Конструкторское решение и расчет механизма горизонтального кожухотрубчатого теплообменника для конденсации перегретого пара - Курсовая работа

Теплообменники - аппараты, в которых происходит теплообмен между рабочими средами независимо от их технологического или энергетического назначения (подогреватели, выпарные аппараты, конденсаторы, пастеризаторы, испарители и др.). По способу передачи тепла различают теплообменники смешения, в которых рабочие среды непосредственно соприкасаются или перемешиваются, и поверхностные теплообменники - рекуператоры, в которых тепло передается через поверхность нагрева - твердую (металлическую) стенку, разделяющую эти среды. В зависимости от вида рабочих сред различают теплообменники: - жидкостно-жидкостные - при теплообмене между двумя жидкими средами; Водяной пар, как теплоноситель, обладает рядом преимуществ: легкостью транспортировки по трубам и регулирования температуры, высокой интенсивностью теплоотдачи. Коэффициент теплопередачи таких теплообменников невелик, так как жидкость снаружи змеевика движется с малой скоростью или вовсе не движется.Разность температур потоков продукта и охладителя - средний температурный напор - определяется как среднее логарифмическое между большей и меньшей разностями температур теплоносителей на концах аппарата: ?tcр = , ?tcр = = 47,3?С. Определяем соотношение числа труб, n, заданного размера к числу ходов, z, теплообменника n/z = , где n - общее число труб охладителя; Так как коэффициенты теплоотдачи ?1 и ?2, определяющие интенсивность теплообмена между теплоносителями и стенкой, зависят от неизвестных нам температур стенки тст1 и тст2, определяем их методом последовательных приближений. С целью определения коэффициента теплоотдачи от горячей стенки к охлаждающей воде ?2 задаемся в первом приближении Коэффициент теплоотдачи пара, конденсирующегося на пучке горизонтально расположенных труб ?"1 = а??к , где а - коэффициент, для горизонтальных труб а = 0,645;Гидравлическое сопротивление обусловлено сопротивлением трения и местными сопротивлениями, возникающими при изменениях скорости потока. Потери давления ?Р на преодоление сопротивления трения и местных сопротивлений в трубопроводах определяются по формуле: ?Р = 0,5(?L/dэ ??)??2, где ? - коэффициент потерь на трение; В трубном пространстве имеют место следующие местные сопротивления: - входная и выходная камеры (?1 = 1,5); Скорость пара в штуцере на входе в межтрубное пространство ?пш = , где dпш - диаметр штуцера на входе в межтрубное пространство ([1], табл. Число рядов труб, омываемых конденсатом в межтрубном пространстве (округляем до целого числа в большую сторону) m = , m = = 18.Для уменьшения тепловых потерь, создания необходимых условий безопасной работы обслуживающего персонала и защите поверхности от коррозии наружная поверхность теплообменника покрывается слоем изоляции. Толщину тепловой изоляции находим из равенства удельных тепловых потоков через слой изоляции и от поверхности изоляции в окружающую среду. Выбираем в качестве материала для тепловой изоляции совелит, имеющий коэффициент теплопроводности ?и = 0,1 Вт/(м·К). Ввиду незначительного термического сопротивления стенки аппарата по сравнению с термическим сопротивлением изоляции, температуру изоляции со стороны теплообменника тст1 принимаем равной температуре перегретого пара в межтрубном пространстве тст1 = тпп = 90?С.Толщина стенки корпуса воздухоохладителя ?с = PD/(2[?]?) с, где Р - внутреннее давление в корпусе, Р = 0,04 МПА; Принимаем толщину стенки корпуса равной: ?с = 2 мм. Усилие, отрывающее крышку от фланца, Q = PFKP, где Fkp - площадь проекции внутренней поверхности крышки на поперечное сечение аппарата, ограниченной внутренней поверхностью прокладки, Fkp = 0,785Dв2, Fkp = 0,785 • 0,7962 = 0,497 м2; Для обеспечения удельного давления ?у, необходимого для деформирования прокладки и преодоления силы внутреннего давления, стремящегося оторвать крышку от корпуса аппарата, каждый болт должен испытывать усилие: Ро = (N Q)/z, где z - число болтов на фланце, принимаем z = 20; Уравнение прочности болта ? = Ро/fб <?т, где ? - напряжение, возникающее в сечении болта, МПА;На предприятиях к теплообменным аппаратам предъявляются требования безопасности и удобства обслуживания. Аппарат должен быть рассчитан и сооружен с надлежащим запасом прочности, снабжен оградительными устройствами для движущихся частей, предохранительными клапанами, автоматическими выключателями и другими приспособлениями для предотвращения взрывов и аварий. При получении теплообменного аппарата с предприятия-изготовителя, перед вводом его в эксплуатацию необходимо произвести осмотр, проверку комплектности. Для удобства обслуживания управление аппаратом должно производиться из одного пункта, где установлен пульт управления.

СОДЕРЖАНИЕ

Задание на проектирование

Введение

1. Тепловой расчет кожухотрубчатого аппарата

2. Гидравлический расчет кожухотрубчатого аппарата

3. Определение толщины тепловой изоляции

4. Механический расчет кожухотрубчатого аппарата

5. Техника безопасности

Список использованной литературы

1. Бохан В.Н., Калинин Г.Ф., Ершов А.М., Мартышевский В.И., Глазунов Е.А. Проектирование процессов и аппаратов рыбообрабатывающих производств. Учебное пособие. - Мурманск. 1992. - 221 с.: ил. - (МГАРФ).

2. Бохан В.Н., Калинин Ю.Ф. Теплофизические характеристики пищевых продуктов. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию для курсантов и студентов заочной формы обучения по спец. 2709. - Мурманск. 1989. - 74 с. - (МВИМУ).

3. 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. П.Г.Романкова. 10-е изд., перераб. и доп. - Л.: Химия. 1987. - 576 с.

4. Чупахин В.М., Дорменко В.В. Технологическое оборудование рыбообрабатывающих предприятий. - М.: Пищевая промышленность. 1964. - 568 с.

5. Стабников В.Н., Попов В.Д., Лысянский В.М. Процессы и аппараты пищевых производств. - М.: Пищевая промышленность. 1976 - 664 с.

6. Лунин О.Г., Вельтищев В.Н. Теплообменные аппараты пищевых производств. Учебное пособие для вузов. - М.: Агропромиздат. 1987. - 239 с.

Размещено на