Автор работы: Пользователь скрыл имя, 12 Марта 2014 в 22:39, курсовая работа
В контактных аппаратах теплообмен осуществляется при непосредственном соприкосновении теплоносителей и, как правило, сопровождается переносом массы. Поверхность твердой стенки или границы раздела контактирующих сред, через которую осуществляется теплообмен, называется поверхностью теплообмена или поверхностью нагрева, а если теплообмен сопровождается передачей масс,- поверхностью тепломассообмена. В теплообменных аппаратах поверхностного типа теплообмен идет через разделительную стенку и, теплоносители не смешиваются (рекуперативные аппараты). Данные аппараты нашли широкое применение в теплоэнергетике для нагрева (охлаждения) воды (пара) в испарителях и конденсаторах.
Введение…………………………………………………………………….4
Тепловой расчет подогревателя…………………………………….8
Гидравлический расчет подогревателя…………………………….22
Механический расчет подогревателя………………………………27
Заключение…………………………………………………………………38
Список использованной литературы……………………………………...39
Спецификация……………………………………………………………....40
.
3.7. Определяем площадь сечения материала кожуха
.
3.8. Вычисляем расчетный температурный коэффициент
где
tт, tк – температуры трубок и кожуха °С;
aт, aк – коэффициенты линейного удлинения трубок и кожуха соответственно, 1/град. aт = 14×10-61/град; aк = 11,7×10-61/град.
tк = tгр.п. – (70¸85) = 166 – 76 = 90 °С
tт = tгр.п. – (15¸20) = 166 – 16 = 150 °С
3.9. Определяем модуль упругости системы трубок
где
- длина трубок, м:
- внутренний радиус корпуса, м.
.
3.10. Вычисляем коэффициент перфорации
.
.
3.11. Определяем толщину трубной решетки
3.12. Определяем толщину трубной решетки из условия прочности на изгиб
где
D0 - диаметр окружности, на которую опирается трубная доска,
Pр - расчетное давление, Па;
y - коэффициент, зависящий от формы и способа крепления трубной доски;
j - коэффициент, учитывающий ослабление трубной решетки;
С - поправка на минусовые допуски проката, коррозию и т.д., м.
При расчетном давлении, действующем со стороны крышки, в качестве D0 принимается внутренний диаметр корпуса, поэтому D0 = Dвн = 0,8 м.
В данном подогревателе используем круглые трубные доски, не подкрепленные анкерными связями, следовательно, y = 0,5.
3.13. Вычисляем коэффициент, учитывающий ослабление трубной доски,
где
Dн - наружный диаметр кожуха, м;
N1 - наибольшее количество трубок в одном ряду, шт.;
d0 - диаметр отверстия под трубку в трубной доске, м.
d0 = dн + 0,0008 = 0,029+ 0,0008 = 0,0298, м.
3.14. Определяем наибольшее количество трубок в одном ряду
где
К - кольцевой зазор между крайними трубками и корпусом аппарата, м, ;
S - шаг между трубками, м, .
.
3.15. Производим определение толщины трубной решетки, исходя из условия надежности развальцовки:
где
q - допускаемое напряжение на вырывание трубок из решетки, МПа;
Ртр - осевое усилие в наиболее нагруженной трубке, Н.
dн - наружный диаметр трубок, м.
Для трубок, завальцованных с отбортовкой, q = 40 МПа.
3.16. Определяем осевое усилие в наиболее нагруженной трубке
Ртр = sp(dн - dт)dт, Н,
где
dт - толщина трубки, м;
s - напряжение изгиба в трубной решетке, МПа.
Ртр = 132,2×3,14(0,029 – 0,001)0,001=0,0116 Н
3.17. Расчет фланцевых соединений и болтов.
3.17.1.Определяем полное усилие, действующее на все болты фланцевого соединения,
Q = Р + Рупл, Н,
где
Р - сила внутреннего давления среды на площадь, Н;
Рупл - сила, необходимая для обеспечения плотности соединения
при давлении рабочей среды, Н.
Р = 0,785×D2пр×Рс, Н,
где
Dпр - средняя линия прокладки, м;
Рc - сила внутреннего давления среды на площадь, Па.
3.17.2. Определяем среднюю линию прокладки
Dпр = 0,5(Dн + Dв), м,
где
Dн и Dв - наружный и внутренний диаметры прокладки соответственно, м.
Dпр = 0,5(0,82 + 0,8) = 0,81, м
Р = 0,785×0,81×0,7×106 = 0,36×106, Н
3.17.3. Определяем силу, необходимую для обеспечения плотности соединения
Рупл = q×Fпр, Н,
где
q - расчетное удельное давление на единицу площади прокладки, Па, ;
Fпр - площадь прокладки, м2.
3.17.4. Вычисляем площадь прокладки
Fпр = 0,785×(D2н - D2в), м2,
Fпр = 0,785×(0,822 – 0,82) = 0,025, м2
Рупл = 15×106×0,025 =0,375×106, Н
Q = 0,36×106 + 0,375×106 = 0,735×106, Н
Проверка расчетной нагрузки (qmax = 130 МПа):
Q £ qmax×Fпр.
Расчетная нагрузка не превышает максимальную и не будет вызывать повреждение прокладки или превосходить ее прочность, т. к.
условие соблюдается.
где
Q - полное усилие на все болты, Н;
Dпр - средняя линия прокладки, м;
h - поправочный коэффициент (h = 0,9);
sт - предел текучести материалов болтов при рабочей температуре (sт = 245 МПа), Па.
3.17.6. Вычисляем количество болтов во фланцевом соединении
где
L – общая длина окружности, на которой расположены центры болтов, мм;
tб - шаг между болтами, мм.
Из конструктивных соображений шаг между
болтами принимаем в пределах 2,5¸5 диаметров болтов:
L = p (Dвн + dк + dб +К), мм,
где
dк - толщина стенки кожуха, мм;
К - монтажный зазор (К = 25¸30 мм):
dб - диаметр болтов, мм;
Dвн - внутренний диаметр корпуса. мм.
L = 3,14 (800 + 4 + 18 + 27) = 2665,86 мм,
3.17.8. Определяем расчетное усилие на болт
3.17.9. Определяем толщину приварного фланца
где
r0 - радиус окружности расположения болтов, м;
r – внутренний радиус корпуса, м;
sдоп = 230 - допускаемое напряжение на изгиб, МПа;
а = 0,6 - для фланцев, подверженных изгибу.
3.17.10. Определяем радиус окружности расположения болтов
r0 = (Dвн + dк + dб + К)×0,5, мм,
r0 = (0,8 + 0,0004 + 0,018 + 0,027)×0,5 = 0,422 м
r = Dвн/2=0,8/2=0,4 м
расчётное давление
количество болтов 30 шт
расчётное усилие на болт 70 кН
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Для закрепления теоретических знаний по курсу «Тепломассообмен» была выполнена курсовая работа: «Расчет пароводяного подогревателя»
В конструктивном расчете теплообменного аппарата решались 3 задачи:
1. тепловая;
2. гидравлическая;
3. механическая.
В тепловом расчете были определены: физические параметры воды и водяного пара; средняя логарифмическая разность температур: для первой зоны , для второй зоны ; количество тепла, передаваемое паром воде, для двух зон теплообмена Q = 14485,16 кВт; массовый расход пара Dп = 6,73 кг/с; коэффициенты теплоотдачи: для воды , для пара ; коэффициент теплопередачи: для первой зоны: для первой зоны: , для второй зоны , поверхность нагрева составила F= 90 м2. Общее количество трубок n=301 шт, их длина L=3 м.
В гидравлическом расчете определили: полный напор, необходимый для перемещения воды через аппарат, который составил , а также мощность, необходимую для движения воды через подогреватель N= 0,36 кВт, размеры патрубков: для воды: Fпат = 0,05 м2, dпат = 0,25 м, для входа пара: Fпат = 0,07 м2, dпат = 0,23 м, для выхода конденсата: Fпат = 0,002 м2, dпат = 0,05 м, для откачки воздуха: Fпат = 0,0003 м2, dпат = 0,02 м.
В механическом расчете при расчете на прочность были определены:
расчетное давление Рр = 11,1 МПа
количество болтов z = 30 шт, их диаметры dб = 18 мм
высота фланца h = 55 мм
расчетное усилие на болт Pб = 70 кН
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.