Тепловой расчет аппарата - Курсовая работа

Теплообменная аппаратура широко применяется в химической технологии в различных процессах нагревания, охлаждения растворов, жидкостей, конденсации пара, испарения жидкости. При проектировании и конструировании теплообменных аппаратов необходимо в максимально возможной степени удовлетворить многосторонние и часто противоречивые требования, предъявляемые к теплообменникам.Целью расчета является закрепление теоретических выводов и расчетно-практических рекомендаций по курсу «Процессы и аппараты химической технологии» и их приложение к конкретному расчету кожухотрубчатого теплообменника. температура корпус теплоносительИсходные данные приведены в таблице 1. 1 Конденсирующийся насыщенный пар БензолЦелью теплового расчета теплообменного аппарата является определение из теплового баланса тепловой нагрузки, истинного коэффициента теплопередачи и поверхности теплообмена.Тепловую нагрузку аппарата определяем из уравнения теплового баланса по формуле [3, с. r - удельная теплота парообразования или конденсации, Дж/кг; НП - коэффициент полезного использования тепла в аппарате; Находим температуру кипения бензола, равную температуре конденсации, и удельную температуру парообразования r [2, с.Среднюю разность температур между теплоносителями определяем по формуле: так как Отсюда Кроме того, среднюю разность температур между теплоносителями можно определить по формуле: где - средняя температура первого теплоносителя;Тогда Рассчитываем для каждой тст1 коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке по формуле [3, с. Определяем значения для бензола при температуре конденсации [5, с. 804, 806, 810]: Подставив в формулу (2) численные значения, получим: Определяем удельный тепловой поток из уравнения теплоотдачи по формуле: (3) Подставив численные значения в формулу (3), получим: Определим ряд значений температуры стенки со стороны нагреваемой жидкости (воды) по формуле [3, с. Подставив в формулу (4) численные значения, получим: Рассчитаем коэффициент теплоотдачи от стенки к жидкости.Определим истинное значение удельного теплового потока. Ордината точки пересечения кривых соответствует истинному значению теплового потока, а абсцисса - истинное значение температуры стенки: qист=31,0•103 , tct1 ист = 42 °С.Определим число труб по формуле [3, с. Определим число труб одного хода в трубном пространстве по формуле [3, с.Внутренний диаметр корпуса зависит от диаметра, шага, числа труб и схемы размещения в трубном пучке. Расстояние между осями труб - шаг зависит от наружного диаметра [3, с.Диаметр патрубков зависит от объемного расхода и скорости движения теплоносителя и определяется из уравнения расхода [3, с. Тогда Диаметр патрубка для удаления конденсата пара: Диаметр патрубка для подачи воды: Диаметр патрубка для удаления воды: Подбираем соответствующий штуцер со стальными плоскими приварными фланцами с соединительным выступом. Основные размеры ГОСТ 26 - 1404 - 76 представлены в таблице 2. Подобраны фланцы по ГОСТ 1255 - 67 со следующими размерами, которые сведены в таблице 3.Гидравлическое сопротивление для трубного пространства теплообменного аппарата определяется по формуле [3, с. 36]: (10) где DP - потеря давления на трение и преодоление местных сопротивлений, Па; Ztp - число ходов по трубному пространству; Значение коэффициента гидравлического трения l рассчитываем по формуле: , где - относительная шероховатость труб (е - средняя высота выступа на стенках трубы, равная для стальных цельнотянутых и сварных труб при незначительной коррозии - 0,2 мм). Тогда Подставив в формулу (10) численные значения, получаем: Мощность, потребляемая насосом, рассчитывается по формуле [3, с.Рассчитаем толщину стенки по формуле: где р - давление пара; Допускаемое внутреннее избыточное давление вычисляем по формуле: Так как (0,23 ? 0,1 МПА), то прочность обеспечена.Определяем потери тепла в окружающую среду без учета изоляции [4, с. 18]: где F - площадь поверхности теплоотдачи, Тогда Определяем потери тепла с учетом изоляции [4, с. Для расчета aa применим формулу Линчевского [4, с. 23]: aa = 9,74 0,07(тиз - твозд), aa = 9,74 0,07*(40 - 20) = 11,14 Вт/(м2?К), тогда: Толщину изоляции определяем по формуле: , где lиз - коэффициент теплопроводности материала изоляции. lиз = 0,124 22 ?10-5 (80,2 - 40)= 0,133Вт/(м ?К),Вт/(м ?К), тогда: Следовательно, за счет изоляции потери тепла сократятся в 14,63 раз.

Содержание

Введение

1. Цель расчета

2. Данные для расчета

3. Тепловой расчет аппарата

3.1 Тепловая нагрузка аппарата

3.2 Расчет средних температур теплоносителей и средней разности температур

3.3 Определение температур стенок

3.4 Определение поверхности теплообмена

4. Конструктивный расчет теплообменника

4.1 Определение числа труб и числа ходов в трубном пространстве

4.2 Расчет внутреннего диаметра корпуса

4.3 Расчет диаметров патрубков

5. Гидравлический расчет

6. Прочностной расчет

7. Расчет тепловой изоляции

Заключение

Список литературы

Приложение