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>