Кожухотрубный теплообменник для нагревания смеси ацетон - вода до температуры кипения
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:
По назначению:
холодильники;
подогреватели;
испарители;
конденсаторы.
По конструкции:
- изготовленные из труб:
теплообменники «труба в трубе»;
оросительные теплообменники;
погружные змеевиковые;
теплообменники воздушного охлаждения;
из оребренных труб;
кожухотрубчатые теплообменники.
- с неподвижной трубной решеткой;
- с линзовым компенсатором;
- с плавающей головкой;
- с U-образными трубами.
По направлению движения теплоносителя:
прямоточные;
противоточные;
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 +3500С 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
.
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, °С |
Pа>, мм рт. ст.> |
P>в>>, мм рт. ст.> |
П |
|
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
.
Зададимся давлением греющего
пара
МПа. Тогда по [1, табл. LVII]
.
Далее по рис.1.1 находим
,
и
по формулам (1.5), (1.6) и (1.7) соответственно
[2]:
, (1.5)
, (1.6)
. (1.7)
Определим средние температуры
теплоносителей –
и
.
Т. к.
,
то [2]:
, (1.8)
. (1.9)
Определяем температуры стенок
со стороны теплоносителей –
и
по формулам (1.10) и (1.11) [3]:
, (1.10)
. (1.11)
Находим температуру плёнки
конденсата –
по формуле (1.12) [1]:
. (1.12)
1.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ ПРИ СРЕДНИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
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.
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].
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].
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].
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].
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].
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)
Из выражения (1.22) определим
тепловую нагрузку аппарата –
по формуле (1.23):
Вт, (1.23)
где
т/ч
кг/с
(см. задание на проект).
Из формулы (1.22) для расхода греющего пара получаем:
кг/с, (1.24)
где
Дж/кг
[1, табл. LVI].
1.4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОРИЕНТИРОВОЧНОЙ ТЕПЛОПЕРЕДАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ И ПОДБОР НОРМАЛИЗОВАННОЙ КОНСТРУКЦИИ ПО СТАНДАРТАМ
Ориентировочно определяем теплопередающую поверхность по формуле (1.25) [4]:
м2, (1.25)
где
Вт/(
м2·К) –
ориентировочное значение коэффициента
теплопередачи [1, табл. 4.8];
.
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.
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.
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
|
Число труб на один
ход,
|
Длина труб
|
Пов-сть теплообмена
|
|
мм |
Трубы
мм |
Число ходов, |
600 |
120 |
4,0 |
75 |
16 |
300 |
25x2 |
2 |
1.5 УТОЧНЁННЫЙ РАСЧЁТ ТЕПЛОПЕРЕДАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ
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.
Уточняем критерий Рейнольдса для движения холодного теплоносителя по формуле (1.29) [1]:
. (1.29)
Определяем критерий Прандтля
для холодного теплоносителя при
по формуле (1.30) [1]:
, (1.30)
где
Дж/(кг∙К);
Па·с;
Вт/(м·К).
Определяем критерий Прандтля
для холодного теплоносителя при
по формуле (1.31) [1]:
, (1.31)
где
Дж/(кг∙К);
Па·с;
Вт/(м·К).
Определяем критерий Нуссельта для холодного теплоносителя при турбулентном течении жидкости по формуле (1.32) [2]:
, (1.32)
где
[1,
табл. 4.3].
Определяем коэффициент теплоотдачи холодного теплоносителя по формуле (1.33) [1]:
Вт/(м2·К). (1.33)
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].
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
Принимаем
-
температура стенки кожуха;
-
температура поверхности слоя изоляции;
.
Рассчитываем коэффициент теплоотдачи в окружающую среду по приближённому уравнению (1.36) [2]:
Вт/(м2∙К), (1.36)
где
.
Рассчитываем толщину слоя тепловой изоляции по формуле (1.37) [2]:
м
мм, (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.
Рассчитываем объёмный расход (подачу) холодного теплоносителя по формуле (2.1) [5]:
м3/с, (2.1)
где
кг/с;
кг/м3.
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];
.
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)).
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.
Определяем потери давления на трения в трубах по формуле (2.5):
Па, (2.5)
где
м;
м
(рис. I);
Вт/(м·К);
;
м.
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].
Определяем потери давления на поднятие столба жидкости на высоту 10 м по формуле (2.7) [1]:
кожухотрубный теплообменник смесь гидравлический
Па. (2.7)
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 |
|
H, м столба жидкости |
|
|
Электродвигатель |
||
тип |
|
|
|||||
X45/21 |
1,25∙10-2 |
17,3 |
48,3 |
0,60 |
АО2-51-2 |
10 |
0,88 |
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
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.
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.
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
Определяем объём трубного пространства по формуле (3.7):
м3, (3.7)
где
м;
;
.
Определяем объём межтрубного пространства по формуле (3.8):
м3. (3.8)
Определяем массу холодного теплоносителя по формуле (3.9):
кг, (3.9)
где
кг/м3.
Определяем массу корпуса аппарата по формуле (3.10):
кг, (3.10)
где
кг/м3;
м.
Определяем массу труб по формуле (3.11):
кг. (3.11)
Масса всех штуцеров, крышек,
фланцев и трубной решётки составляет
[7]
кг.
Рассчитываем вес всего аппарата по формуле (3.12):
Н. (3.12)
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
|
Число труб на один
ход,
|
Длина труб
|
Пов-сть теплообмена
|
|
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
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.
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.
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.
Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Учебник для химико-технологических вузов. – 8-е изд. перераб. – М.: Химия, 1971. – 784 с., ил.
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.
Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/Под ред. Ю.И. Дытнерского. – М.: Химия, 1983. – 272 с., ил.
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.
Overview
Диаграмма1Лист1
Sheet 1: Диаграмма1

Sheet 2: Лист1
t, °С | Pа, мм рт. ст. | Pв, мм рт. ст. | 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 |