31)
где Дж/(кг∙К);
Па·с;
Вт/(м·К).
6) Определяем критерий Нуссельта для холодного теплоносителя при турбулентном течении жидкости по формуле (1.32) [2]:
, (1.32)
где [1, табл. 4.3].
7) Определяем коэффициент теплоотдачи холодного теплоносителя по формуле (1.33) [1]:
Вт/(м2
·К). (1.33)
8) Определяем расчётный коэффициент теплопередачи по формуле (1.34) [1]:
Вт/(м2
∙К), (1.34)
где (м2
∙К) / Вт– сопротивление загрязнений стенки со стороны горячего теплоносителя [1, табл. XXXI];
(м2
∙К) / Вт – сопротивление загрязнений стенки со стороны холодного теплоносителя [1, табл. XXXI];
Вт/(м2
∙К) – коэффициент теплопроводности стенки трубы [1, табл. XXVIII].
9) Уточняем площадь теплопередающей поверхности по формуле (1.35) [1]:
м2
. (1.35)
10) Определяем погрешность расчёта по формуле (1.36) [2]:
. (1.36)
Т. к. , то считаем теплообменник подобранным.
1.6 РАСЧЁТ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ
1) Принимаем - температура стенки кожуха;
- температура поверхности слоя изоляции;
.
2) Рассчитываем коэффициент теплоотдачи в окружающую среду по приближённому уравнению (1.36) [2]:
Вт/(м2
∙К), (1.36)
где .
3) Рассчитываем толщину слоя тепловой изоляции по формуле (1.37) [2]:
ммм, (1.37)
где Вт/(м2
∙К) – коэффициент теплопроводности войлока шерстяного [1, табл. XXVIII].
2. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ
Гидравлический расчёт данного кожухотрубчатого теплообменника заключается в определении затрат энергии на перемещение холодного теплоносителя по трубам и подборе центробежного насоса.
1) Рассчитываем объёмный расход (подачу) холодного теплоносителя по формуле (2.1) [5]:
м3
/с, (2.1)
где кг/с;
кг/м3
.
2) Т. к. , то коэффициент трения рассчитаем по обобщённому уравнению (2.2) [5]:
, (2.2)
где - относительная шероховатость стенок труб, причём мм - абсолютная шероховатость стенок труб [5];
.
3) Определяем скоростное сопротивление трубного пространства движению холодного теплоносителя по формуле (2.3) [1]:
Па, (2.3)
где м/с – скорость движения холодного теплоносителя в трубном пространстве (формула (1.26)).
4) Определяем скоростное сопротивление в штуцерах теплообменника по формуле (2.4) [1]:
Па, (2.4)
где м/с – скорость движения холодного теплоносителя в штуцерах [1];
м – диаметр условного прохода штуцеров к трубному пространству [6, табл. II.8.];
кг/м3
.
5) Определяем потери давления на трения в трубах по формуле (2.5):
Па, (2.5)
где м; м (рис. I);
Вт/(м·К);
;
м.
6) Определяем потери давления на преодоление местных сопротивлений по формуле (2.6) (рис. I):
Па, (2.6)
где - коэффициент сопротивления входной и выходной камер [1];
- коэффициент сопротивления входа и выхода из труб [1];
- коэффициент сопротивления поворота на 180° [1];
- коэффициент сопротивления колена 90° [1, табл. XIII].
7) Определяем потери давления на поднятие столба жидкости на высоту 10 м по формуле (2.7) [1]:
кожухотрубный теплообменник смесь гидравлический
Па. (2.7)
8) Определяем общее гидравлическое сопротивление трубного пространства по формуле (2.8) [1]:
Па. (2.8)
По табл. I.2 [6] выбираем центробежный насос со следующими характеристиками (табл. 2.1):
Таблица 2.1 - Технические характеристики центробежного насоса[6]
| Марка |
,м3
|
H, м столба жидкости |
, 1/с |
|
Электродвигатель |
||
| тип |
, кВт |
|
|||||
| X45/21 |
1,25∙10-2
|
17,3 |
48,3 |
0,60 |
АО2-51-2 |
10 |
0,88 |
9) Рассчитываем потребляемую мощность электродвигателем насоса по формуле (2.9) [5]:
кВт, (2.9)
где - к.п.д. передачи, т.к. вал двигателя непосредственно соединяется с рабочим колесом насоса.
Что удовлетворяет условию и .
3. КОНСТРУКТИВНО-МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ
3.1 РАСЧЁТ ТОЛЩИНЫ ОБЕЧАЙКИ
Выбираем цилиндрическую обечайку, изготовленную из стали Ст3
.
Рассчитаем толщину обечайки по формуле (3.1):
м, (3.1)
где м – внутренний диаметр обечайки;
МПа – внутренне избыточное давление;
МН/м2
– допускаемое напряжение на растяжение для стали Ст3
[6, рис. IV.1];
- коэффициент, учитывающий ослабление обечайки из-за сварного шва;
м – запас на коррозию;
м.
3.2 РАСЧЁТ И ПОДБОР ШТУЦЕРОВ
1) Определяем диаметр условного прохода (внутренний диаметр) штуцеров для подвода горячего теплоносителя (пара) по формуле (3.2) [5]:
м, (3.2)
где м/с [5];
кг/с;
кг/м3
.
По [7] округляем до ближайшего большего стандартного значения, т.е. мм.
По табл. 27.1 [7] выбираем штуцер 25 – 200 – А МН 4579-63, а к нему по табл. 27.2 выбираем фланец типа I мм ГОСТ 1235-67.
2) Определяем диаметр условного прохода (внутренний диаметр) штуцеров для отвода конденсата пара по формуле (3.3) [5]:
м, (3.3)
где м/с [5];
кг/с;
кг/м3
.
По [7] округляем до ближайшего большего стандартного значения, т.е. мм.
По табл. 27.1 [7] выбираем штуцер 25 – 100 – А МН 4579-63, а к нему по табл. 27.2 выбираем фланец типа I мм ГОСТ 1235-67.
3) Определяем диаметр условного прохода (внутренний диаметр) штуцеров для подвода и отвода холодного теплоносителя по формуле (3.4) [5]:
м, (3.4)
где м/с [5];
кг/с;
кг/м3
.
По [7] округляем до ближайшего большего стандартного значения, т.е. мм.
По табл. 27.1 [7] выбираем штуцер 1,6 – 150 – А МН 4579-63, а к нему по табл. 27.2 выбираем фланец типа I мм ГОСТ 1235-67.
3.3 РАСЧЁТ ТОЛЩИНЫ ТРУБНОЙ РЕШЁТКИ
В среднем толщина трубной решётки составляет от 15 до 35 мм.
Толщину трубной решётки рассчитываем ориентировочно по формуле (3.5) [5]:
м, (3.5)
где м.
Принимаем по [7] мм.
Причём, шаг между трубами рассчитываем по формуле (3.6) [6]:
м. (3.6)
Трубы в трубной решётке размещают по вершинам равносторонних треугольников, закрепляя их развальцовкой.
При этом число труб на диаметре решётки определим по общему числу труб:
,
где .
3.4 РАСЧЁТ ОПОР АППАРАТА
1) Определяем объём трубного пространства по формуле (3.7):
м3
, (3.7)
где м;
;
.
2) Определяем объём межтрубного пространства по формуле (3.8):
м3
. (3.8)
3) Определяем массу холодного теплоносителя по формуле (3.9):
кг, (3.9)
где кг/м3
.
4) Определяем массу корпуса аппарата по формуле (3.10):
кг, (3.10)
где кг/м3
;
м.
5) Определяем массу труб по формуле (3.11):
кг. (3.11)
6) Масса всех штуцеров, крышек, фланцев и трубной решётки составляет [7] кг.
7) Рассчитываем вес всего аппарата по формуле (3.12):
Н. (3.12)
8) Т. к. всего у нас четыре опоры, то вес, приходящий на одну опору определим по формуле (3.13):
Н. (3.13)
По табл. 29.2 [7] подбираем стандартные стальные опоры к корпусу аппарата (OB – II – Б – 400 – 6 OH).
3.5 РАСЧЁТ И ПОДБОР ДНИЩА И КРЫШКИ АППАРАТА
Для данного аппарата подбираем по табл. 16.1 [7] два стандартных эллиптических отбортованных стальных днища типа: днище ГОСТ 6533 – 68. Причём толщину днищ выбираем в соответствии с толщиной обечайки.
Для днищ по табл. 21.9. [7] подбираем цельные фланцы типа I мм ГОСТ 1235-67.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
По данному курсовому проекту были произведены тепловой, гидравлический и конструктивно-механический расчёты теплообменного аппарата (подогревателя), необходимого для нагревания смеси ацетон-вода до температуры кипения насыщенным водяным паром.
Вследствие чего по стандартным каталогам (ГОСТ 15118-79, ГОСТ 15120-79 и ГОСТ 15122-79) был выбран кожухотрубчатый вертикальный теплообменник с неподвижными трубными решётками со следующими основными характеристиками [1]:
| Внутренний диаметр кожуха , мм |
Число труб на один ход, |
Длина труб , м |
Пов-сть теплообмена , м2
|
|
, мм |
Трубы , мм |
Число ходов, |
| 600 |
120 |
4,0 |
75 |
16 |
300 |
25x2 |
2 |
Рассчитана тепловая изоляция для него: мм – материал: шерстяной войлок.
Для подачи холодного теплоносителя (смесь: ацетон-вода) в аппарат подобран центробежный насос марки Х45/21
.
Также подобраны диаметры штуцеров для данного теплообменного аппарата:
· для ввода насыщенного водяного пара – 0,2 м;
· для отвода конденсата – 0,1 м;
· для ввода и отвода смеси ацетон-вода – 0,15 м.
В данном теплообменнике трубы, изготовленные из стали Ст3, расположены по вершинам равносторонних треугольников и закреплены в трубной решётке развальцовкой.
В месте подачи насыщенного водяного пара и отвода конденсата прикреплены два отбойника для предотвращения эрозии и износа труб.
Теплообменник установлен на четыре опоры типа OB – II – Б – 400 – 6 OH.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Учебное пособие для вузов/Под ред. чл.-корр. АН СССР П.Г. Романкова. – 10-е изд., перераб. и доп. – Л.: Химия, 1987. – 576 с., ил.
2. Методические указания к курсовому проектированию для студентов химико-технологического и заочного энерго-механического факультетов в 2-х частях. – Ч. I. Тепловой расчёт/Гусев В.П., Гусева Ж.А. – Томск: ТПУ, 1996. – 42 с.
3. Кожухотрубный теплообменник. Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов всех специальностей химико-технологического факультета/А.Г. Пьянков, В.В. Тихонов. – Томск: ТПУ, 2005. – 24 с.
4. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Учебник для химико-технологических вузов. – 8-е изд. перераб. – М.: Химия, 1971. – 784 с., ил.
5. Методические указания к курсовому проектированию для студентов химико-технологического и заочного энерго-механического факультетов в 2-х частях. – Ч. II. Гидравлический и конструктивно-механический расчёты/Гусев В.П., Гусева Ж.А. – Томск: ТПУ, 1996. – 32 с.
6. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/Под ред. Ю.И. Дытнерского. – М.: Химия, 1983. – 272 с., ил.
7. Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчёта химической аппаратуры. Справочник/Под ред. инж. Н.Н. Логинова. – 2-е изд. перераб. и доп. – Л.: Машиностроение, 1970. – 752 с., ил.