• RU
  • icon На проверке: 3
Меню

Кожухотрубчатый теплообменник

  • Добавлен: 25.10.2022
  • Размер: 907 KB
  • Закачек: 2
Узнать, как скачать этот материал

Описание

Кожухотрубчатый теплообменник

Состав проекта

icon
icon Экспликация теплообменник 1.doc
icon Тех схема и аппарат 1.dwg
icon Курсовая работа 1.docx

Дополнительная информация

Контент чертежей

icon Экспликация теплообменник 1.doc

Регулирующий вентиль
Холодильник – конденсатор
Аппарат воздушного охлаждения
Таблица трубопроводов
Технологическая схема
ЮКУ 0724 КР 0005 ОФ ВО
Кожухотрубчатый теплообменник
Распределительная камера
Болты М27х65.46.05 ГОСТ 7798-70
Болты М20х65.46.05 ГОСТ 7798-70
Гайки М27.5.05 ГОСТ 5915-70
Гайки М20.5.05 ГОСТ 5915-70

icon Тех схема и аппарат 1.dwg

Тех схема и аппарат 1.dwg
Технологическая схема стабилизации нефтей
Кожухотрубчатый теплообменник чертеж общего вида
Схема расположения штуцерв и опор
Проход услов- ный Dy
Давле- ние ус- ловное Ру
Соединение с атмосферой
Трубное прост- ранство
Межтрубное пространство
Поверхность теплообмена м²
Наименование и марка материала
Техническая характеристика
Перечень составных частей
Технические требования 1. Аппарат подлежит действию правил Гостехнадзора СССР. 2. При изготовлении
испытании и поставке аппарата должны выполняться требования: а) ГОСТ 12.2.003-74" Оборудование производственное. Общие требования безопастности"; б) ОСТ 26-291-79 " Сосуды и аппараты стальные сварные. Технические требования". 3. Материал деталей соприкасающихся с бензином
-сталь Х1ВН10Т ГОСТ 5632-72
остальные - ст 3 ГОСТ 380-71. Материал прокладок - паронит ПОН-1 ГОСТ 481-80. 4. Аппарат испытать на прочность и плотность гидравлически в горизонтальном положении под давление: а) Межтрубное пространство - 2 МПа; б) Трубное пространство - 1.6 МПа. 5. Сварные соединения должны соответствовать требованиям ОСТ-26-01-77 "Сборка в химическом машиностроении". 6. Сварные швы в объеме 100% контролировать ренгенопросвечиванием. 7. Размеры для справок. 8. Чертеж разработан на основвнии ГОСТ 15122-79.
ЮКУ 5В0724 КР 05 0Ф ТС
каф. "Архитектура" группа ММГ-18-3-р
Проекционное черчение Простой разрез
Проекционное черчение Виды

icon Курсовая работа 1.docx

Основные условные обозначения ..2
Описание основного объекта и технологической схемы 6
Технологические и конструкционные расчеты основного аппарата 16
Расчет и подбор вспомогательного оборудования .23
Список использованной литературы 26
Основные условные обозначения
с - средняя массовая теплоемкость кДж (кг·К);
D – диаметр кожуха м;
d – внутренний диаметр теплообменных труб мм;
F – поверхность теплопередачи ;
G–массовый расход теплоносителя кгс;
g – ускорение свободного падения ;
K – коэффициент теплопередачи ;
L – длина теплообменных труб м;
– гидровлическое сопротивление Па;
Q – тепловая нагрузка Вт;
S – площадь поперечного сечения потока ;
- разность температур теплоносителей ;
- скорость движения теплоносителя мс;
z – число ходов в кожухотрубчатых теплообменниках;
- коэффициент теплоотдачи ;
- коэффициент местного сопротивления;
- коэффициент трения; теплопроводность ;
- динамическая вязкость ;
Re – критерий Рейнольдса;
Pr- критерий Прандтля;
Nu – критерий Нуссельта;
Теплообмен – наука что исследует процесс распространения теплоты. Имеется 3 метода перенесения теплоты: теплопроводимость конвекция а так же тепловое излучение. В промышленности процесс теплообмена между двумя теплоносителями происходит в специальных аппаратах теплообменниках. Теплообменные аппараты применяются в процессах химической нефтеперерабатывающей атомной газовой и в других отраслях промышленности. Каждый теплообменник должен отвечать определенным требованиям: обладать высокой тепловой производительностью и экономичностью быть просты по конструкции компактны обладать современным техническим и эстетическим дизайном иметь долгий срок службы.
В промышленности теплообменники получили хорошее распространение. Различают два вида теплообменников: поверхностные теплообменники и теплообменники смещения. Самые распространенные аппараты в промышленности это поверхностные теплообменники.
Существует множество типов теплообменников но один распространенных из них кожухотрубчатый теплообменник. Во время проектирования теплообменника нужно решать задачи теплообмена и гидравлического сопротивления и найти золотую середину. Одним из главных задач для инженера конструктора является разработка аппарата с наименьшей затратой материала на единицу переносимой теплоты. В данной курсовой работе рассчитывается и проектируется кожухотрубчатый теплообменник.
Актуальность курсовой работы: актуальность курсовой работы по проектированию кожухотрубчатого теплообменника для нефтяной промышленности является в том что кожухотрубчатые теплообменники – это новый более современный шаг в развитии нефтепереработки
Цель курсовой работы: улучшение процесса нагревания углеводородов перед началом его изомеризации.
Задача курсовой работы: разработка новой конструкции теплообменника усовершенствование старой предложение своего инновационного решения.
Объект исследования: Кожухотрубчатый теплообменник.
Практическая ценность курсовой работы: углеводородное сырье является уникальным источником получения товарной продукции широкого ассортимента что определяет его важную роль в стратегии государства поэтому улучшения процесса его производства является первоочередной задачей.
Цель курсовой работы: по данным значениям рассчитать кожухотрубчатый теплообменник рассчитать тепловой и гидравлический расчет аппарата подобрать вспомогательное оборудование.
Описание основного объекта и технологической схемы
Аппараты теплообменные – это агрегаты предназначенные для процесса теплообмена т.е. для охлаждения или нагревания а так же для испарения или конденсации потоков двух сред. В теплообменных аппаратах процесс теплообмена происходит между двумя средами. Каждая среда имеет свою температуру в итоге один поток нагревается а другой охлаждается. Подача и отвод тепла обеспечивается подачей в теплообменник теплоносителей охлаждающих или нагревающих.
В качестве нагревательного теплоносителя используют насыщенный водяной пар горячую воду дымовые газы. Так же используются высокотемпературные вещества такие как: перегретая вода органические жидкости и их пары минеральные масла и др. Для охлаждения до нормальной температуры используют воду или воздух. А чтобы охладить до низких температур используют специальные холодильные вещества такие как: сжиженный газ пары низкокипящих жидкостей холодильные рассолы. Теплообменные аппараты получили широкое распространение и применяются как вспомогательное оборудование на многих предприятиях таких как нефтеперерабатывающей и нефтехимической так как все процессы химической технологии напрямую связана с надобностью подвода или отвода тепла. Удельный вес теплообменных аппаратов в общем объеме всех аппаратов химического производства очень высок и составляет до 50% в нефтехимической и нефтеперерабатывающей отрасли.
Теплообменные аппараты классифицируются по разным признакам от способа передачи тепла конструкцией направлением движения потоков по назначению и др. По способу переноса теплоты аппараты подразделяются на группы: поверхностные и смещения. Теплообменники поверхностные где процесс переноса теплоты происходит через разделяющую потоки перегородку. Теплообменники данной группы довольно часто используются отраслях таких как нефтеперерабатывающей и нефтехимической. Аппараты теплообменники смещения где процесс теплообмена происходит при непосредственном контакте двух сред. Такие аппараты допускаются использовать только тогда когда можно допускать смещение двух сред.
По назначению они делятся на холодильники нагреватели испарители и конденсаторы. В теплообменниках одна среда нагревается за счет тепла другой среды. Использование данных аппаратов позволит уменьшить расходы тепла и хладагентов в предприятии. В конденсаторах испарителях холодильниках применяют специальные хладагенты (воздух или вода) или теплоносители (водяной пар или горячая вода).
Поверхностные теплообменники по конструкции делятся на следующие виды которые сделаны из:
труб (теплообменник труба в трубе кожухотрубчатый теплообменник аппарат воздушного охлаждения);
листового материала (спиральные и пластинчатые);
неметаллического материала (стеклянный графитовый пластмассовый);
Теплообменники также классифицируются по направлению течения теплоносителей:
Одним из распространенных типов теплообменник это кожухотрубчатые теплообменники. Такой аппарат имеет свои преимущества такие как: простота в изготовлении простота в эксплуатации универсальность и надежность можно эксплуатировать при разных температурах и давлениях и при любой комбинации теплоносителей. Недостатки данного аппарата: низкий КПД большой размер устройства теплообмен сильно зависит от скорости теплоносителей.
Процесс обмена тепла происходит через стенки самого устройства. В процессе передачи энергии смешивание двух сред не происходит. В аппарате трубы часто изготавливаются ребристыми которые увеличивают площадь теплообмена. Сам кожухотрубный теплообменник появился в ХХ веке. Название он получил из-за расположенных в кожухе аппарата пучка труб. Область применения такого теплообменника: газовая промышленность нефтедобывающая и химическая. Но кроме выше перечисленных так же применяется в пищевой атомной ЖКХ и даже в тепловозе.
В кожухотрубчатых теплообменных аппаратах поверхность теплообмена создается трубками которые закреплены в трубных досках и размещены в кожухе. Один из теплоносителей движется в трубках другой в межтрубном пространстве. Само устройство аппарата очень простой (рис.1). Основные элементы данного теплообменника: кожух входные фланцы для двух сред пучок труб распределительная камера трубная решетка и сегментные перегородки. Все детали теплообменников изготовляются из сталей различных марок [2].
– распределительная камера; 2 – кожух; 3 – теплообменные трубки; 4 – поперечная перегородка; 5 – трубная решетка; 6 – крышка кожуха; 7 – опора.
Рис.1 - Устройство кожухотрубчатого теплообменника
Существует несколько типов кожухотрубчатых теплообменников. В технической классификации используют буквы для разных типов аппарата.
Н – с неподвижными трубными решетками;
К – с температурным компенсатором на кожухе;
У – с трубами похожие на букву U;
П – с плавающей головкой;
ПК – с плавающей головкой и с температурным компенсатором;
Тип Н. С неподвижно закреплёнными трубными решётками.
Данный тип наиболее распространен. Он состоит из следующих узлов. Пучок трубок неподвижно закреплен на трубных решетках (рис.2). Трубные решетки жестко закреплены на корпусе он закрепляется с помощью сварки либо фланцевым соединением. Теплообменник данного типа легко разбирается его можно легко почистить. Через фланцы на кожухе и на крышке происходит подача и выход теплоносителей. Один из главных преимуществ это легкая механическая очистка труб нужно просто снять распределительную камеру с корпуса. Малое количество элементов аппарата придают ему надежность и легкое техническое обслуживание. Тип Н рассчитан на разность температур теплоносителей всего лишь на 20-60 градусов из-за отсутствия температурных компенсаторов на кожухе. Но для некоторых производственных нужд такая разность достаточна. Однако из-за своей недорогой цены и надежности такой тип аппарата является распространенным и применяется в охлаждении воды и масла испарителем конденсатором.
крышки; 2 – кожух; 3 – трубы; 4 – поперечные перегородки; 5 – трубные решетки; 7 – опоры; 8 – продольная перегородка для разделения ходов; 9 – распределительная камера; 10– стяжка.
Рис.2 - Теплообменник с неподвижными трубными решетками
Тип «К». С температурными компенсаторами на кожухе.
В теплообменнике данного типа на корпусе устанавливают специальные элементы – компенсаторы. Компенсаторы сваривают на корпусе а для уменьшения гидравлического сопротивления устанавливают обтекатели (рис.3). Сами компенсаторы бывают нескольких типов: линзовые параллельные кольца тороидальные. Распространенный из них линзовые. Компенсаторы при изменении температуры расширяются либо сжимаются. Линзы изготовляются путем сварки двух полулинз или откатки укороченных цилиндрических обечаек. Преимущества данного типа теплообменника относятся малые габариты высокой прочности устойчивы тепло и гидроударам могут работать в агрессивных средах. К недостаткам относятся трудность изготовления ограниченный диапазон давлений.
а -теплообменник;б - е —конструкции линзовых компенсаторов;1 -линзовый компенсатор;2 -корпус.
Рис.3 - Теплообменник типа К с линзовым компенсатором
Тип «У». С трубны пучком напоминающую букву «U».
Данный тип теплообменников отличается от других тем что трубы в аппарате не прямые а похожи на латинскую букву U. Вход и выход теплоносителей происходит через распределительную камеру. Теплообменник изготовляется двухходовым по трубному и одноходовым по межтрубному пространству (рис.4). Благодаря своей форме трубы могут удлиняться или сужаться при изменениях температур температурные напряжения компенсируются. В данном теплообменнике температура между двумя потоками не должна превышать 100 градусов потому что в трубной решетке могут возникать температурные напряжения. В аппарате для крепления трубной решетки и камеры распределительной используют шпильку со стопором. Достоинствам данного вида является: температурные напряжения компенсируются самими трубками можно извлекать пучок труб для очистки и замены. К недостаткам относятся: сложность изготовления нельзя заменить трубки по отдельности трудно очищать от загрязнений изгибающие напряжения в трубках.
– трубы; 2 – кожух; 3 – трубная решетка; 4 – распределительная камера; 5 – продольная перегородка для разделения зон ввода - вывода потоков.
Рис.4 - Теплообменник с U-образными трубами
Тип П. С «плавающей» головкой.
В данном теплообменнике пучок труб закрепляется на двух трубных решетках. Одна трубная решетка жестко закреплена на корпусе другая соединена с крышкой похожую на головку. Плавающая головка может перемещаться внутри аппарата (рис.5).
- неподвижная трубная решетка 2-распределительнаякамера 37 – крышки 4-продольнаяперегородка 59 –штуцера ввода-вывода для межтрубного пространства 6- опора для трубного пучка 8- плавающая головка 10-кожух.
Рис.5 - Теплообменник с плавающей головкой
Компенсация температурных напряжение происходит с помощь плавающей головки. Чтобы избежать изгибающего напряжения в данном аппарате используют роликовые опоры. Сама головка бывает двух типов: цельная или разрезная. Разрезную головку применяют при разнице температур более 100 градусов и диаметре аппарата более 1000 мм.
Применение плавающей головки необходимо для предотвращения деформаций при различных температурах. Распределительная камера перемещается по корпусу размещение на ней выпускного штуцера невозможна. Распределительные камеры расположены параллельно друг другу. Часто этот вид применяется в качестве испарителя с паровым пространством. Чтобы было большая поверхность испарения пучок размещают в корпусе большего размера. К недостаткам относятся большие габариты и вес низкий КПД коэффициент теплоотдачи сильно зависит от скорости теплоносителя. Обслуживать такой аппарат должны высококвалифицированные специалисты.
Тип «ПК». С «плавающей» головкой и с компенсатором на ней.
В теплообменнике данного типа температурные напряжения частично компенсируются. Данный тип имеет плавающую головку в который свою очередь снабжен компенсатором. Один конец коней компенсатора соединен со штуцером на корпусе. В отличии от похожего типа ( тип К) компенсатор имеет большее количество гофр и малую толщину (рис.1). Теплообменник данного вида бывает одноходовым.
Принцип работы такого компенсатора аналогичен теплообменнику типа «К» но есть разница: размер и толщина стенки компенсатора меньше расширяется и сжимается не кожух а трубной пучок устанавливаются последовательно в несколько штук. Данное устройство нельзя использовать при разницах давлений трубного пространства более 25 МПа. При пуске аппарата теплоносители необходимо подавать одновременно. Достоинством этого типа является полужесткая конструкция которая позволяет осевое подключение теплоносителей. К недостаткам относится сложность изготовления и ограниченную область применения5.
-плавающая головка; 2-крышка; 3-удлиненный штуцер; 4-компенсатор.
Рис.6 - Теплообменник с плавающей головкой и компенсатором на ней
Так же одним из видов кожухотрубных теплообменников является кожухотрубчатый испаритель с паровым пространством (рис.7). Такие аппараты имеют U образные трубы или плавающую головку паровое пространство для кипящей жидкости. В этих аппаратах всегда расположенных горизонтально горячий теплоноситель (в качестве которого могут быть использованы газы жидкости или пар) движется по трубам5.
– кожух; 2 – люк; 3 – штуцер; 4 – трубчатый пучок; 5 – горловина; 6 – распределительная камера; 7 – опора; 8 – штуцер дренажа; 9 – перегородка; 10 – люк для троса лебедки; I–испаряемая жидкость; II – остаток; III – пары; IV – теплоноситель.
Рис.7 - Кожухотрубчатый испаритель с паровым пространством
Теплообменник труба в трубе.
При малых тепловых нагрузках где поверхность теплообмена не более 20-30 лучше применять теплообменник труба в трубе. Данный вид тоже применяется во многих видах производства. В теплообменнике труба в трубе теплоносителями могут быть пар или вода (рис.8). Данный тип аппарата имеет следующие типы: неразборные однопоточные разборные многопоточные разборные однопоточные малогабаритные однопоточные малогабаритные двухпоточные5.
– теплообменная труба; 2 – труба кожух; 3 – опора аппарата; 4 – трубная решетка; 5 – камера.
Рис.8 – Теплообменник труба в трубе
Пластинчатый теплообменник.
В данном теплообменнике процесс теплообмена происходит через тонкие пластины. Такой аппарат бывает разборным или неразборным. В пластинах теплообменника есть отверстия откуда проходят теплоносители и пары. Теплообменник имеет специальные прокладки из термостойкой резины. Гофрированные пластины стягиваются между подвижной и неподвижной плитой из-за прокладок между ними образуются каналы для прохода теплоносителей. Подвижная плитка и пластины крепятся на раме а неподвижная закрепляется на полу. Пластины которые образуют каналы теплоноситель в них движется только в одном направлении такие пластины составляют пакет. При одинаковом количестве подаваемого теплоносителя увеличение количества пластин приводит к большему гидравлическому сопротивлению при этом увеличивается скорость и теплообмен5.
2 11 12 – штуцера; 3 – неподвижная опорная плита; 4 14 – верхнее и нижнее угловые отверстия; 5 – кольцевая резиновая прокладка; 6 – граничная пластина; 7 – штанга; 8 – прижимная плита; 9 – задняя стойка; 10 – винт; 13 – большая резиновая прокладка; 15 – пластина.
Рис.9 – пластинчатый теплообменник.
Описание технологической схемы.
Процесс физической стабилизации нефти предназначен для удаления газовых компонентов. Вследствие высокого давления насыщенных паров газы выделяются из нефти при температуре окружающей среды унося с собой ценные легкие компоненты бензиновых фракций.Технологическая схема двухколонной установки приведена на рис.10.
Сырая нефть поступающая из ЭЛОУ забирается с помощью насоса 5 проходит через теплообменник 6 паровой подогреватель 7 при температуре 60 отправляется в вверх стабилизационной колонны 2. В колонне тарелки желобчатого типа верхняя отбойная нижние три смесительные. В колонне избыточное давление составляет от 02 до 04 МПа которое необходимо для лучшей конденсации паров в холодильнике-конденсаторе 8.Переливаясь из тарелки в тарелку нефть встречается с парами и освобождается от легких фракций. В низах колонны температура составляет 130-150. С помощью насоса 3 нефть циркулирует через змеевик трубчатой печи 1. Стабильная нефть которая выходит из низов колонны с помощью насоса 4 перекачивается через теплообменник 6 где он свое тепло отдает сырой нефти. Потом нефть поступает в аппарат воздушного охлаждения 19 и в резервуар для стабильной нефти.
– трубчатая печь; 213 – колонны; 3451120 - насосы; 617 – теплообменники; 7- подогреватель; 814 – холодильники-конденсаторы; 9 – газоводоотделитель; 1016 – редукционные клапаны; 12 – кипятильник; 15 – газосепаратор; 18 – холодильник; 19 – аппарат воздушного охлаждения.
Рис.10 - Технологическая схема установки стабилизации нефти
Смесь паров и газов которые выходит с верха колонны 2 поступают в холодильник-конденсатор 8 и охлаждается. Смесь газов и конденсата поступает в газоводоотделитель 9. Сухие газы в основном метан и этан выводятся с верха газоводоотделителя. Редукционный клапан 10 установленный на трубопроводе поддерживает давление в колонне 2 и в аппарате 9. Аппарат 9 разделен перегородкой. Из одной части выводится вода из другой половины конденсат. Конденсат с помощью насоса 11 подается в теплообменник 17 стабильного бензина. Там нагревается до 70 и поступает в стабилизационную колонну 13. В колонне имеется 30-32 желобчатых тарелок давление в колонне составляет 13-15 МПа. Из верней части колонны 13 уходят газы тяжелые газы как пропан и бутан начинают конденсироваться в холодильнике-конденсаторе 14 и поступает в газосепаратор 15.
Несконденсировавшиеся газы в газосепараторе выходят из верха аппарата через редукционный клапан 16 смешивается с газами которые выходят из газоводоотделителя 9. Клапан 16 поддерживает давление в колонне 13 которое составляет 12-15 МПа. С низа газосепаратора 15 отводится сжиженный газ с помощью насоса 20 направляется в приемник. Часть газов снова возвращается вверх колонны 13 в виде орошения с помощью чего вверху колонны температура поддерживается 40-50. Чтобы вывести растворенные газы температура низа колонны должно быть 120-130. Эта температура обеспечивается рециркуляцию стабильного бензина через кипятильник 12 там он нагревается до 160-180.
Пары которые образуются в кипятильнике попадают в колонну 13. Стабильный бензин перетекает через перегородку аппарата 12 подается в теплообменник 17 холодильник 18 и поступает в резервуар. В результате стабилизации легкой нефти из нее полностью удаляются метан этан и на 95% пропан при этом давление насыщенных паров нефти при 40 снижается с 085 до 003МПа что гарантирует постоянство фракционного состава нефти при ее транспортировании и хранении.
Технологические и конструкционные расчеты основного аппарата
Рассчитать и подобрать нормализованный кожухотрубчатый теплообменник между двумя органическими растворами1. Горячим раствором является стабильный бензин а холодным раствором легкие углеводороды.
Исходные данные к проекту:
Цель данного вида расчета – определить ориентировочную поверхность теплообмена и предварительно выбрать аппарат1.
Определяем тепловую нагрузку:
Определяем расход раствора из уравнения теплового баланса:
Находим среднюю температуру двух жидкостей:
Легкие углеводороды:
Определяем среднелогарифмическую разность температур7:
Определяем поправку для среднелогарифмической разности тепмератур:
Находим неизвестные коэффициенты:
Таблица 1- Сводный материальный баланс
Таблица 2- Сводный тепловой баланс
Тепловая нагрузка аппарата – 1932000 Вт
Находим ориентировочную поверхность теплообмена:
где - ориентировочный коэффициент теплопередачи принимается как .
Зная ориентировочною поверхность теплообмена можем подобрать теплообменник 1 таб.2.3. Принимаем следующие параметры:
D=800мм- диаметр кожуха;
F=146- поверхность теплообмена;
n=465- общее число труб;
Уточненный расчет поверхности теплопередачи для первого теплоносителя:
где=0021 внутренний диаметр теплообменных трубок;
Коэффициент теплоотдачи первого теплоносителя:
Уточненный расчет поверхности теплопередачи для второго теплоносителя:
гдеплощадь сечения потока;
= 0025мм наружный диаметр теплообменных трубок;
Коэффициент теплоотдачи второго теплоносителя:
Определяем сумму термическихсопративлений:
где и - теплопроводимость загрязнений стенок;
=175 ВтмК – теплопроводность нержавеющей стали;
Коэффициент теплопередачи равняется4:
Требуемая поверхность теплообмена составляет:
Из этого следует что из выбранного ряда походит теплообменник с трубами длиной труб 60м и номинальной поверхностью
Определяем запас теплообменника:
В итоге мы получаем: D=600мм d=25x2мм n=196 штук z=6.
Гидравлический расчет
Задачей гидравлических расчетов является расчет фактических скоростей движения теплоносителей в теплообменнике и его гидравлического сопротивления2.
Скорость жидкости в трубах:
где - площадь сечения потока;
Находим коэффициент трения:
отсюда е - относительная шероховатость труб определяется:
где высота выступов шероховатостей принимается как мм
Находим скорость в штуцерах:
где диаметр штуцера в распределительной камере;
Находим скорость потока в штуцерах:
Скорость в самом узком сечении межтрубного пространства ;
Число рядов труб омываемых потоком:
округляем в большую сторону m=9. Число сегментных перегородок равняется х=18;
Сопротивление межтрубного пространства равняется:
Сопротивление трубного пространства равняется:
Конструкционный расчет
Задачей конструкционного расчета является нахождение толщины стенок аппарата вес составных частей аппарата и объем2.
Рассчитываем минимальную толщину стенок цилиндрических обечаек:
где P=12 МПа расчетное давление;
D=600мм внутренний диаметр обечайки;
=126 МПа допускаемое напряжение;
=10 коэффициент прочности сварного шва;
Определяем минимальную толщину эллиптического днища:
Находим максимальный радиус кривизны днища R:
Определяем толщину трубной решетки:
где =0025мм наружный диметр труб;
=0032мм шаг отверстий в трубной решетке;
Находим вес цилиндрической части аппарата:
где L=6 м длина обечайки;
=7500 кгм3 плотность материала стенки корпуса;
=063 м наружный диаметр обечайки;
=06 м внутренний диаметр обечайки;
Определяем вес днища:
Вес штуцеров равняется:
Находим объем эллиптического днища:
Находим объем цилиндрической части аппарата:
Определяем общий внутренний объем:
Вес труб определяем по формуле:
где длина теплообменных трубок;
Приведенная длина днища находится по формуле:
Приведенная длина аппарата находится по формуле:
Расчет и подбор вспомогательного оборудования
Основными типами насосов применяемых в химической технологии является центробежные поршневые и осевые насосы. При проектировании обычно возникает задача определения необходимого напора и мощности при заданной подаче (расходе) жидкости перемещаемой насосом5.
Определяем мощность на перекачивание жидкости:
где плотность перекачиваемой жидкости;
ускорение свободного падения;
=64 м. вод.ст. напор насоса;
Напор определяется по формуле6:
где =10 МПа давление в аппарате из которого перекачивается жидкость;
=12 МПа давление в аппарате в которое подается жидкость;
=15 м геометрическая высота подъема жидкости;
=49 м сумма потерь напора;
Определяем сумму потерь напора на всасывающей и нагнетающей линии:
где =23 м потеря напора на всасывающей линии;
=26 м потеря напора на нагнетающей линии;
Потеря напора на всасывающей линии:
где =013 коэффициент трения;
=8 м длина трубопровода;
=1 сумма коэффициентов местных сопротивлений;
=2 мс скорость жидкости;
Потери напора на нагнетающей линии:
Находим число Рейнольдса:
Мощность которую должен развивать электродвигатель насоса:
=1 КПД передачи (соединен с валом насоса);
По таб.1 1 таб.1устанавливаем что заданным подаче и напору более всего соответствует центробежный насос марки Х2031 для которого оптимальные условия работы Н=18 м . Насос обеспечен электродвигателем А02-41-2 мощность которого . Частота вращения вала
Определяем запас напора на случай кавитации8:
Находим высоту всасывания:
В данной курсовой работе мы рассмотрели кожухотрубчатый теплообменник. Приведены описание технологического процесса происходящий в аппарате выбор конструкции самого теплообменника описание проектируемого аппарата описание его конструкции приведены тепловой и гидравлический расчеты.
Рассмотрели разновидности кожухотрубчатых теплообменников узнали о достоинствах и недостатках область применения аппарата. Так же изучили технологическую схему и подобрали для нашего аппарата необходимое вспомогательное оборудование.
В результате расчетов мы подобрали необходимый нам теплообменник который имеет следующие параметры:
диаметр кожуха – 600 мм;
длина теплообменных труб – 60 м;
общее число труб – 196 шт.;
диаметр труб – 25х2 мм;
поверхность теплообмена - 91;
Список использованной литературы
Таранова Л.В. Теплообменные аппараты и методика их расчета. Учебное пособие 2-е издание переработанное и дополненное. Тюмень 2012 – 198с.
Бараулин Е.П. Исаев В.Н. Соколовский А.И. Расчеты теплоиспользующего оборудования: Учебное пособие. Иваново2009 – 100с.
Савельев Н.И. Лукин П.М. Расчет и проектирование кожухотрубчатых теплообменных аппаратов. Учебное пособие. Чебоксары 2010 – 80с.
Филиппов В.В. Теплообмен в химической технологии. Теория. Основы проектирования: Учебное пособие. Самара 2014 – 197с.
Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию 2-е издание переработанное и дополненное. М.: Химия1991-496с.
Бондаренко Б.И. Альбом технологических схем процессов переработки нефти и газа. М.: Химия 1983 – 128с.
Романков П.Г. Фролов В.Ф. Флисюк О.М. Методы расчета процессов и аппаратов химической технологии (примеры и задачи): Учебное пособие для вузов 2-е издание исправленное. ХИМИЗДАТ 2009 – 544с.
Печегенов Ю.Я. Кузьмина Р.И. Курсовое проектирование по процессам и аппаратам. Теплообменные аппараты и ректификационные установки: Учебное пособие. Саратов 2010 – 110с.

Свободное скачивание на сегодня

Обновление через: 21 час 5 минут
up Наверх