Тепловой баланс, гидравлический расчет кожухотрубчатого теплообменника, тепловая нагрузка аппарата. Расчет площади теплообменника и подбор коэффициентов теплопередачи. Расчет параметров и суммарная площадь для трубного и межтрубного пространства.
Аннотация к работе
Теплообменные аппараты используют для нагрева, испарения, конденсации, охлаждения, кристаллизации, плавления и затвердевания, участвующих в процессе продуктов, а также как парогенераторы или котлы-утилизаторы. Среды, используемые для подвода или отвода, тепла называются теплоносителями и хладагентами. Водяной пар как теплоноситель используется главным образом в насыщенном состоянии - как высокого давления, так и отработанный от паровых машин и насосов. Кожухотрубчатые теплообменники изготовляют с поверхностью теплообмены 11-350 м2 для работы под давлением 2-25 атм. Теплообменники этого типа экономичны и имеют минимальное число соединений на прокладках.В межтрубном пространстве находится толуол (т.к. он - более чистое вещество), в трубном - оборотная вода (как более грязное вещество).Q - общая тепловая нагрузка конденсатора количество тепла при конденсации насыщенных паров температура на выходе из теплообменника (примем для оборотной воды 350С) температура на входе в теплообменник (задано для оборотной воды 150С)Площадь конденсации Fконд: Задаемся коэффициентом теплопередачи Кконд = 300 (по табл. Площадь охлаждения Fохл: Задаемся коэффициентом теплопередачи Кохл = 300В соответствии с таблицей 4.12 [1] соотношение n/z принимает наиболее близкое значение к заданному у холодильников-конденсаторов с диаметром кожуха D = 600 мм, диаметром труб 25х2 мм, числом ходов z = 4 и общим числом труб n = 206: Выбираем по ГОСТ 15121-79 кожухотрубчатый холодильник-конденсатор: · F = 32 м2 · sсеч. одного хода по трубам = 0,018 м2 5.1 Расчет параметров для трубного пространства (оборотная вода) Критерий Рейнольдса: Gводы - массовый расход воды, кг/с Критерий Нуссельта: Коэффициент теплоотдачи для воды: где - определяющий линейный размер (), мЗапас по теплообмену:8.1 Рассчет гидравлического сопротивления для трубного пространства (оборотная вода) Скорость движения воды в трубах: где - расход оборотной воды, кг/с Гидравлическое сопротивление воды в трубном пространстве: 8.2 Рассчет гидравлического сопротивления для межтрубного пространства (конденсация паров) Число рядов труб, омываемых потоком в межтрубном пространстве: Число сегментных перегородок: (по табл. Скорость потока в наиболее узком сечении межтрубного пространства: Гидравлическое сопротивление толуола в межтрубном пространстве: 8.3 Рассчет гидравлического сопротивления для межтрубного пространства (конденсат)9.1 Расчет толщины обечайки Принимаем толщину обечайки 8 мм где D - наружный или внутренний диаметр обечайки, м p - внутреннее избыточное давление, МПА коэффициент, учитывающий ослабление обечайки изза сварного шва, (для стали =1, т.к.
8.1 РАССЧЕТ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ДЛЯ ТРУБНОГО ПРОСТРАНСТВА (ОБОРОТНАЯ ВОДА)
8.2 РАССЧЕТ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ДЛЯ МЕЖТРУБНОГО ПРОСТРАНСТВА (КОНДЕНСАЦИЯ ПАРОВ)
8.3 РАССЧЕТ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ДЛЯ МЕЖТРУБНОГО ПРОСТРАНСТВА (КОНДЕНСАТ)
9. МЕХАНИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ кожухотрубчатый теплообменник гидравлический тепловой
Введение
Теплообменные аппараты являются составной частью практически всех технологических установок на нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах. Теплообменные аппараты используют для нагрева, испарения, конденсации, охлаждения, кристаллизации, плавления и затвердевания, участвующих в процессе продуктов, а также как парогенераторы или котлы-утилизаторы.
Среды, используемые для подвода или отвода, тепла называются теплоносителями и хладагентами. В качестве теплоносителей могут быть применены нагретые газообразные, жидкие или твердые вещества. Водяной пар как теплоноситель используется главным образом в насыщенном состоянии - как высокого давления, так и отработанный от паровых машин и насосов.
Кожухотрубчатые теплообменники изготовляют с поверхностью теплообмены 11-350 м2 для работы под давлением 2-25 атм. Трубные пучки выполняют из стальных трубок диаметром 20 или 25 мм и длиной 2-6 м. Теплообменники этого типа экономичны и имеют минимальное число соединений на прокладках. Основным недостатком таких аппаратов является невозможность механической очистки межтрубного пространства
По способу монтажа различают вертикальные, горизонтальные и наклонные теплообменные аппараты. Вертикальные теплообменники занимают меньше места, но они менее удобны при очистке. На нефтеперерабатывающих заводах наибольшее распространение получили горизонтальные теплообменники.
Основные конструкции и параметры теплообменных аппаратов
Кожухотрубчатые теплообменники.
Кожухотрубчатые теплообменники - наиболее распространенный тип теплообменной аппаратуры. Они могут использоваться в качестве холодильников, конденсаторов и испарителей. По конструкции такие теплообменники представляют собой полую емкость цилиндрической формы, называемой кожухом, внутри которой расположен пучок от нескольких десятков до нескольких тысяч труб, называемых теплообменными трубами. Трубы своими концами герметично закреплены в основаниях, называемых трубными решетками и образуют, таким образом, трубное пространство теплообменника. Остальное пространство теплообменника называют межтрубным. Горячий и холодный теплоносители подаются, соответственно, в межтрубное и трубное пространства, прямотоком или противотоком. Теплообмен происходит через стенки теплообменных труб. Такие теплообменники могут быть одно-, двух-, четырех - и шестиходовыми, устанавливаться горизонтально или вертикально. Поверхность теплообмена их может быть до 1000 м2.
Вывод
По ГОСТУ 15121-79 рассчитан и запроектирован кожухотрубчатый конденсатор-холодильник для насыщенных паров толуола
Параметры кожухотрубчатого конденсатора: · площадь поверхности теплообмена
· запас по поверхности теплообмена
· диаметр кожуха
· число ходов
· трубы 25*2 мм
· длина труб
· число труб
· тепловая нагрузка
· масса
Параметры паров толуола (межтрубное пространство): Расход
Температура на входе
Температура на выходе
Гидравлическое сопротивление конденсата
Гидравлическое сопротивление пара
Параметры оборотной воды (трубное пространство): Расход
Температура на входе
Температура на выходе
Гидравлическое сопротивление воды
Список литературы
1. Примеры и задачи курсу процессов и аппаратов химической технологии. К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков: М.: ООО «РУСМЕДИАКОНСАЛТ», 2004. - 576 с.
2. Основные процессы и аппараты химической технологи. Пособие по проектированию. Под ред. Ю.И. Дытнерского, 3-е изд., стереотипное. М.: ООО ИД «Альянс», 2007 - 496с.
3. А.А. Лащинский. Конструирование сварных химических аппаратов: справочник. - Л.:Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1981. - 382 с., ил.
4. А.Г. Касаткин. Основные процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов.-10-е изд., стереотипное, доработанное. Перепечатка с изд.1973г.- Москва: ООО ТИД «Альянс», 2004.-753с.;