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

(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 .

    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/чкг/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 , 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

    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]:

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.

    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

,м3/с

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

    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 , 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

    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

Диаграмма1
Лист1

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