Выбор и расчет теплообменника

Курсовой проект - Разное

Другие курсовые по предмету Разное

ртный теплообменник из литературных данных:=318м2.

Теплообменник:=1200мм; L=600мм; d=25мм; z=4 n=666.

Величина Nu определяется по формуле:

=0.021*Re0.8*Pr0.43.

 

Тогда:=29.9.

Коэффициенты теплоотдачи трубного и межтрубного пространства рассчитываются по следующим формулам:

 

?мтр=C*(r*p2*?3*g)/(*l*?tкон);

?тр=(Nu*?)/dвн.

Тогда:

?мтр= 602,35 Вт/(м2*К);

?тр=669,76 Вт/(м2*К).

Коэффициент теплопередачи:

 

K=1/(1/?тр+Rтр+?ст/?ст+Rмтр+1/?мтр).

 

Тогда:=223,9.

Уточненная площадь поверхности составляет:

расч=Q/(K*?t)=285м2.

 

Тогда:расч= 285м2.

Запас площади поверхности теплообменника:

(318-285)/285=11,58%.

Следовательно, стандартный теплообменный аппарат выбран верно.

 

. Гидравлический расчет

 

Ориентировочное значение условного прохода штуцера:

=0.3*D0.86.

 

Скорость жидкости в трубах:

тр=G1/(Sтр*p).

 

Тогда:=0.231м.тр= 0.048 м/с.

Коэффициент трения ?тр зависит как от режима течения потока, так для турбулентного режима движения жидкости:

 

?тр=0,11*(10/Re+1.16*?/d)0.25.

 

Потеря давления на трение в трубах теплообменника:

 

?pтр=?тр*(L/dвн)*(pwтр)/2.

 

Скорость жидкости при прохождении штуцеров:

тр.ш.=(G*z)/(?*dтр2*p).

 

Тогда:

?тр=0.1914;

?pтр= 0,73 Па;тр.ш.= 0,023 м/с.

Потеря давления:

 

?pi=?i*(p*wi2)/2.

 

Потеря давления при выходе потока из штуцера в распределительную камеру теплообменника:

?p1=0,0003 Па.

Потеря давления при входе потока из распределительной камеры в трубы теплообменника:

?p2= 0.0006 Па.

Потеря давления при выходе потока из труб:

?p3= 0,0017 Па.

Потеря давления при входе потока в штуцер теплообменника:

?p4= 0,0001 Па.

Общее сопротивление трубного пространства:

 

?p=?p1+z*(?p2+?pтр+?p3)+?p4.

 

Тогда:

?p=2,93 Па.

Так как ?pдопустимое>?p, то можно считать, что теплообменник для охлаждения паров ацетона водой выбран верно.

 

3. Расчет и выбор насоса

 

В промышленности широко применяются лопастные (центробежные, осевые, вихревые) и обычные (поршневые, шестеренчатые, винтовые и др.) насосы. Выбор типоразмера насоса осуществляется по значениям расхода G перемещающейся жидкости и преодолеваемого напора H:

=?p/(p*g)+Hz+hп.

 

Затрачиваемая на перемещение жидкости мощность:

п=G*g*H.

 

Мощность на валу насоса:

н=Nп/(?пер*?н).

Мощность двигателя:

дв=Nн/?дв.

 

Мощность двигателя с запасом прочности:

=Nдв*?.

 

Тогда:=4,2м;п=328 Вт;н=364 Вт;дв= 467.2 Вт;= 934.4.

По рассчитанным данным в литературе выбираем стандартный насос для обеспечивающей жидкости: ОГ6-15.

 

4. Механический расчет

 

Площади сечений трубок и кожуха:

т=?*(d-?т)*?т*n;к= ?*(D+?к)*?к.

 

Растягивающие и сжимающие усилия:

 

Pт=Pк=(?т*(tт-tк)*E)/(1/sт+1/Sк);т=(?1*tср+?2*?ср)/(?1+?2).

 

Тогда:т=0.14м;к=0.075м;

Pт=Pк=2.34 мПа;т=34.2С.

Давление в аппарате:

т=?/4*n*d2*Pт;к=?/4*(D2-?*dв2)*Pк.

 

Тогда:т=0.085 МПа;к=0.17 МПа.

Напряжения, возникающие в трубках и кожухе теплообменника:

 

?т=(Pт+Pт)/Sт;

?к=(Pк+Pк)/Sк.

 

Тогда:

?т=17.3 мПа;

?к=33.4 мПа.

Так как ?расч<?доп, то механический расчет и выбор стандартного теплообменника можно считать верным.

 

5. Специальный вопрос

 

Задание: предложить и обосновать расчетами мероприятия по снижению гидравлического сопротивления ?р на 10, (15, 20)%.

Для снижения гидравлического сопротивления в теплообменнике может быть достаточно сократить количество ходов теплообменника, если такое возможно. Наиболее подходящий теплообменный аппарат, указанный в литературе с меньшим числом ходов:=1000мм; L=600мм; n=718; d=25*2; F=338м2.

Но в данном случае запас площади поверхности нового теплообменника будет составлять:

(338-285)/285=18,5%

И как следствие данный теплообменник нежелателен для применения.

Также возможно понизить скорость подачи сырья:

 

?p= ?*(p*w2)/2.

 

Тогда:

?p= 0,5*(100*6,72)/2=1122,5 Па;

?p= 0,5*(100*62)/2=900 Па.

Но это скажется на количестве поданного сырья.

Также возможно увеличить сечение труб, что видно из формулы расчета:

 

?p=?*(L/dвн)*(pw)/2.

 

Но это также отобразиться на всем процессе теплообмена.

Если же величина ?р значительно превышает допустимую, то возможно принять два параллельно включенных по данному теплоносителю теплообменника с тем, чтобы возможно было уменьшить расчетный ?Р до величины не выше допустимой.

 

Вывод

теплообменник расчет гидравлический механический

В ходе приближённых вычислений площадь поверхности теплообмена составила F=306,1 м2 при коэффициенте теплопередачи К=223,9 Вт/(м2*К).

По каталогу был выбран кожухотрубчатый теплообменник с поверхностью теплообмена F=318 м2.

Запас площади теплообмена для нашего теплообменника составило 11,58%, что укладывается в допустимые значения.

Из гидравлического расчета следует, что ?Рдоп??p, а это означает, что теплообменник выбран верно.

Механический расчет показал, что растягивающие усилия не превышают допустимых и, как следствие, выбранный теплообменник не нуждается в дополнительном подборе компенсатора.

 

Список литературы

 

1.Машины и аппараты химических производств: Учебник для вузов / И.И. Поникаров и др. - М.: Машиностроение, 1989. - 368с.

2.Машины и аппараты химических производств: Примеры и задачи. Учебное пособие для студентов вузов/ И.В. Доманский и др. Под общей ред. В.Н. Соко?/p>