Гидравлический расчет теплообменника Л-4
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА (МИИТ)»
(РУТ(МИИТ))
Факультет «Транспортные сооружения и задания»
Кафедра «Теплоэнергетика и водоснабжение на железнодорожном транспорте»
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Дисциплина: «Проектирование теплоэнергетических установок и систем»
Тема: «Тепломеханический расчет теплообменного аппарата»
Выполнил:
Магистрант 1 курса
Группа ЗТЖ-1911
Сапсай И.Н.
Шифр:1810-ЭНм-2248
Проверил:
Доцент кафедры
«Теплоэнергетика и водоснабжение
на железнодорожном транспорте»
кандидат технических наук
Драбкина Е.В.
Дата_______________
Подпись____________
Москва 2019г.
Оглавление
1. Задание на проектирование. 3
2. Исходные данные. 3
3. Теплотехнический расчет. 4
4. Прочностной расчет. 5
4.1 Расчет трубной решетки. 5
4.2. Расчет корпуса. 6
4.3. Расчёт патрубков. 7
4.4. Расчет днища и крышки. 7
4.5. Расчет фланцев (Л-4) 7
5. Гидравлический расчет теплообменника Л-4. 7
Литература. 8
Задание на проектирование
|
|
|
Спроектировать вертикальный подогреватель сетевой воды при следующих исходных данных:
Исходные данные
Нагреваемая вода проходит внутри трубок, а греющий пар поступает в межтрубное пространство
2.1. Теплопроизводительность подогревателя - 5,0 MBт
2.2. Давление греющего пара -1,4 МПа
2.3. Степень сухости пара -1,0
2.4. Абсолютное давление сетевой воды внутри трубок - 0,3 MПа
2.5. Температура воды на входе - 100°С
2.5. Температура воды на выходе - 150°С
2.6. Коэффициент потерь в окружающую среду - 0,05
2.7. Внутренний диаметр трубок - 25 мм
2.8. Толщина стенки - 2 мм
2.9. Число ходов по воде - 1
Теплотехнический расчет
3.1 Температура насыщения пара, ТN = 195°С
3.2. Средний температурный напор, T3
T3 = ((TN - T1)-(TN - T2)) / LOG((TN-T1)/(TN-T2)) = 67 °С
где: T1,T2 - температуры воды на входе и выходе °С
3.3. Средняя температура воды, TF
TF = (T1 + T2) / 2 =125 °С
3.4. Средняя разность температур между стенкой и водой (принята) = 32 °С
|
|
|
3.5. Средняя температура стенки трубки со стороны воды TW = 157°С
3.6. Средняя разность температур между паром и стенкой T5(принята)= 1 °С
3.7. Температура стенки трубки со стороны пара TW1 = 194°С
3.8. Теплофизические параметры воды
Кф.нт кин.мат.вязкости воды NF,кв.м/с 0,000000233
Кф.нт теплопроводности воды,Вт/м.К 0,6860000000000001
Критерий Прандтля воды при T=TF 1,35
Критерий Прандтля воды при Т=ТW 1,1
Коэффициент об. расш. воды T=TF 0,000919
Скорость воды в трубках W, м/с 2
Расчет теплоотдачи от стенки трубки к воде
3.9. Число Рейнольдса
Re = W * D / 1000 * NF = 214592
3.10. Разность темпеpатуp между паpом и стенкой (принята) = 1 °С
3.11. Коэф-нт теплоот.от паpа к стенке = 18247 Вт/кв.м K AL2
3.12. Коэф-нт теплоот. от стенки к воде = 12711 Вт/кв.м K AL1
3.13. Коэф-нт теплопередачи
K= 1/( 1 / AL1 + R/OD/ 1000 + 1 / AL2) = 6541 Вт/кв.м.K
где: R-толщина стенки трубки R= 2 мм
OD- теплопроводность материала стенки OD= 103 Вт/м.К
3.14. Повеpхность теплообмена ,F
|
|
|
F = Q * 100000*(1+n) / K / T3 = 12 кв.м
3.15. Температура трубки со стороны воды
принятая = 157 °С
по расчёту = 158 °С
3.16. Pасход нагреваемой воды 25 кг/с
3.17. Pасход греющего пара 3 кг/с
3.19. Диаметр штуцера по воде 131 мм
3.20. Число трубок в теплообменнике 27 шт
3.21. Повеpхность трубного пучка 12 кв.м.
3.22. Высота трубки 4881 мм
3.23. Наружний диаметр трубок D20 = D + 2R = 29 мм
Прочностной расчет
Расчет трубной решетки
4.1. Расчет тpубной pешетки [ 2, c.212-217]
4.1.1. Материал трубной решетки - ст.3
4.1.2. Диаметр отверстий под трубки - 30мм
4.1.3. Шаг тpубок в тpубноЙ pешетке, S = 1,5мм
Dn = 45мм
4.1.4. Метод разбивки трубной решётки - по вершинам равносторонних
треугольников (ромбическое)
|
|
|
4.1.5. Общее число отверстий под трубки в решетке - 27шт
4.1.6. Диаметр окружности крайнего ряда трубок в решетке -360мм
4.1.7. Площадь поперечного сечения стенок трубок
Fтр = M2 * 3,14 *( D-R ) * R = 39 кв.см
где: M2 - число трубок в трубной решетке M2= 27
D - диаметр трубки D= 25 мм
R - толщина стенки трубки R= 2 мм
4.1.8. Площадь поперечного сечения стенки корпуса
Fкорп = 3,14 * (D8+2*SK) * SK = 52 кв.см
где:
D8 - внутрен. диаметр корпуса, D8= 413 мм
SK - толщина стенки корпуса, SK= 4 мм
4.1.9. Модули упругости материала трубок Етр и корпуса Екорп
Eтр = 1 000 000 кг/кв.см Eкорп = 2 100 000 кг/кв.см
4.1.10. Коэффициенты линейного расширения трубок (латунь) Lтр и корпуса Lкорп
Lтр = 1,890000021376181* 
°Сˉ¹
Lкорп = 1,179999981104629 °Сˉ¹
4.1.11. Отношение жесткости трубок к жесткости корпуса
RO1 = (Eтр*Fтр)/(Eкорп*Fкорп) = 0,3571429
4.1.12. Расчетный температурный коэффициент
LAM = 6,66300070406578* 
4.1.13. Модуль упругости основания системы трубок
K=PET*FT/(H7/20*3.14*A^2) = 115,4031 кг/кв.см
где:
A=D8/20; D8-диаметр корпуса мм
4.1.14. Коэффициент перфорации решетки
AA= 0,9043367318428901
4.1.15. Расчетное давление рабочего состояния - 10,11525 м
PR1 = (0,6 +0,4 * 0,9043367318428901 ) * ( 0,3 - 1,4 ) *
10 – 0,3571429 * ( 0,3 - 0,6 * 1,4 ) * 10 + 6,66300070406578 
* 115,4031 * ( 4881 / 20) * 10,11525
4.1.16. Принята толщина трубной решётки, SR1 (жесткая конструкция). [2, c.213] 2,695143 SR1=(17*SK/10*(H/10)^0,25*PR1!*10/(SG*100))^0,8=
=(17* 4 /10*( 4881 /10)^0,25* 10,11525 *10/ 14 /100)^0,8= 36,25 мм
где:
SK-толщина корпуса аппарата SK= 4мм
H -длина трубок H= 4881мм
PR1-расчетное давление на решетку PR1= 10,11525 кг/кв.см
SG-доп.напряжение для материала решетки SG= 14 кг/кв.мм
SR1-толщина решетки = 36,25мм
4.1.17. Вес решетки - 3кг
4.1.18. Вес трубного пучка - 199кг
Расчет корпуса
4.2.1. Внутр.диаметp коpпуса теплообменника - 413мм
4.2.2. Толщина стенки корпуса SK [3, c. 423 ] - 4мм
SK=10P*D/(200L*SG-10P)+C=10* 1,4 * 413 /( 1 * 12 – 1,4 )+ 0,5 = 4
где:
P11 - рабочее избыточное давление в корпусе аппарате P= 1.4 МПа
D - внутренний диаметр корпуса аппарата D= 413 мм
SG- допустимое напряжение в стенке. Для ст.3 при t=200°С SG=12 кг/кв.мм [ 2,табл.7-1]
L - коэффициент прочности сварного шва корпуса. При ручной сварке L=0,95 [ 3, c. 423 ]
C - поправка на коррозию, C=0,5 мм [3, c.424 ]
4.2.3. Высота корпуса = 4881мм
4.2.4. Материал корпуса - ст.3
4.2.5. Вес корпуса = 199кг
Расчёт патрубков
4.3.1. Диаметр подводящего парового патрубка = 116мм
4.3.2. Диаметр отводящего парового патрубка = 50мм
4.3.3. Диаметр водяных патрубков = 131мм
4.3.4. Толщина стенки патрубков = 4мм
4.3.5. Материал патрубков - Ст.3
Расчет днища и крышки.
4.4.1. Избыточное давление в корпусе = 13атм
4.4.2. Диаметр днища = 413мм
4.4.3. Материал крышки - Ст.3
4.4.4. Допустимое рабочее напряжение = 9 кгс/кв.мм
4.4.5. Прибавка к толщине на коррозию = 2мм
4.4.6. Тип днища - полусферическое
4.4.7. Толщина стенки днища = 6мм
4.4.8. Вес днища и крышки = 50кг
Расчет фланцев (Л-4)
4.5.1. Материал фланцев - Ст.3
4.5.2. Материал уплотнительных прокладок - паронит
4.5.3. Толщина прокладок = 2 мм
4.5.4. Число болтов на фланцах корпуса = 12шт
4.5.5. Ширина прокладки = 40 мм
4.5.6. Удельное давление на поверхность прокладки при толщине ее 2 мм принимается 120 кгс/кв.см
4.5.7. Средний диаметр кольца прокладки = 453мм
4.5.8. Диаметр окружности расположения болтов на фланце = 580мм
4.5.9. Шаг расположения болтов на фланце = 151,7667мм
4.5.10. Расчетное усилие в болтах = 1879кг
4.5.11. Диаметр болтов = 10мм
4.5.12. Толщина приварного фланца = 10мм
4.5.13. Наружний диаметр фланца = 620мм
4.5.14. Вес фланца корпуса = 13кг
4.5.15. Общий вес теплообменника = 503кг
Гидравлический расчет теплообменника Л-4
5.1. Коэффициент сопротивления трения в трубках = 2,909216923417166D-03 5.2. Гидравлическое сопротивление теплообменника со стороны воды = 422кг/кв.м
Литература
1. Сборник правил и нормативно-технических документов по котлонадзору / Сост. А. А. Тихомиров, А. Н. Суслов. - М. : Машиностроение, 1993. - 543,[1] с. : ил.; 21 см.; ISBN 5-217-01477-6 (В пер.) : Б. ц.
2. Лебедев П. Д. Теплообменные, сушильные и холодильные установки. Учебник для студентов технических вузов. Изд. 2-е, перераб. М., «Энергия», 1972. 319 c.
3. «Проектирование, монтаж и эксплуатация тепломассообменных установок»; учебное пособие для вузов/ А.М. Бакластов, В.А. Горбенко, П.Г. Удыма; под ред. А.М. Бакластова -М.:Энергоиздат, 1981. – 336с.
Дата добавления: 2019-02-26; просмотров: 175; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!