Кожухотрубный теплообменник для нагревания смеси ацетон - вода до температуры кипения

- вода до температуры кипения" width="43" height="18" align="BOTTOM" border="0" />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.

Размещено на