Кожухотрубный теплообменник для нагревания смеси ацетон — вода до температуры кипения
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. В нашем случае температура горячего теплоносителя (греющего водяного пара) не изменяется… Читать ещё >
Кожухотрубный теплообменник для нагревания смеси ацетон — вода до температуры кипения (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
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.
- 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
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 пожарои не взрывоопасными хладагентами жидких и газообразных сред. Работают, как правило, в области минусовых температур.
В соответствии с ГОСТ 15 120–79, ГОСТ 15 118–79 и ГОСТ 15 122–79 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 50єС 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.
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 15 122–79.
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.
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 15 122–79 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 низкои высококипящего компонентов соответственно; и — давления насыщенных паров чистых низкои 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. | Pв, мм рт. ст. | П | (из формул 1.1, 1.2 и 1.3) | |
1,00 | |||||
0,90 | |||||
0,75 | |||||
0,65 | |||||
0,54 | |||||
0,47 | |||||
0,38 | |||||
0,29 | |||||
0,25 | |||||
0,13 | |||||
0,08 | |||||
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 (1.22) 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
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 выбираем теплообменник со следующими характеристиками конструкции, удовлетворяющими условиям и (табл. 1.3):
Таблица 1.3 — Характеристики теплообменника по ГОСТ 15 118–79[1]
Внутренний диаметр кожуха, мм | Число труб на один ход, | Длина труб, м | Пов-сть теплообмена, м2 | мм | Трубы мм | Число ходов, | ||
4,0 | 25x2 | |||||||
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) / Втсопротивление 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 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 | 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 округляем до ближайшего большего стандартного значения, т. е. мм.
По табл. 27.1 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 округляем до ближайшего большего стандартного значения, т. е. мм.
По табл. 27.1 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 округляем до ближайшего большего стандартного значения, т. е. мм.
По табл. 27.1 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 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 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 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 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. 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 15 118−79, ГОСТ 15 120–79 и ГОСТ 15 122–79) 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, | ||
4,0 | 25x2 | |||||||
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.