всякое / taranova то и расчет

	подвесных конструкций и т.д. При вычерчивании узлов крепления
	схематично показывают места сварки, приводят характеристику сварного
	шва. При выполнении деталировки следует учитывать, что степень
	заполнения листа должна быть не менее 70%. Пример оформления чертежа
	показан на рис.3.7.
	841
		Техническая
		характеристика
		185
	Главный	Технические
	вид
		требования
	594
		Перечень
		составных
		частей
	Таблица
	штуцеров	Основная
		надпись
	Рис. 3.5. Расположение основных элементов чертежа
	(горизонтальный лист)

121

594
min	Таблица
	штуцеров
20
	Техническая
	характеристика
Главный	185
вид
841	Технические
	требования	10 max
	Перечень
	составных частей
	Основная надпись
Рис. 3.6. Расположение основных элементов чертежа
(вертикальный лист)

122

Рис 3 7 Пример оформления чертежа общего вида

123

4. ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ ДЛЯ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ И КУРСОВЫХ ПРОЕКТОВ

4.1. Варианты для выполнения контрольных работ

Задание: Рассчитать и подобрать стандартизованный теплообменник (холодильник, нагреватель) по условиям задач, приведенным в табл. 4.1.

Таблица 4.1

№	Рабочая среда	Назначение	G·10-3,	t1, °С	t2, °С	Р·10-5,	∆Р·10-5,
		аппарата	кг/ч			Па	Па
1	Гептан	Холодильник	24	65	25	1,4	0,15
2	Бензол		28	100	30	2,0	0,13
3	Этиловый спирт		30	90	38	1,5	0,20
4	Метиловый спирт		16	95	35	3,0	0,25
5	Толуол		30	110	26	1,3	0,12
6	Октан		15	90	20	1,5	0,13
7	Пропиловый спирт		18	95	40	1,6	0,22
8	Ацетон		20	60	25	2,0	0,20
9	Бутиловый спирт		22	110	30	1,8	0,18
10	Гексан		15	85	28	2,1	0,26
11	Бензол	Нагреватель	14	30	85	1,6	0,30
12	Гексан		18	25	80	2,0	0,25
13	Хлорбензол		26	30	100	1,2	0,20
14	Четыреххлористый
	углерод		16	25	90	2,0	0,13
15	Этиловый спирт		18	25	90	1,8	0,20
16	Толуол		22	30	100	1,5	0,15
17	Бутиловый спирт		10	35	110	1,3	0,25
18	Октан		12	25	95	1,2	0,18
19	Пропиловый спирт		14	28	85	1,6	0,22
20	Гептан		13	20	78	2,0	0,16

124

Задание: Рассчитать и подобрать стандартизованный кожухотрубчатый испаритель по условиям задач, приведенным в табл. 4.2.

Таблица 4.2

№	Рабочая среда	G·10-3,	Р·10-5,	№	Рабочая среда	G·10-3,	Р·10-
		кг/ч	Па			кг/ч	5, Па
1	Гексан	9,6	2,0	6	Пропиловый спирт	12,0	1,3
2	Гептан	10,2	1,7	7	Бутиловый спирт	8,5	1,2
3	Бензол	12,5	1,6	8	Этиловый спирт	9,8	2,4
4	Толуол	14,2	1,4	9	Метиловый спирт	12,5	3,2
5	Октан	11,5	1,1	10	Четыреххлористый	9,6	1,8
					углерод

Задание: Рассчитать и подобрать стандартизованный аппарат воздушного охлаждения для конденсации и охлаждения рабочей среды по условиям задач, приведенным в табл. 4.3.

Таблица 4.3

№	Среда	Место	G·10-3,	t1, °С	t2, °С	Р·10-5,
		установки	кг/ч			Па
1	Гексан	Тюмень	15	равна	28	2,0
2	Гептан	Тобольск	24	tкон	30	1,7
3	Бензол	Саратов	28		32	1,6
4	Толуол	Пермь	30		26	1,4
5	Октан	Томск	15		25	1.1
6	Этиловый спирт	Омск	30		32	2,4
7	Метиловый спирт	Уфа	16		30	3,2
8	Пропиловый спирт	Иркутск	18		36	1,3
9	Бутиловый спирт	Казань	22		32	1,2
10	Четыреххлористый углерод	Уфа	16		29	1,8

4.2. Варианты для выполнения курсовых проектов

Задание: Рассчитать и подобрать теплообменное оборудование для ректификационной колонны и произвести необходимые прочностные расчеты (определение толщины стенки элементов корпуса аппарата; расчет опор) по вариантам заданий, приведенным в табл. 4.4-4.7

125

Таблица 4.4 Сырьевые теплообменники ректификационных колонн

				P верха,	Содержа	Температура
					ние
	№	Состав сырья	G, кг/ч			Начальная	Конечная
					НКК,
				Па		– t1, 0С	– t2,	0	С
					XF
	Т1	Гексан–толуол	9150	1,4 10 5	0,52	12	Рассч.
	Т2	Гексан–гептан	14500	1,3 10 5	0,54	15	Рассч.
	Т3	Бензол–толуол	10200	1,8 10 5	0,48	20	Рассч.
	Т4	Бензол–октан	9800	2,5 10 5	0,5	18	Рассч.
	Т5	Бензол–хлороформ	9200	1,5 10 5	0,42	14	Рассч.
	Т6	Толуол–гептан	9350	1,3 10 5	0,4	16	Рассч.
	Т7	Гептан–гексан	10200	2,1 10 5	0,46	20	Рассч.
	Т8	Гептан–октан	11050	1,8 10 5	0,38	15	Рассч.
	Т9	Этанол–вода	8900	1,6 10 5	0,52	14	Рассч.
	Т10	Метанол–вода	9100	1,3 10 5	0,56	12	Рассч.

Таблица 4.5

Испарители ректификационных колонн

	Состав сырья	G,	P,	Содержание
		кг/ч	Па	НКК, XW
И1	Гексан–толуол	6200	1,4 10 5	0,03
И2	Гексан–гептан	8200	1,3 10 5	0,05
И3	Бензол–толуол	7400	1,8 10 5	0,04
И4	Бензол–октан	6800	2,5 10 5	0,06
И5	Бензол–хлороформ	6200	1,5 10 5	0,05
И6	Толуол–гептан	6300	1,3 10 5	0,03
И7	Гептан–гексан	5500	2,1 10 5	0,05
И8	Гептан–октан	5700	1,8 10 5	0,03
И9	Этанол–вода	4500	1,6 10 5	0,04
И10	Метанол–вода	4600	1,3 10 5	0,05

Примечание: температуру кипения смеси при заданном давлении рассчитать

126

		Аппараты воздушного охлаждения					Таблица 4.6
			Содерж		Температура сырья			G,
			ание
	Состав сырья			P, Па
					Начальная	Конечная
			НКК,					кг/ч
			YD		– t1, 0С	– t2, 0С
А1	Гексан–толуол		0,94	1,4 10 5	Рассч.	42		9150
А2	Гексан–гептан		0,97	1,3 10 5	Рассч.	38		14500
А3	Бензол–толуол		0,95	1,8 10 5	Рассч.	32		10200
А4	Бензол–октан		0,96	2,5 10 5	Рассч.	35		9800
А5	Бензол–		0,94	1,5 10 5	Рассч.	38		9200
	хлороформ
А6	Толуол–гептан		0,97	1,3 10 5	Рассч.	45		9350
А7	Гептан–гексан		0,96	2,1 10 5	Рассч.	40		10200
А8	Гептан–октан		0,98	1,8 10 5	Рассч.	38		11050
А9	Этанол–вода		0,94	1,6 10 5	Рассч.	35		8900
А10	Метанол–вода		0,96	1,3 10 5	Рассч.	30		9100

Примечание: температуру конденсации смеси при заданном давлении рассчитать

начальную и конечную температуру воздуха принять

		Концевой холодильник				Таблица 4.7
		Содержан	P, Па	Температура сырья			G,
	Состав сырья	ие НКК,
				Начальная	Конечная
							кг/ч
		YD		– t1, 0С	– t2, 0С
Х1	Гексан–толуол	0,94	1,4 10 5	42	20		9150
Х2	Гексан–гептан	0,97	1,3 10 5	38	25		14500
Х3	Бензол–толуол	0,95	1,8 10 5	32	20		10200
Х4	Бензол–октан	0,96	2,5 10 5	35	18		9800
Х5	Бензол–	0,94	1,5 10 5	38	20		9200
	хлороформ
Х6	Толуол–гептан	0,97	1,3 10 5	45	25		9350
Х7	Гептан–гексан	0,96	2,1 10 5	40	22		10200
Х8	Гептан–октан	0,98	1,8 10 5	38	25		11050
Х9	Этанол–вода	0,94	1,6 10 5	35	20		8900
Х10	Метанол–вода	0,96	1,3 10 5	30	18		9100

Примечание: начальную и конечную температуру воды принять

127

5. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ

5.1. Пример расчета кожухотрубчатого теплообменника

Задание. Подобрать теплообменник для нагрева гексана от 25°С (t1) до 80°С (t2) производительностью 18000 кг/ч; давление в аппарате 2·105 Па; допустимая потеря давления 0,25·105 Па.

Расчет аппарата проведем в соответствие с п. 2.1.

1. Примем для расчета кожухотрубчатый теплообменник с неподвижными трубными решетками и проведем тепловой расчет аппарата при подаче гексана как в трубное, так и в межтрубное пространство при противоточном движении рабочей среды и теплоносителя. В качестве нагревающего агента примем насыщенный водяной пар с температурой tп =100°С.

Определим теплофизические свойства гексана при средней температуре согласно формулам (1.23). Учитывая, что t2/t1 > 2, среднюю температуру рабочей среды найдем по формуле:

tср = tп – ∆tср

Для этого рассчитаем средний температурный напор по (1.25), составив схему распределения температур (см. п.1.3); при этом получим:

100 ↔ 100

25 → 80

∆tб = 75°С

∆tм = 20°с

Разность температур на концах теплообменника согласно предложенной схеме: ∆tб/∆tм > 2, следовательно средний температурный напор, найдем по формуле:

∆t =	∆tб − ∆t м			= (75 -20)/ ln (75: 20) = 42°С.
ср	ln	∆tб
		∆t
		м

Тогда средняя температура рабочей среды составит:

tср = tп – ∆tср = 100 – 42 = 58°С.

128

Определим свойства гексана при этой температуре (см.табл. I.1 - I.4 в приложении):

С=2,37·103 Дж/кг·К; λ=10,8·10-2 Вт/м·К; µ=0,23·10-3 Па·с; ρ=623,5

кг/м3

2. Проведем предварительный тепловой расчет в следующей последовательности:

- Примем ориентировочно коэффициент теплопередачи Кор (Вт/м2·К) по табл. IV.1 в приложении, выбрав вид теплообмена - от

конденсирующегося пара к органическим жидкостям; для расчета примем К=275 Вт/м2·К;

- Найдем тепловой поток по формуле (1.26):

Q= 180003600 2,37 103 (80 − 25)= 650 (кВт)

-Определим ориентировочную поверхность теплообмена по формуле (1.28):

	Q		.		3		.	2
F=		= 650		10		/( 275		42) = 56,8 м .
	K ∆tср

- По результатам предварительного расчета, используя табл. 2.1

выберем теплообменник со следующими характеристиками:

F = 57 м2; D = 600 мм; dн = 25 мм; z = 2; l = 3000 мм.

3. Проведем уточненный расчет поверхности теплообмена при различных вариантах подачи среды:

Рассмотрим вариант подачи рабочей среды в трубное пространство:

- Найдем объемный расход гексана:

V= G/ρ = 18·103/(3600·623,5) = 8·10-3 м3/с

-Определим скорость движения теплоносителя в трубах:

ωтр = V/f тр = =8·10-3/4,2·10-2 = 0,19 м/с,

где fтр находим по табл. 2.2					для предварительно выбранного
аппарата.
- Рассчитаем критерий Рейнольдса по формуле (2.4):
Re =	ωтр	dв	ρ		0,19 623,5 0,021			=10816
				=
		µ			0,23 10	− 3

129

- Найдем критерий Нуссельта (учитывая турбулентный режим движения) по формуле (2.3), предварительно определив критерий Прандтля по (2.6):

Nu = 0,021 108160,8 5,050,43 = 71,1

- Рассчитаем коэффициент теплоотдачи для гексана, используя (1.8):

α	=	Nu λ	=	71,1 10,8 10− 2	= 365,7 (Вт/м2·К)
				0,021
	1	dв

- Коэффициент теплоотдачи для теплоносителя выбираем по табл.

IV.2 в приложении; при конденсации водяного пара примем α2=12000 Вт/м2·К.

- Рассчитаем уточненный коэффициент теплопередачи по формуле (1.20). Предварительно определим значения термических сопротивлений загрязнений (см. табл. IV.5):

–со стороны органических теплоносителей rз1 = 2·10-4 м 2·К/Вт

–со стороны конденсата rз2 = 0,4·10-4 м 2·К/Вт.

Коэффициент теплопроводности материала стенки трубы примем по табл. III.4 приложения; для стали значение параметра составляет: λст=4280 Вт/м·К; для расчета примем λст=46 Вт/м·К. Толщина стенки трубы составляет: δст=2 мм; тогда коэффициент теплопередачи составит:

				1			2
К =										= 322,4 (Вт/м ·К)
		1	+ 2 10− 4 +	0,002	+ 0,4 10− 4	+		1
365,7				46			12000

- Найдем уточненную поверхность теплообмена, используя (1.28) и расчетное значение коэффициента теплопередачи:

F = 650 103 = 48м2 322,4 42

В этом случае можно принять теплообменник, выбранный по результатам предварительного расчета.

Рассмотрим вариант подачи рабочей среды в межтрубное

пространство.

- Определим скорость движения теплоносителя в межтрубном пространстве, используя формулу (2.10):

130