Реферати українською » Промышленность, производство » Проектування теплообмінного апарату


Реферат Проектування теплообмінного апарату

Міністерство освіти і науки Російської Федерації

Федеральне агентство за освітою

>Южно-Уральский державний університет

Кафедра промислової теплоенергетики


>Пояснительная записка

до курсовому проекту

з дисципліни “>Тепломассообменное устаткування промислових підприємств”

Еге - 330. 0000. 000. 00. ПЗ

 

>Нормоконтролер: Керівник:

Шашкін У. Ю. Шашкін У. Ю.

“____” __________2009 р. “____” _________2009 р.

>Виполнил:

Студент групиЭ-330

___________Нафтолин О.Ю.

“____” __________2009 р.

 


Челябінськ

2009


Анотація

>ЛожкинаЭ.А. Проектування теплообмінного апарату.- Челябінськ:ЮУрГУ, Еге, 2009, ??з. Бібліографія літератури – 3 найменування. 1 лист креслення ф. А1.

Цей проект містить теплової конструктивний,компоновочний, гідравлічний іпрочностной розрахунки горизонтальногокожухотрубного теплообмінного апарату типу ОГ. Через війну розрахунків було визначено теплові й захопити основні конструктивні характеристики теплообмінного апарату, гідравлічні втрати у процесі водяного тракту


>СОДЕРЖАНИЕ

Запровадження

1. Тепловий конструктивний ікомпоновочний розрахунки

2.Гидравлический розрахунок

3.Прочностной розрахунок

Укладання

Література


Запровадження

>Горизонтальний охолоджувач ОГ зварноїчетирехкорпусной з діаметром трубок 22/26 мм призначений для охолодження конденсату і підігріву хімічно очищеної води.

Цей тип охолоджувачів може бути встановлений для турбін типуВК-50-1,ВК-50-4.

>Горизонтальний охолоджувач єтеплообменний апарат, що з чотирьох корпусів, кожен із якого єкожухотрубчатой системою. У трубної системі теплоносій робить один хід, амежтрубном просторі другий теплоносій робить два ходу, при цьому між трубками встановлено перегородка, яка ділить порожнинумежтрубного простору на рівні камери.Теплоносители у системі апарату протікають за принципомпротивотока.

>Теплоносители становлять систему «>жидкость-жидкость»

Цейтеплообменний апарат встановлюється двома опорах.


1. Тепловий ікомпоновочний розрахунки

 

1)  >Определим кінцеву температуруохлаждаемой середовища:

>Уравнение теплового балансу:

>Q1·>=Q2=>Q; (1-1)

>Q1=G1·з1· (>t-t) – теплота віддана першим теплоносієм, (1-2)

>Q2=G2·з2· (>t-t) – теплота сприйнята другимтеплоносителем,(1-3)

Вирішуючи дані рівняння, спільно визначаємо кінцеву температуруохлаждаемой середовища:

>t=t - ; (1-4)

Середні температури обох теплоносіїв:

>t>2ср===>55С,теплоемкость при даної температурі з2=4,1825;

Приймаємо температуру гарячого теплоносія рівної52С,

>t>1ср===>66С,теплоемкость при даної температурі з1=4,1811;

ККД теплообмінника:=0,98

>t=80С–=52,4С- початкове припущення вірно;

>Теплопередача втеплообменнике:

>Q=(90·1000/3600) ·4,177· (70-40)=3133 кВт;

2)  Параметри середовищ:

Вода за нормальної температуриt=52С:

>=987,12 - щільність рідини,

>=0,65 - коефіцієнт теплопровідності,

>=0,540·10-6  - коефіцієнткинематической в'язкості,

>Pr=3,4 – критерійПрандтля;

Вода за нормальної температури =70С:

>=977,8 - щільність рідини,        

>=0,668 - коефіцієнт теплопровідності,

>=0,415·10-6  - коефіцієнткинематической в'язкості,

>Pr=2,58 – критерійПрандтля;

3)  Визначення швидкостей:

Спочатку визначимо число трубок у першому ході, при цьому задамося швидкістю охолоджувальної води в трубках. По п. 1.3 (>Рекомендуемие швидкості теплоносіїв) [1]2=1-3 м/с. Приймаємо2=2 м/с.:

                                                                     (1-5)

 прим.

>Т.к. наштеплообменний апарат 4-х секційний => загальна кількість труб переважають у всіх секціях одно:

 (деZ=4) (1-6)

Відстань між осями труб вибираємо по зовнішньому діаметру труби:

[1]                                                                           (1-7)

Внутрішній діаметр корпусу багатоходового апарату дорівнює:

 (де-коеффициент заповнення трубної грати) (1-8)

>=0,6-0,8. Приймаємо=0,6=>м

>Определим швидкість теплоносія викликаного вмежтрубном просторі. І тому скористаємося рівнянням нерозривність:

 (де - площамежтрубного простору) (1-9)

Спочатку знайдемо, ця площа дорівнює:

==

Отже, з рівняння нерозривність => Що

4) Визначення коефіцієнта тепловіддачі при перебігу рідини в трубах:

>Re>ж2= - критерійРейнольдса, (1-10)

>Re>ж2=;

>Nu2=0,021· (>Reж)0,8· (>Prж)0,43 (1-11) – числоНуссельта, (деPrс- числоПрандтля за нормальної температури внутрішньої стінки труби, тобто. приtс=70-52=18С);

>Prс=5,02;

>Nu2=0,021· (81482)0,8· (3,4)0,43·;

>2=- коефіцієнт тепловіддачі від стінки до середовища, (1-12)

 ;


5) Визначення коефіцієнта тепловіддачі вмежтрубном просторі:

При подовжньомуомивании пучків труб вмежтрубном просторікожухотрубчатих апаратів за визначальний розмір приймають еквівалентний діаметр, що з урахуванням периметра корпусу апарату дорівнює:

                                                                                 (1-13)

деDвн - внутрішній діаметр кожуха;m - кількість труб щодо одного пучку;

>dн - зовнішнє діаметр труб;

 м

>Re>ж1=- критерійРейнольдса,

>Re>ж1=

>Nu1=Nu>тр·1,1· ()0,1 (1-14) – числоНуссельта при подовжньомуомивании трубного пучка, деNu>тр–числоНуссельта при перебігу в трубах,

>Nuтр=0,021· (>Reж)0,8· (>Prж)0,43  (1-15)– числоНуссельта, ( деPrс- числоПрандтля за нормальної температури стінки труби, тобто. приtс=70-52=18С);

>Prс=5,02;

>Nu>тр=0,021· (67663)0,8· (2,58)0,43196;

>Nu1=196·1,1·=223;

>1=- коефіцієнт тепловіддачі від стінки до середовища,

>1==4137,9 .

 

6) Визначення коефіцієнта теплопередачі:

 

До =, (1-16)

Rіз=0,00017 по табл. 1.3 [1]

Матеріал трубокст20з=57,

До =;

7) Температурний натиск:

Схема течії теплоносіїв втеплообменнике -противоток.

>t>прт=,                                                                                   (1-17)

>t>прт==>29°С,

 

8) Тепловий натиск:

>q=k·t, (1-18)

>q=1753,5·29°С=51.

9) Площа поверхні нагріву:

 

F=, (1-19)

>F==61 м2,

 

10) Довжина труб лише у секції:

 

l=, (1-20)

>l==5,5 м;


2. >Гидравлический розрахунок

Повні гідравлічні втрати теплообмінника:

>Р=Ртр +>Рм+Рус+Рс, (2-1)

Оскільки вода – краплинна рідина, тоРус<<Ртр +>Рм, томуРус не враховуємо, як і теплообмінник не повідомляється з атмосферою, томуРс=0.

У результаті повні гідравлічні втрати:

>Р=Ртр +>Рм. (2-2)

1) Гідравлічні втрати у процесіХОВ:

а) втрати на тертя:

>Ртр1 =(>+)·, (2-3)

Dе=>d>вн=0.022 м,

Поправка незначна. Оскільки трубки виконані з матеріалуСт20, то шорсткість труб=0.1мм.

,Re=71197 – турбулентний режим течії,

>15<Re<560 - область змішаного тертя, отже

>1=0.11·+, (2-4)


>1=0.11·+=0.0299,

>Ртр1 =0.0299·=15.35кПа,

б) місцеві втрати:

>Рм=м·, (2-5)

Значення коефіцієнтів місцевих опорів які мають місце у цьомутеплообменнике зазначені у таблиці 2.3 [1].

У разі в трубної системі теплоносій, потрапляючи у вхідну камеру теплообмінника, далі входить у трубки першої секції, потім виходить із трубок першої секції і з поворотом на180 переміщається на другу секції, де відбуваються самі процеси, потім також третя і четверта секції, потім йде вихідна камера і теплоносій виходить із теплообмінника. У результаті:

>м=2·1,5+4·1+4·1+3·2,5=18.5,

>Рм==36.7кПа,

У результаті повні втрати поХОВ:

1=15.35+36.7=52.05кПа.

2) Гідравлічні втрати у процесі конденсату:

а) втрати на тертя:

>Ртр2=(>2+>)·, (2-6)

 - еквівалентний діаметр, (2-7)

Площа перерізумежтрубного простору, де протікає теплоносій      

F=, (2-8)

>F==0.015 м2,

Рдив= - змочений периметр, (2-9)

Рдив==1,99 м,

>dе==>0.03м

Поправка незначна,

Оскільки трубки виконані з матеріалуСт20, то шорсткість труб=0.1мм.

=300,

>Re>ж2=47711– турбулентний режим течії,

>15<Re<560 - область змішаного тертя, отже

>2=0.11· (+),                                                                              (2-10)

>2=0.11· (+)=0.029,

>тр2 =0.029·=0,8кПа,

б) місцеві втрати:

>Рм=м·, (2-11)

Значення коефіцієнтів місцевих опорів які мають місце у цьомутеплообменнике зазначені у таблиці 2.3 [1].

>Теплоноситель вступає умежтрубное простір під час першого секцію, де робить два ходу з поворотом на180, далі переходить на другу секцію, де робить аналогічні операції, також у третій, і четвертої секціях, потім виходить із теплообмінника.

>м=8·2+4·1.5+4·1=26,

 >Рм==3,85кПа,

У результаті повні втрати поконденсату:

>Р=0,8 +3,85 =4.65кПа.


3. >Прочностной розрахунок

Матеріал кожуха, труб, трубної ґрати та інших елементів апарату виконані зСт20. Для даного діапазону температур:

>s*>доп=>100МПа- номінальнедопускаемое напруга

[>s]=s*>доп*hдо;                                                                                             (3-1)

hдо=>1-поправочний коефіцієнт;

[>s]=110МПа;

1)Цилиндрический кожух.

Визначення товщини стінки у місцях завантаженим тиском 11ата, тобто не від виходу з трубної ґрати одного корпусу до входу в трубну грати іншого корпусу:

На ділянці водяного тракту внутрішній діаметр приймаємо, рівним:

D>в1=Dвхв+5, мм;

Dвхв=200 мм

D>в1=>200мм+5мм=205мм;

>Расчетная товщина стінки:

>d>р1=;                                                                               (3-2)

jсв=>1-коеффициент міцності, враховує ослаблення циліндрасварним швом по табл. 3.2 [1];

>d>р1==11 мм; (3-3)


Конструктивна товщина стінки, приймається з умови:

>d>к1>d>р1+З,

>С=2мм-поправка на корозію стінки під впливом середовищаомивающей її, приймаємо:

>d>к1=>13мм.

                                                                                  (3-4)

Визначення товщини стінки кожуха вмежтрубном просторі при тиску3.5ата:

D>в2=220 мм - внутрішній діаметр кожуха;

>d>р2= -расчетная товщина стінки кожуха; (3-5)

jсв=>1-коеффициент міцності, враховує ослаблення циліндрасварним швом по табл. 3.2 [1];

>d>р2==4 мм;

Конструктивна товщина стінки, приймається з умови:

>d>к2>d>р2+З;

>С=3мм-поправка на корозію стінки під впливом середовищаомивающей її, приймаємо

>d>к2=7 мм.

                                                                 (3-6)

2) Пласкі днища і кришки.

а) Товщина днища чи кришки, навантажені тиском 11ата, визначається за такою формулою:

                                                                      (3-7)

Де значення До і розрахункового діаметра DR1 залежно від конструкціїднищ і кришок приймаються по табл. 3.3 [1]

>K=0.45 і DR1=DB1=205 мм (тип 4).

Коефіцієнт ослаблення До0 днища чи кришки отворами залежно від характеру розташування отворів в днище (кришці): без отворів До0=1

Конструктивна товщина днища чи кришки приймається з умови:

>d1>d>1р+З;

>С=1мм-поправка на корозію стінки під впливом середовищаомивающей її, приймаємо

>d1=30 мм.

>Допускаемое тиск на пласке днище чи кришку визначається за такою формулою:

                                                                (3-8)

Де Дор – поправочний коефіцієнт

                                                                    (3-9)

б) Товщина днища чи кришки, навантажені тиском 3,5ата, визначається за такою формулою:

                                                                      (3-10)

Де значення До і розрахункового діаметра DR2 залежно від конструкціїднищ і кришок приймаються по табл. 3.3 [1]

>K=0.45 і DR2=DB2=220 мм (тип 4).

Коефіцієнт ослаблення До0 днища чи кришки отворами залежно від характеру розташування отворів в днище (кришці): без отворів До0=1

Конструктивна товщина днища чи кришки приймається з умови:

>d2>d>2р+З;

>С=1мм-поправка на корозію стінки під впливом середовищаомивающей її, приймаємо

>d2=18,6 мм.

>Допускаемое тиск на пласке днище чи кришку визначається за такою формулою:

                                                                    (3-11)

3) Розрахунок трубних решіток.

Для теплообмінних апаратів з плаваючою голівкою товщина нерухомій трубної грати визначається за такою формулою

                                                                 (3-12)

де D>с.п. – середній діаметр прокладкифланцевого сполуки, м;

Р =max{|Pм|; |>Pт|; |>Pм –Pм|}, тобто Р =11106Па.

Значимість D>с.п. приймаю 0,22 м.

Тоді

.


Укладання

>кожухотрубнийтеплообменний апарат

У цьому курсової роботі ми ознайомилися із основою розрахункутепломассобменного устаткування.

У результаті розрахунку визначено конструктивні розміри і параметри. У результаті ми маємо: число трубок у кожному зкорпусов-132 прим., довжина кожної трубки – 5,7 м, товщина стінки кожуха – 7 мм, товщина днища – 18,6 мм, товщина трубних решіток – 20 мм, площа поверхні нагріву – 64 м2

Загальні втрати від тиску, зумовлені гідравлічними опорами водяного тракту, становлять для конденсату 51,4кПа, а хімічно очищеної води 42,55кПа.


Література

1.СтепанцоваЛ.Г. Розрахунок і проектування теплообмінних апаратів: навчальних посібників за курсом «Промисловітепломассообменние процеси та установки». – Челябінськ:ЮУрГУ, 1985

2.КраснощековЕ.А.Сукомел О.С. Задачника потеплопередаче. – М.: Енергія, 1980

3.Бакластов А.М., Горбенко В.А. Промисловітепломассообменние процеси та установки. – М.:Энергоатомиздат, 1986


Схожі реферати:

Навігація