Конструкторское решение холодильника-конденсатора для конденсации водяного пара

Дипломная работа - Разное

Другие дипломы по предмету Разное

.2 [2, c.21]).

. Уточненный коэффициент теплопередачи для зоны конденсации:

 

Кконд = 1/(1/ ?в + 1/ ?конд + ?/l) = 1(1/3348 + 1/9462 + 0,287*10-3) = 1447 Вт/м2К.

28. Уточненная поверхность конденсации:

конд = Qконд/(KкондDtср.конд) = 5947222/(1447*109,7) = 37,5 м2.

 

. Уточненный коэффициент теплопередачи для зоны охлаждения конденсата:

 

Кохл = 1/(1/ ?в + 1/ ?охл + ?/l) = 1(1/3348 + 1/472 + 0,287*10-3) = 370 Вт/м2К.

 

. Уточненная поверхность охлаждения конденсата:

охл = Qохл/(KохлDtср.охл) = 618783/(370*88,4) = 18,9 м2,

 

. Полная уточненная поверхность теплопередачи:

= Fконд + Fохл = 37,5 + 18,9 = 56,4 м2.

 

. Как видно выбраный нами теплообменник подходит с запасом:

 

D = (F - F)/F = (73 - 56,4)/56,4 = 29%

 

расчет гидравлического сопротивления трубного пространства

. Коэффициент трения в трубах:

 

,

 

где e = D/dв = 0,210-3/(2110-3) = 0,0095 - относительная шероховатость труб, D = 0,210-3 м - высота выступов шероховатостей.

. Скорость воды в штуцерах:

2ш = 4Gв/(pd2ш?в) = 4*104,4/(3,14*0,252*995) = 2,14 м/с,

 

где dш = 0,25м - диаметр условного прохода штуцеров для трубного пространства (берется из таблицы II.8 [2, с.27]).

. Гидравлическое сопротивление трубного пространства:

 

 

II. Механический расчет

 

расчет толщины обечайки

Из условия коррозионной стойкости по табл.1 приложения [4] выбираем сталь 08Х18Н10Т co скоростью проникновения коррозии П<-3 м/год.

Прибавка на коррозию к расчетной толщине стенки аппарата определяется по формуле (3.I) [4]:

 

=м,

 

где ТА = 20 лет - амортизационный срок службы теплообменника.

Поправка С находится в пределах допустимых величин ( м).

Допускаемое напряжение для материала определяется по формуле (3.5) [4]:

,

 

где - поправочный коэффициент, для не пожароопасных смесей ; - допускаемое нормативное напряжение материала, МПа.

Для стали 08Х18Н10Т по табл.2 приложения [4] при t=142,9C принимаем =148 0,95 = 140,6 МПа:

 

МПа.

 

Толщина стенки обечайки определяется по формуле (3.8) [4]:

 

м,

 

где Р - рабочее внутреннее давление в аппарате, МПа; Р =Рп +Р гидр,Рп = 49,8110410-6 = 0,39 МПа - давление в аппарате над свободной поверхностью жидкости; Ргидр- гидростатическое давление конденсата;jоб = 0,95 - коэффициент, учитывающий ослабление обечайки из-за сварного шва (сварной шов стыковой двисторонний).

Так как гидростатическое давление невелико принимаем .

Принимаем по нормальному ряду Sоб = 4 мм.

Проверяем применимость формулы для нахождения Sоб:

 

(Sоб - С)/D 0,1(4*10-3 - 2*10-3)/0,8 = 0,0025 < 0,1 - условие выполняется.

 

расчет толщины крышек

Толщина стенки эллиптической крышки по формуле (3.11) [4]:

 

м,

 

где jкр = 1 - для крышек, изготовленных из цельной заготовки.

Во всех случаях толщина крышки должна быть не меньше толщины обечайки, рассчитанной по формуле (3.8) [4]. Принимаем по толщине обечайки Sкр = 4 мм.

Проверяем применимость формулы для нахождения Sкр:

 

(Sкр - С)/D 0,125(4*10-3 - 2*10-3)/0,8 = 0,0025 < 0,125 - условие выполняется.

 

расчет фланцевых соединений

Подбираем приварные фланцы для крепления крышек к обечайке аппарата по следующим данным: давление в аппарате 0,39 МПа; температура стенок аппарата t = 142,9С; внутренний диаметр аппарата D=800мм; толщина стенок обечайки Sоб = 4 мм и крышек Sкр = 4 мм.

Выбираем приварные плоские гладкие фланцы (ОСТ 26-426-79) по табл. 7 приложения [4].

Для фланцев, болтов и гаек выбираем материал сталь 08Х18Н10Т по табл. 7 приложения [4].

Наибольшее рабочее давление Pраб в аппарате при выбранных материалах и температуре до 200 0C равно 0,47 МПа при условном давлении Pу = 0,6 МПа (см. табл. 9 приложения [4]).

Размеры фланцев, прокладок выбираем с учетом, что условное давление в аппарате 0,6 МПа.

Размеры фланца при Ру = 0,6 МПа и D = 800 мм (см. табл. 7 приложения [4]) следующие:

ДН = 920 мм;

Д1 = 880 мм;

Д2 = 842 мм;

b = 35 мм;

S = 4 мм;

d0 = 23 мм;

ZМ20 = 32 шт.

 

 

Материал прокладки выбираем по табл.3.2 [4]. При наибольшей температуре в аппарате (142,9С) и наибольшем давлении в аппарате (0,47 МПа) выбираем прокладку из асбестового картона, которая допускает 500С и давление до 0,6 МПа. По ОСТ 26-430-79 (см. табл.10 приложения [4])

выбираем размеры прокладки:

Д1. = 865 мм;

Д2 = 835 мм (исполнение 2);

а = 2,0 мм;= 0,158 кг.

 

 

расчет трубной решетки

Возьмем II тип конструкции трубных решеток.

Проверяем условие устойчивости труб при осевом сжатии:

,785Pтр(D2сп - d2вn) 10Em150Jn/l2;

,785*0,11*(0,852-0,0212*465) 10*199*103*9,6*10-9*465/22;

,044 < 2,223 - условие выполняется.

где Pтр = Dpтр+ p0 = 0,008+0,1=0,11МПа - давление в трубном пространстве, Em150 = 199103МПа - модуль упругости стали при 150С (таблица 3.1 [4]), J = 0,049(d2н - d2в) = 9,610-9м4 - момент инерции поперечного сечения трубы.

Минимальный шаг между трубами [2, с.80]:

t = 1,3dн = 1,3*0,025 = 0,033 м

Максимальное среднее арифметическое сторон прямоугольника в решетке, образованного центрами двух смежных труб в крайнем ряду и контуром решетки по ее расчетному диаметру:

lt 1,3t = 0,042 м

Толщина трубной решетки:

 

м,

 

Принимаем h = h1 = 12 мм.

Для крепления труб в трубных решетках мы применяем сварку, поэтому толщина трубных решеток определяется только условиями прочности.

- расчет фланцевых болтов

Проверяем прочность болтов М20 (32 штуки) из стали 08Х18Н10Т.

Податливость болта:

 

,

 

где lБ,= 2b+2а+h1 =0,092 м - расчетная длина болта (см. табл.8 приложения [4]); - п?/p>