Кожухотрубный теплообменник - Реферат

Теплообменник, теплообменный аппарат-устройство, в котором осуществляется передача теплоты от горячего теплоносителя к холодному (нагреваемому). В зависимости от назначения теплообменные аппараты используют как нагреватели и как охладители. Пучок труб расположен внутри общего кожуха, причем один из теплоносителей движется по трубам, а другой - в пространстве между кожухом и трубами.Нитробензол поступает в трубное пространство теплообменника ТО. В межтрубное пространство с помощью центробежного насоса ЦН подается охлаждающая вода.Так как нитробензол является корозионно активным веществом, то в качестве конструкционного материала выбираем сталь 12Х18Н10Т ГОСТ 5632-72, устойчивую в агрессивных средах при температурах до 600 ?С.Начальная температура воды t2н = 24°С, конечная t2к = 40 ?С. Начальная температура нитробензола t1н = 60 ?С, конечная t1к = 38?С. Запишем уравнения теплового баланса для тепловой нагрузкиПринимаем ориентировочное значение критерия Рейнольдса Reop = 12000, соответствующее развитому турбулентному режиму движения жидкости, при котором обеспечиваются наилучшие условия теплообмена. Число труб, приходящееся на один ход теплообменника: n/z = 4G1/3,14•Reорdвн?2, где dвн - внутренний диаметр трубок, ?2 = 0,246•10-3 Па•с - вязкость нитробензола при 49?С [1 c. Принимаем также ориентировочное значение коэффициента теплопередачи Кор=460-900 Вт/м2•К, тогда ориентировочная поверхность теплообмена для зоны конденсации: Fop = Q/Kop ?tср = 191,503•103/(460-900)•17 =(12,51-24,48)м2 Выбираем теплообменник с ближайшей большей поверхностью теплообмена: 1 ходовой теплообменник с длиной труб 2 м, у которого поверхность теплообмена 23м2 [2 c.51]. Выбираем теплообменник с ближайшей большей поверхность теплообмена: 1 ходовой теплообменник с длиной труб 3 м, у которого поверхность теплообмена 19,0 м2 [2 c.51].4.1 Толщина обечайки: d = DP/2sj Ck, где D = 0,3 м - внутрений диаметр аппарата; Согласно рекомендациям [3 c.24] теплообменник изготовляется из труб диаметром 325?12, т.о. толщина обечайки d= 12 мм.Наибольшее распространение в химическом машиностроении получили эллиптические отбортованные днища по ГОСТ 6533 - 78 [3 c.25], толщина стенки днища d1 =d = 12 мм.Диаметр штуцеров рассчитывается по формуле: d = , где G - массовый расход теплоносителя, r - плотность теплоносителя, w - скорость движения теплоносителя в штуцере. Принимаем скорость жидкости в штуцере w = 2,0 м/с, скорость пара в штуцере 20 м/с, тогда диаметр штуцера для входа паров CCL4Gв - масса воды заполняющей аппарат. Принимаем, что аппарат установлен на двух опорах, тогда нагрузка, приходящаяся на одну опору: Gоп = 0,009/2 = 0,0045 МНПринимаем температуру наружной поверхности стенки тст.в = 40 ?С, температуру окружающего воздуха тв = 18 ?С, тогда толщина стекловолокнистой изоляции: , где lиз = 0,09 Вт/м?К - коэффициент теплопроводности теплоизоляционного материала, ав - коэффициент теплоотдачи от наружной стенки корпуса в окружающую среду ав = 8,4 0,06Dtв = 8,4 0,06?22 = 9,72 Вт/м2?К, где Dtв = tct.в - тв = 40 - 18 = 22 °С. dиз = 0,09(77-40)/[9,72(40 - 18) = 0,016 м.Число труб на стороне наибольшего шестиугольника найдем из соотношения: z = 2[(n-1)/3 0,25]0,5 = 2[(100-1)/3 0,25]0,5 = 12 j = (Dп - ZSD0)/Dп = (0,32 - 12?0,020)/0,32 = 0,25 где Dп = 0,32 м - средний диаметр прокладки. h = 0,47?0,3(0,1/138?0,25)0,5 0,001 = 0,008 м, принимаем h = 30 мм.wtp = G2z/(0,785dвн2nr2) = 13,1?1/(0,785?0,0162?100?998) = 0,65 м/с., где е = D/dвн = 0,2/16 = 0,0125 - относительная шероховатость, D = 0,2 мм - абсолютная шероховатость. l = 0,25{lg[(0,0125/3,7) (6,81/10932)0,9]}-2 = 0,045.Объемный расход воды и напор, развиваемый насосом: Q2 = G2/r2 = 13.1/998 = 0,0131 м3/с, Н = DPTP/rg h = 6375/998?9,8 3 = 3,7 м.Определена средняя движущая сила процесса, расход охлаждающей воды и требуемая поверхность теплообмена для горизонтального и вертикального расположения труб.

Оглавление

Аннотация

Введение

1. Технологическая схема

2. Выбор конструкционного материала

3. Тепловой расчет

3.1 Температурный режим аппарата

3.2 Ориентировочный выбор теплообменника

3.3 Теплообменник с диаметром кожуха 400 мм и 181 трубками 20?2

3.4 Теплообменник с диаметром кожуха 600 мм и 240 трубками 25?2

3.5 Теплообменник с диаметром кожуха 1000 мм и 174 трубками20?2

4. Конструктивный расчет

4.1 Толщина обечайки

4.2 Днища

4.3 Штуцера

4.4 Опоры аппарата

4.5 Расчет тепловой изоляции

4.6 Трубная решетка

5. Гидравлический расчет

5.1 Скорость воды в трубах

5.2 Коэффициент трения

5.3 Скорость воды в штуцерах

5.4 Гидравлическое сопротивление трубного пространства

5.5 Подбор насоса для воды

Выводы

Литература

Аннотация

Теплообменник, теплообменный аппарат- устройство, в котором осуществляется передача теплоты от горячего теплоносителя к холодному (нагреваемому). Теплоносителями могут быть газы, пары, жидкости. В зависимости от назначения теплообменные аппараты используют как нагреватели и как охладители. Применяется в технологических процессах нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, газовой и других отраслях промышленности, в энергетике и коммунальном хозяйстве

Кожухотрубные теплообменники. Они представляют из себя пучок труб, концы которых закреплены в специальных трубных решетках путем развальцовки, сварки, пайки, а иногда на сальниках. Пучок труб расположен внутри общего кожуха, причем один из теплоносителей движется по трубам, а другой - в пространстве между кожухом и трубами.

Кожухотрубные теплообменники могут быть с неподвижной трубной решеткой или с температурным компенсатором на кожухе, вертикальные или горизонтальные. В соответствии с ГОСТ 15121-79, теплообменники могут быть двух- четырех - и шестиходовыми по трубному пространству.

Достоинствами кожухотрубных теплообменников являются: компактность; легкость очистки труб изнутри, а недостатками - трудность пропускания теплоносителей с большими скоростями; трудность очистки межтрубного пространства и трудность изготовления из материалов, не допускающих развальцовки и сварки.

При охлаждении в кожухотрубных теплообменниках в качестве хладоагента может использоваться речная или артезианская вода, а в случае, когда требуется получить температуру ниже 5 ?С применяют холодильные рассолы (водные растворы CACL2, NACL, и др.).

Выполнен тепловой, материальный, гидравлический и конструктивный расчет кожухотрубного теплообменника для конденсации и охлаждении 6 т/ч CCL4. Определена средняя движущая сила процесса, расход охлаждающей воды и требуемая поверхность теплообмена для горизонтального и вертикального расположения труб. Выбран стандартный одноходовой теплообменник с поверхностью теплообмена 19 м2, длиной труб 3 м и диаметром кожуха 325 мм. В результате гидравлического расчета определено гидравлическое сопротивление трубного пространства и подобран насос для подачи воды - Х160/29/2.

Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов.Л.:Химия,1987, 576 с.

Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/ Под ред. Ю.И. Дытнерского. М.:Химия, 1983. 272 с.

Разработка конструкции химического аппарата и его графической модели. Методические указания. - Иваново, 2004.

Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры - Л. «Машиностроение», 1975.

Размещено на