Расчет кожухотрубного теплообменного аппарата - Курсовая работа

Трубчатый реактор - это аппарат в котором отвод тепла осуществляется путем теплообмена реагирующей смеси с теплоносителем через стенку реактора [1]. А также теплообменными аппаратами, или теплообменниками, называются устройства для передачи тепла от одних сред (горячих теплоносителей) к другим (холодным теплоносителям), т.е теплообменные аппараты можно назвать некой разновидностью трубчатых аппаратов. Теплообменные аппараты применяются для нагревания и охлаждения веществ в различных агрегатных состояниях, испарения жидкостей и конденсации паров, перегонки и сублимации, абсорбции и адсорбции, расплавления твердых тел и кристаллизации, отвода и подвода тепла при проведении экзо-и эндотермических реакций. Соответственно своему назначению теплообменные аппараты называют подогревателями, холодильниками, испарителями, конденсаторами, дистилляторами, сублиматорами, плавителями и так далее. Испаритель - это теплообменный аппарат, в котором хладагент кипит за счет теплоты, отнимаемой от хладоносителя.Рекуперативный теплообменник - теплообменник, в котором горячий и холодный теплоносители движутся в разных каналах, в стенке между которыми происходит теплообмен. При неизменных условиях параметры теплоносителей на входе и в любом из сечений каналов, остаются неизменными, независимыми от времени, т.е процесс теплопередачи имеет стационарный характер. В зависимости от направления движения теплоносителей рекуперативные теплообменники могут быть прямоточными при параллельном движении в одном направлении, противоточными при параллельном встречном движении, а также перекрестноточными при взаимно перпендикулярном движении двух взаимодействующих сред.Смесительный теплообменник (контактный теплообменник) - теплообменник, предназначенный для осуществления тепло-и массообменных процессов путем прямого смешивания сред.Аппарат снабжен двумя съемными крышками со штуцерами для входа и выхода теплоносителя, движущегося внутри труб. По трубам движется, как правило, тот поток, который содержит взвешенные твердые частицы (для удобства чистки), находится под большим давлением (чтобы не утяжелять корпус) или обладает агрессивными свойствами (для предохранения корпуса от коррозии). Площадь проходного сечения межтрубного пространства значительно больше (иногда в 2 раза) суммарного живого сечения труб, поэтому при одинаковых объемных расходах теплоносителей коэффициент теплоотдачи со стороны межтрубного пространства оказывается более низким. Трубная доска представляет собой металлический диск, в котором имеются отверстия для труб, элементов уплотнений, дистанционирующих решеток и крепежных болтов, если трубная доска привинчивается к фланцу кожуха (трубная доска может быть также приварена к кожуху). Поскольку теплоноситель, протекающий через трубы, в большей степени способствует коррозии, эти элементы могут быть изготовлены из сплавов или низкоуглеродистых сталей с наплавленным или нанесенным взрывом покрытием крышки сборного и распределительного коллектора прикрепляются таким образом, чтобы обеспечить без повреждений осмотр трубной доски и труб.Компактность аппаратов определяется диаметром применяемых труб и допустимыми шагами их размещения в трубной решетке, которая в свою очередь лимитируется уровнем технологии, достигнутым в соответствующих отраслях промышленности, соображениями удобства ремонта, очистки, эксплуатации. В настоящее время в России в теплообменных аппаратах, работающих в химической промышленности, применяются трубы с наружным диаметром Dн = 17-50 мм, в энергетике Dн = 16-50 мм, в системах отопления и горячего водоснабжения с минимальным диаметром Dн = 16 мм, в судостроении Dн = 10-12 мм, в авиационной и космической технике Dн = 2-4 мм, велечину шага размещения труб в пучке обычно выбирают в пределах Sн/Dн = 1.27 - 1.5, в редких случаях для особо компактных аппаратов Sн/Dн снижается до 1.2. Конструктивные схемы аппаратов различаются незначительно: аппараты с продольным или поперечным омыванием межтрубного пространства, типа «труба в трубе» или со спиральными трубами.В данном разделе представлена формулировка задачи для расчета кожухотрубного испарителя, представляются исходные данные, необходимые расчетные формулы и расчеты.Здесь рассматривается определение диаметра корпуса аппарата, количество, диаметр и длины трубок, выбор размещения трубок, скорость движения теплоносителей.Рассчитать и выбрать кожухотрубчатый испаритель для испарения 2000 кг/ч уксусной кислоты начальной с температурой 35 °С при давлении 1,5·105 Па.Для процесса испарения G2 кг/с жидкости с начальной температурой t3 и начальной удельной теплоемкостью c2 потоком жидкости (газа) G1 кг/с с удельной теплоемкостью c1 начальной t1 и конечной t2 температурами получим: . Из этого уравнения находим тепловую нагрузку аппарата и расход вещества, за счет которого испаряется уксусная кислота. Для этого надо выбрать вещество, за счет которого будет испаряться уксусная кислота и рассчитать среднюю разницу температур между теплоносителями.

Оглавление

Введение

1. Общие сведения о трубчатых аппаратах

1.1 Поверхностные теплообменники

1.2 Смесительные теплообменники

1.3 Кожухотрубный теплообменный аппарат

2. Современные конструкции трубчатых теплообменных аппаратов

3. Расчетная часть

3.1 Содержательная формулировка задачи

3.2 Условие задания

3.3 Расчет теплообменного аппарата

4. Результаты расчета

Заключение

Библиографический список трубчатый теплоообменный аппарат габарит