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>