Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Архив1 / docx54 / курсовая (исправленная).docx
Скачиваний:
66
Добавлен:
01.08.2013
Размер:
160.02 Кб
Скачать

В данной курсовой работе производится тепловой расчет, механический расчет, расчет тепловой изоляции горизонтального бойлера-аккумулятора, а также подбор приборов КИПиА и соответствие теплообменника правилам “Ростехнадзора”. Емкость бойлера-аккумулятора 5м3. Греющий теплоноситель: насыщенный водяной пар при избыточном давлении Ризб.= 0,5МПа. Нагревается вода от 20 до 800С за 7 часов при давлении Рабс.= 0,5МПа.

Исходные данные:

  1. Температура насыщенного водяного пара: ts = 158,84ºC

  2. Давление насыщенного водяного пара: Рабс1 = 0,6МПа

  3. Температура воды на входе: t2 = 20ºC

  4. Температура воды на выходе: t’’2 = 80ºC

  5. Давление воды: Pабс2 = 0,5МПа

  6. Время нагревания воды до исходной температуры:

1.Тепловой расчет

1.Определяем среднелогарифмический температурный напор:

где = 158,84 – 20 = 138,84 0С;

= 158,84 – 80 = 78,84 0С.

График изменения температур теплоносителей вдоль поверхности теплообмена.

t,0C

пар

ts =158,840C

tmin=78,840C

tmax=138,840C

t2’’=800C

t2’=200C

вода

F

2.Определяем среднюю температуру нагреваемой воды:

3.По средней температуре нагреваемой воды определяем теплоемкость, плотность и расход нагреваемой воды.

С2 = 4,180кДж/(кг*К)

ρ2 = 986,71кг/м3

G2 = V* ρ2 = 5*986,71 = 4933,55 кг

4.Находим удельную производительность аппарата.

5.Определим среднюю температуру стенки:

6.Зададимся наружным диаметром трубок

Выбираем трубки 32х2 по ТУ 14-3-190-2004 из Ст.20

По средней температуре стенки определяем из таблиц коэффициенты вязкости , теплопроводности и плотность:

μж = 270,64*10-6 Па*с

λж = 0,680 Вт/(мК)

ρж = 954,09кг/м3

7.По температуре насыщения определяем из таблиц удельную теплоту парообразования:

r = 2086,0 кДж/кг

8.Определим коэффициент теплоотдачи от пара к стенкам трубки:

9.Определим коэффициент теплоотдачи от стенок трубок к жидкости:

Критерий Грасгофа (Gr):

При определяем теплофизические свойства жидкости и критерий Прандтля (Pr):

Находим произведение Gr на Pr и по таблице определяем коэффициенты С и n:

C=0.135, n=

Критерий Нуссельта:

Коэффициент теплоотдачи:

10.Определяем коэффициент теплопередачи:

11.Проверяем температуру стенки:

поэтому не делаем перерасчет.

12.Определяем поверхность нагрева и объем аппарата:

13.Определим расход пара:

Расчёт геометрических размеров аппарата

1.Задаемся диаметром аппарата D=1.22м и определяем его длину.

2.Задаемся скоростью пара и определяем количество трубок:

3.Находим общую длину труб:

4.Находим длину одной трубки:

5.Уточняем скорость газов:

2. Механический расчет

Корпус аппарата изготовлен из стали типа: Сталь-20. Коэффициент прочности сварных швов:

1.Расчет корпуса аппарата:

Принимаем толщину корпуса равной : S = 6мм.

Рассчитанная толщина стенки должна выдерживать давление гидравлических испытаний:

Напряжение гидроиспытаний меньше чем предел текучести следовательно, стенка данной толщины будет выдерживать давление гидроиспытаний.

Для унификации конструкции теплообменника воспользуемся сортаментом труб по ТУ 14-3-190-2004 и будем использовать для изготовления корпуса трубу:

1220х11(Dy1200)

2.Расчет днищ и крышек:

Принимаем толщину корпуса равной : S=5мм

Принятая толщина стенки крышки подлежит контрольной проверке на допустимые напряжения при гидравлических испытаниях:

Напряжение гидроиспытаний меньше чем предел текучести, следовательно стенка данной толщины будет выдерживать давление гидроиспытаний.

Для улучшения процесса стыковки корпуса с днищем принимаем толщину днища равной 10мм (согласно стандартной линейке толщин днищ по ГОСТ 6533-78).

3.Расчет диаметра патрубков входа и выхода нагреваемой воды:

Скорость истечения:

Время истечения:

Расход нагреваемой воды:

Площадь сечения патрубка:

Согласно полученного значения выбираем стандартную трубу по ГОСТ 8732-78: 45х3 (Dy 40)

Проверка патрубков на прочность:

4.Расчет диаметров патрубков на входе и выходе греющего пара:

Скорость пара:

Согласно полученного значения выбираем стандартную трубу по ГОСТ 8732-78: 50х5 (Dy 40)

Проверка на прочность:

5.Расчет фланцев.

Сила, компенсирующая силу внутреннего давления:

где - ширина прокладки.

Dy 40 -

Dy 65 -

Сила, создающая давление на прокладку:

где - предварительное удельное давление на прокладку.

Dy 40 -

Dy 65 -

Определим допускаемую нагрузку на один болт:

Dy 40 -

Dy 65 -

Число шпилек принимаем согласно ГОСТ 12815-80:

Dy 40 - 4шт

Dy 65 - 4шт

Толщину плоского приварного фланца принимаем согласно ГОСТ 12820-80:

Dy 40 - 17мм

Dy 65 - 13мм

6.Расчет опор аппарата:

Горизонтальные аппараты устанавливаются на 2 седловые опоры:

Площадь опорной плиты должна удовлетворять условию:

Выбираем бетон марки 300:

Расчетная толщина опорной плиты:

Принимаем толщину опорной плиты: Sпф=10мм

7.Расчет на устойчивость:

Критическая длина тонкостенной оболочки:

Критическое давление:

8.Расчет тепловой изоляции:

Определяем среднюю температуру изоляции:

Принимаем температуру снаружи аппарата tн = 45 0С.

Температура стенки берем из теплового расчета tст = 102,44 0С.

Тогда = = 73,72 0С.

Теплопроводность при заданной средней температуре.

.

Толщина слоя изоляции.

,

где= 11,9 Вт/(м2*К) - коэффициент теплоотдачи изоляции.

Соседние файлы в папке docx54