Кожухотрубчатый теплообменник
Расчет кожухотрубчатого теплообменника для охлаждения природного газа. Определение физических характеристик охлаждаемого газа, коэффициента теплоотдачи для трубного пространства. Расчет тепловой изоляции теплообменника. Конструктивно-механический расчет.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 09.12.2014 |
Размер файла | 800,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
Размещено на http://www.allbest.ru
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Камчатский государственный технический университет»
Кафедра «Технологические машины и оборудование»
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплине:
«Процессы и агрегаты нефтегазовых технологий»
Выполнил: студент гр. 11 ТМБ ФЗО
И.С. Моторыкин
Петропавловск-Камчатский, 2014
Введение
Кожухотрубчатые теплообменники (рис.1) предназначены для нагрева, охлаждения, конденсации и испарения жидких и газообразных сред в технологических процессах нефтяной, химической, биохимической, нефтехимической и газовой отраслях промышленности.
По назначению аппараты делятся на теплообменники (Т), холодильники (Х), конденсаторы (К) и испарители (И).
По конструкции - на аппараты с неподвижными трубными решетками (тип Н), с температурным компенсатором на кожухе (тип К), с плавающей головкой (тип П) и с U-образными трубами (тип У).
Теплообменники предназначены для нагрева и охлаждения различных сред с температурой теплообменивающихся сред от -30 до +350оС (типы ТН и ТК) и от -30 до +450оС (типы ТП и ТУ).
Холодильники - для охлаждения различных жидких или газообразных сред пресной, морской водой или хладагентами с температурой охлаждаемой среды в кожухе от 0 до +300оС (типы ХН и ХК) и от 0 до +400оС (тип ХП) и температурой охлаждаемой среды в трубах от -20 до +60оС.
Конденсаторы - для конденсации и охлаждения парообразных сред пресной, морской водой или другими хладагентами с температурой конденсируемой среды в кожухе от 0 до +300оС (типы КН и КК) и от 0 до +400оС (тип КП) и температурой охлаждаемой среды в трубах от -20 до +60оС.
Испарители - для нагрева и испарения различных жидких сред с температурой греющей и испаряемой сред от - 30 до +350оС (типы ИН и ИК) и от -30 до 450оС (типы ИП и ИУ).
Холодильные конденсаторы (тип КТ) - для сжижения хладагента в аммиачных и углеводородных (пропан, пропилен) холодильных установках общепромышленного назначения, работающих в пределах температур конденсируемого хладагента от 0 до +100оС, при температуре охлаждающей среды от -20 до +50оС.
Холодильные испарители (тип ИТ) - для охлаждения воды и растворов давлением до 0,6 МПа в аммиачных и углеводородных (пропан, пропилен) холодильных установках общепромышленного назначения, работающих в пределах температур насыщения от +40 до -40°С; жидких технологических сред давлением 1-2,5 МПа в установках, работающих в пределах насыщения от +40 до -60°С.
Теплообменные аппараты типов П и У применяют при значительной разности температур стенок кожуха и труб, а также в случае необходимости механической чистки трубного пучка снаружи.
Теплообменные аппараты различают по:
расположению -- вертикальными (типы Н, К и П) и горизонтальными (типы Н, К, П и У);
числу ходов в трубном пространстве -- одноходовыми - (типы Н и К), двухходовыми (типы Н, К, П и У), четырехходовыми (типы Н, К и П) и шести ходовыми (типы Н, К и П);
компоновке -- одинарными и сдвоенными;
материалу основных узлов и деталей -- с деталями трубного и межтрубного пространств из углеродистой или коррозионностойкой стали; с деталями трубного пространства из коррозионностойкой стали, а межтрубного пространства -- из углеродистой стали; с трубами из латуни или алюминиево-магниевого сплава и деталями межтрубного пространства из углеродистой стали.
Теплообменные аппараты изготовляют с кожухами диаметром 159; 273; 325; 400; 426; 630; 800; 1000; 1200 и 1400 мм (для типов Н и К); 1600; 1800 и 2000 мм (для типа Н); 325; 400; 426; 500; 530; 600; 630; 800; 1000; 1200 и 1400 мм (для типов П и У) и 800; 1000; 1200; 1600; 2400; 2600 и 2800 мм (для испарителей типов П и У).
Для стандартных теплообменных аппаратов типов Н и К применяют трубы 20Ч2 и 25Ч2 мм; для аппаратов типа П --трубы 20Ч2, 25Ч2 и 25Ч2,5 мм; для аппаратов типа У -- трубы 20Ч2 мм.
В кожухотрубчатых теплообменных аппаратах с неподвижными трубными решетками и с температурным компенсатором на кожухе трубы расположены по вершинам равностороннего треугольника.
В кожухотрубчатых теплообменниках с U-образными трубами, теплообменниках и холодильниках с плавающей головкой трубы расположены по вершинам квадрата или равностороннего треугольника; в конденсаторах с плавающей головкой -- по вершинам равностороннего треугольника; в испарителях с паровым пространством -- по вершинам квадрата. Трубы в трубных решетках крепят методом развальцовки или обварки с подвальцовкой
К кожухотрубчатым теплообменным аппаратам с плавающей головкой относятся теплообменники, холодильники, конденсаторы типов ТП, ХП, КП и их модификации.
К кожухотрубчатым теплообменным аппаратам с U-образными трубами относятся теплообменники типа ТУ и их модификации.
Аппараты предназначены для теплообмена жидких и газообразных сред в технологических процессах нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, нефтяной, газовой и других отраслях промышленности.
Задание
Рассчитать кожухотрубчатый теплообменник для охлаждения 520м3/ч (при нормальных условиях) природного газа от t1н. = 46°С до
t1к =13°С.
Состав природного газа (при нормальных условиях):
Компонент |
Объем, м3 |
Объемный состав, % |
|
Метан (СН4) |
444,6 |
85,5 |
|
Этан (С2Н6) |
45,24 |
8,7 |
|
Бутан (С4Н10) |
20,28 |
3,9 |
|
Пропан (С3Н8) |
9,88 |
1,9 |
|
Итого: |
520,0 |
100,0 |
Давление природного газа pабс =23атм. Хладагентом является тот же газ под тем же давлением, но с температурой, изменяющейся от -35 до +20°С.
Размещено на http://www.allbest.ru
Размещено на http://www.allbest.ru
Дtм = t1н - t2к =46 - 20 = 26єС;
Дtб = t1к - t2н =13 - (- 35) =48єС.
Средняя разность температур:
где Дtб - большая разность температур, єС;
Дtм - меньшая разность температур, єС.
Для приближенного расчета тепловых напряжений найдем среднеарифметическую температуру того теплоносителя, абсолютное изменение температур которого наименьшее. Так, если:
,
то средняя разность температур теплого природного газа:
Среднюю температуру другого теплоносителя, холодного природного газа, определим по формуле:
I. Тепловая нагрузка
Подсчет тепла, выделяемого при охлаждении природного газа от 46 до 13°С, ведется по отдельным компонентам.
Принятые в дальнейшем плотности газов в кг/м3 (при 0°Си 760 мм рт. ст.) по приложению I:
Компонент |
Плотность, кг/м3 |
|
Метан (СН4) |
0,72 |
|
Этан (С2Н6) |
1,36 |
|
Бутан (С4Н10) |
2,673 |
|
Пропан (С3Н8) |
2,02 |
Массовое количество газов:
Компонент |
Объем, м3 |
Плотность, кг/м3 |
Массовое количество газов, кг/ч |
|
Метан (СН4) |
444,6 |
0,72 |
320,112 |
|
Этан (С2Н6) |
45,24 |
1,36 |
61,5 |
|
Бутан (С4Н10) |
20,28 |
2,673 |
54,2 |
|
Пропан (С3Н8) |
9,88 |
2,02 |
19,96 |
|
Итого: |
455,8 |
Охлаждение метана
где - количество метана, кг/ч.;
- теплоемкость метана при 29°С, Дж/(кг·град).
Дж/(кг·град), (рис. 5).
- начальная температура смеси, °С.;
- конечная температура смеси, °С..
Охлаждение этана:
где - количество этана, кг/ч,кг/ч;
- теплоемкость этана при 29°С, Дж/(кг·град),
Дж/(кг·град), (рис. 5).
- начальная температура смеси, °С.;
- конечная температура смеси, °С..
Охлаждение бутана:
где - количество бутана, кг/ч.;
- теплоемкость бутана при 29°С, Дж/(кг·град),
Дж/(кг·град), (рис. 5).
- начальная температура смеси, °С.;
- конечная температура смеси, °С..
Охлаждение пропана:
где - количество пропана, кг/ч.;
- теплоемкость пропана при 29°С, Дж/(кг·град),
(Дж/(кг·град), (рис. 5).
- начальная температура смеси, °С.;
- конечная температура смеси, °С..
Общее количество тепла, передаваемое в теплообменнике:
Qобщ = qСН4 + qС2Н6 + qС4Н10+ qС3Н8 =
=6749+1071,6+894,4+457,4=9172,4 Вт.
Определение физических констант охлаждаемого газа.
Плотность смеси при нормальных условиях:
- массовое количество газов, кг/ч;
- количество природного газа, поступающего на охлаждение в теплообменник, м3/ч.
Плотность смеси при рабочих условиях (t = 29°C и атм):
где - давление природного газа в рабочих условиях, атм;
- температура при нормальных условиях, ;
- давление при нормальных условиях, р0 = 760 мм рт.ст. = 101300 Н/м2 = 1 атм;
- средняя разностьтемператур теплого природного газа, °К.
Определим теплоемкость смеси при 29°C.
Влияние давления не учитываем, так как при 23атм. оно незначительно (например, теплоемкости воздуха при 1 и 6 атм отличаются всего лишь на 1%
Теплоемкость смеси:
где - общее количество тепла, передаваемое в теплообменнике, Вт;
- массовое количество газов в кг;
- начальная и конечная температуры природного газа, °C.
Дж/(кг·град).
Определим вязкость смеси:
Влияние давления не учитываем, так как оно незначительно (например, при изменении давления от 1 до 20 атм, вязкость воздуха увеличивается всего лишь на 2%
Таким образом, вязкость смеси:
где - динамический коэффициент вязкости при 29°C, Н·сек/м2·10-7или спз·10-4: для метана = 111,7, для этана = 89,7, для бутана = 76,33 и для пропана = 83
После подстановки получаем:
Определим критерий Прандтля.
Наибольший процент в смеси составляют многоатомные газы. Принимаем приближенное значение критерия Прандтля для смеси такое же, как и для метана:
Определим теплопроводность смеси.
Величину теплопроводность смеси(лсм) находим из выражения критерия Прандтля:
где - критерий Прандля для смеси;
- теплоемкость смеси, Дж/(кг·град);
- вязкость смеси, Н·сек/м2.
т/(м·град).
Определение физических констант нагревающегося газа и его числового расхода.
Нагрев метана:
где - количество метана, кг/ч.;
- теплоемкость метана при -7,1°C,
Дж/(кг·град,Дж/(кг·град), (рис. 5).
- средняя температуру холодного природного газа,, °С..
Нагрев этана:
где - количество этана, кг/ч.кг/ч;
- теплоемкость этана при -7,1°C, Дж/(кг·град),
Дж/(кг·град), (рис. 5).
- средняя температуру холодного природного газа, °С,.
Нагрев бутана:
где - количество бутана, кг/ч.;
- теплоемкость бутана при -1,2°C, Дж/(кг·град),
Дж/(кг·град), (рис. 5).
- средняя температуру холодного природного газа, °С,;
Охлаждение пропана:
где - количество пропана, кг/ч.;
- теплоемкость пропана при -7,1°C, Дж/(кг·град),
(Дж/(кг·град), (рис. 5).
- средняя температуру холодного природного газа, °С,.
Общее количество тепла, передаваемое в теплообменнике нагревающемуся газу:
Теплоемкость нагревающегося газа при средней температуре -7,1°C (аналогично расчету при 19°C):
где - общее количество тепла, передаваемое в теплообменнике нагревающемуся газу, Вт;
- массовое количество газов в кг;
- средняя температуру холодного природного газа,, °С,
Дж/(кг·град).
Расход нагревающегося газа:
,
где - общее количество тепла, передаваемое в теплообменнике, Вт;
- Теплоемкость нагревающегося газа при средней температуре -1,2°C;
- начальная нагревающегося газа, °С, ;
- конечная нагревающегося газа, °С,.
.
В том числе:
Расход метана
где - массовое количество газа, кг/ч;
- расход нагревающегося газа,кг/ч;
- массовое количество газов,кг/ч.
.
Расход этана
.
Расход бутана
.
Расход пропана
.
Плотность смеси при давлении pабс = 23атм:
где - давление смеси в рабочих условиях, атм;
- температура при нормальных условиях, ;
- давление при нормальных условиях, р0 = 760 мм рт.ст. = 101300 Н/м2 = 1 атм;
- плотность смеси при нормальных условиях, кг/м3;
- средняя разность температур холодного газа, °К.
Вязкость смеси при -7,1°C (аналогично расчету при 15°C):
где - динамический коэффициент вязкости при -7,1°C, Н·сек/м2·10-7или спз·10-4. Определим методом интерполяции, используя данные, приведенные в таблице 2: для метана = 111,7, для этана = 93,7, для бутана = 76,33 и для пропана = 83 [12].
, , , - объемные доли компонентов;
, , , - молекулярные массы компонентов;
, , , - критические температуры, °К.
Значения для различных газов приведены в таблице 3.
После подстановки получаем:
Критерий Прандтля Принимаем приближенное значение критерия Прандтля для смеси такое же, как и для метана.
Величину теплопроводность смеси(лсм) находим из выражения критерия Прандтля:
где - критерий Прандля для смеси;
- теплоемкость нагревающегося газа при средней температуре
-7,1°C, Дж/(кг·град);
- вязкость смеси при средней температуре -7,1°C, Н·сек/м2.
Вт/(м·град).
Определение коэффициента теплоотдачи для трубного пространства.
Принимаем, что охлаждаемый газ в количестве 455,8 кг/ч пойдет в трубном пространстве, а нагревающийся газ - в межтрубном; при этом для повышения теплоотдачи в межтрубном пространстве устанавливаются поперечные перегородки.
Допустим, что в трубном пространстве будет достигнуто значение критерия Рейнольдса, соответствующее развитому турбулентному режиму, т. е. Re = 30000.Определим необходимое число труб Ш25Ч2 мм.
В выражение
где - скорость потока, м/с;
- линейный размер, м. Здесь внутренний диаметр трубы 0,021 м;
- плотность, кг/м3;
- динамический коэффициент вязкости, Н·сек/м2. В данном случае для природного газа при средней температуре 29°C;
подставим значение скорости:
где - массовое количество газов, кг/ч,
и определим необходимое количество труб:
Принимаем штук.
Скорость в трубном пространстве при :
где - массовое количество газов, кг/ч,
- плотность смеси при давлении pабс = 23атм;
- площадь поперечного сечения трубного пространства, м2:
Критерий Рейнольдса:
где - скорость потока, м/с;
- линейный размер, м. Здесь внутренний диаметр трубы 0,021 м;
- плотность смеси, кг/м3;
- вязкость смеси при -7,1°C, Н·сек/м2,
Для трубного пространства при развитом турбулентном течении критерий Нуссельта:
где - поправочный коэффициент, учитывающий влияние на коэффициент теплоотдачи отношения длины трубы L к ее диаметру (при турбулентном режиме); (см. табл. 4).
Коэффициент теплоотдачи для трубного пространства:
,
где - теплопроводность охлаждаемого газа.
Определение коэффициента теплоотдачи для межтрубного пространства.
Принимаем теплообменник D = 400 мм с поперечными перегородками в межтрубном пространстве (табл. 5).
Расстояние между перегородками примем h = 300 мм.
Площадь поперечного сечения между соседними перегородками, считая по диаметру кожуха (рис. 8):
Таблица
Расстояния между сегментными перегородками в межтрубном пространстве [9]
Диаметр корпуса теплообменного аппарата, мм |
Расстояние между перегородками, мм |
Диаметр корпуса теплообменного аппарата, мм |
Расстояние между перегородками, мм |
|
159 |
200 |
800 |
400 |
|
273 |
300 |
1000 |
500 |
|
400 |
300 |
1200 |
600 |
|
600 |
400 |
1400 |
700 |
где - расстояние между перегородками, м;
- диаметр кожуха теплообменника,м;
- диаметр трубок, м.
Скорость газа при поперечном обтекании, считая по диаметру кожуха:
где - расход нагревающегося газа, кг/ч;
- плотность смеси нагревающегося газа, кг/м3;
- площадь поперечного сечения между перегородками, м2,
Критерий Рейнольдса:
где - вязкость смеси нагревающегося газа при -1,2°C, Н·сек/м2·10-7;
- скорость газа при поперечном обтекании, м/с;
- плотность смеси нагревающегося газа, кг/м3;
- диаметр трубок, м.
Для теплоотдачи при поперечном обтекании шахматного пучка труб критерий Нуссельта определяется по уравнению:
где и - критерии Рейнольдса и Прандтля соответственно;
- коэффициент, учитывающий влияние угла атаки ц. Значения коэффициента приведены в табл.
Таблица
Значение коэффициента , учитывающего влияние угла атаки ц
ц,° |
90 |
80 |
70 |
60 |
50 |
40 |
30 |
20 |
10 |
|
, |
1 |
1 |
0,98 |
0,94 |
0,88 |
0,78 |
0,67 |
0,52 |
0,42 |
Коэффициент теплоотдачи для межтрубного пространства:
где - теплопроводность нагревающегося газа.
Коэффициент теплопередачи:
где , - коэффициенты теплоотдачи для трубного и межтрубного пространства соответственно, Вт/(м2·град);
- толщина стенки трубы, м.
- теплопроводность стали, Вт/(м2·град) (см. табл.7), Вт/(м2·град);
- загрязнение по обе стороны трубки,
Необходимая поверхность теплообмена:
где - общее количество тепла, передаваемое в теплообменнике, Вт;
- коэффициент теплопередачи, Вт/(м2·град);
- средняя разность температур, град.
Принимаем один теплообменник с поверхностью теплообмена 15,4м2 (Прил. II).
Допускается как правило, превышение стандартной поверхности нормализованного теплообменника над расчётной не более чем 20%.
II. Расчёт тепловой изоляции
Целью расчёта тепловой изоляции является определение необходимой толщины слоя теплоизоляционного материала, покрывающего наружную поверхность теплообменника с целью снижения тепловых потерь и обеспечения требований безопасности и охраны труда при обслуживании теплоиспользующих установок. Температура поверхности слоя изоляции не должна превышать 45°С.
Расчёт толщины теплоизоляционного слоя материала проводят по упрощённой схеме, используя следующие уравнения [8]:
так как , то из этого следует:
где - коэффициент теплоотдачи в окружающую среду, Вт/мІ·К;
- толщина материала изоляции, мм;
- коэффициент теплопроводности материала изоляции, Вт/м·К,);
, , - соответственно температуры наружной стенки аппарата, окружающей среды, наружной поверхности теплоизоляционного материала, °С.
Коэффициент теплоотдачи, который определяет суммарную скорость переноса теплоты конвекций и тепловым излучением для аппаратов, находящихся в закрытых помещениях, при температуре до 150°С можно рассчитать по приближённому уравнению:
Выбираем теплоизоляционный материал - стеклянная вата.
Задаём температуры:
= 30°С,
= 20°С,
=25°С,
= 0,05 Вт/м·К
Рассчитаем значение коэффициента теплоотдачи:
Найдём толщину материала изоляции:
III. Гидравлический расчёт теплообменных аппаратов
Основной целью гидравлического расчёта теплообменных аппаратов является определение затрат энергии на перемещение газа через теплообменник и подбор насоса или вентилятора.
В общем случае мощность N (кВт), потребляемая двигателем насоса рассчитывается по уравнению:
где - объёмная производительность, мі/с;
- потеря давления при течении теплоносителя, Па;
- соответственно коэффициенты полезного действия собственно насоса, передаточного механизма и двигателя.
Объемную производительность рассчитаем по формуле:
где - скорость газа в трубном пространстве, м/с, ;
- площадь проходного сечения одного хода по трубам, мІ,
Рассчитываем полное гидравлическое сопротивление потока теплоносителя.
Уравнение для расчёта гидравлического сопротивления трубного пространства кожухотрубчатого теплообменника:
где - коэффициент трения;
- длина труб, м, ;
- число ходов. ;
- диаметр эквивалентный, м;
- скорость газа в трубном пространстве и в штуцерах, м/с;
- плотность газа, кг/мі;
- ускорение свободного падения, м2/с;
- высота подъема смеси, м.
В турбулентном потоке для зоны смешенного трения коэффициент трения рассчитываем по формуле:
,
где е - относительная шероховатость трубы:
- абсолютная шероховатость трубы (средняя высота выступов микронеровностей на поверхности трубы), мм.
Значения приведены в табл. 10;
- диаметр эквивалентный, мм.
Проверим режим потока в трубном пространстве:
Значение критерия Рейнольдса для трубного пространства, по ранее произведенным расчетам, равно Следовательно, коэффициент трения рассчитаем по формуле:
Определим скорость газа в штуцерах:
где - массовое количество газов, проходящее по трубному пространству, кг/с. ;
- плотность смеси при давлении pабс =23атм, ;
- площадь поперечного сечения потока, м2:
- диаметр условного прохода штуцера, м,
Определим гидравлическое сопротивление трубного пространства кожухотрубчатого теплообменника:
Необходимый напор в метрах столба перекачиваемого газа при заданной подаче (расходе) смеси, перемещаемого насосом:
Предварительно выберем коэффициенты полезного действия для насоса, передачи и электродвигателя.
Если к. п. д. насоса неизвестен, можно руководствоваться примерными значениями, приведенными в табл.
Таблица
Ориентировочные значения к. п. д. насосов
Тип насоса |
Центробежный |
Осевой |
Поршневой |
||
Малая и средняя передача |
Большая передача |
||||
К.п.д. () |
0,4 - 0,7 |
0,7 - 0,9 |
0,7 - 0,9 |
0,65 - 0,85 |
К. п. д. передачи зависит от способа передачи усилия. В центробежных и осевых насосах обычно вал электродвигателя непосредственно соединяется с валом насоса; в этих случаях В поршневых насосах чаще всего используют зубчатую передачу; при этом
К. п. д. двигателя зависит от номинальной мощности (табл.).
Таблица
К. п. д. электродвигателей
Номинальная мощность, кВт |
0,4 - 1 |
1 - 3 |
3 - 10 |
10 - 30 |
30 - 100 |
100-200 |
> 200 |
|
К. п. д. |
0,7-0,78 |
0,78-0,83 |
0,83-0,87 |
0,87-0,9 |
0,9-0,92 |
0,92-0,94 |
0,9 |
И определяем мощность, потребляемую двигателем насоса:
IV. Конструктивно-механический расчёт
В задачу конструктивно-механического расчёта входит определение необходимых геометрических размеров отдельных деталей и узлов, которые определяют конструкцию теплообменного аппарата, его механическую прочность и геометрические размеры.
Расчёт и подбор штуцеров.
Диаметр условного прохода (внутренний диаметр) штуцеров для подвода и отвода теплоносителей рассчитывается на основе уравнения массового расхода:
кожухотрубчатый теплообменник охлаждение газ
откуда
где - скорость течения теплоносителя в штуцере, м/с. м/с;
- массовое количество газов, проходящее по трубному пространству, кг/с. ;
- плотность смеси при давлении pабс =23атм. .
Для охлаждаемого газа:
Для теплоносителя (нагревающегося газа):
Обечайка теплообменного аппарата.
Обечайка - это цилиндрический корпус аппарата, который работает, как правило, под избыточным внутренним или внешним давлением. Толщина стенки обечаек, работающих под внутренним давлением, рассчитывается по уравнению:
где - расчетное давление в аппарате, МПа;
- диаметр обечайки, мм;
- предельно допускаемое напряжение, МПа. Для стали Ст5 МПа;
- коэффициент прочности сварного шва.
Толщина стенки обечайки после вычисления назначается, исходя из условия:
где - прибавка на коррозию, мм,.
Расчетное давление в аппарате:
где - предельно допускаемое напряжение, МПа. Для стали Ст5 МПа.
МПа.
Толщина стенки обечайки:
Толщина трубных решёток.
В среднем толщина трубных решёток составляет от 15 до 35 мм в зависимости от диаметра развальцованных теплообменных труб и конструкции теплообменника. Это связано с тем, что напряжения, под действием которых находится и работает трубная решетка, определяется не только давлением рабочей среды, но и особенностями конструкции аппарата.
Ориентировочно толщину трубных решёток можно принять равной:
где - диаметр труб, мм.
В случае вальцованных соединений с наружным диаметром труб более 19 мм минимальный шаг расположения труб получают по условию:
Примем фактический шаг размещения труб равным .
Причем ширина простенка (мм) должна быть, в свою очередь, связана условием:
где dh - наружный диаметр трубы, мм;
- принятый шаг расположения труб, мм.
Большее значение шага выбирают для труб меньшего диаметра.
Внутренний диаметр корпуса аппарата при расположении труб по сторонам правильных шестиугольников определяют по выражению:
где - число труб, расположенных по диагоналям наибольшего шестиугольника.
Размещаем трубы по сторонам правильных шестиугольников (по вершинам равносторонних треугольников). На диагонали наибольшего из них расположится:
где - общее число труб в теплообменнике.
Зная количество труб, расположенных на диагонали наибольшего шестиугольникаопределяют количество труб, расположенных на его стороне , а именно:
Внутренний диаметр кожуха аппарата:
Найденный диаметр аппарата округляется до ближайшего из рекомендованных унифицированных размеров.
Список использованной литературы
1. Петрухин В.В., Петрухин С.В. Справочник по газопромысловому оборудованию. - М.: Инфра-Инженерия, 2010. - 928 с.
2. Скабло А.И. и др. Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии: Учебник для вузов. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000. - 677 с.
3. Снарев А.И. Расчеты машин и оборудования для добычи нефти и газа. - М.: Инфа-Инженерия, 2010.
4. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин - Калининград: Янтарный сказ, 2002.
5. ГОСТ 53677-2009 (ИСО 168122007) - Нефтяная и газовая промышленность. Теплообменники кожухотрубчатые.
6. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. /Н.Б. Варгафтик и др. - М.: Наука, 1972. - 721 с.
7. Варгафтик Н.Б. Теплофизические свойства веществ.: М., Гоэнергоиздат, 1957. - 785 с.
8. Гусев В.П., Гусева Ю.А. Физико-химические и термодинамичекие свойства веществ. Справочник. Томск, изд. ТХТК, 1994. - 69 с.
9. Григорьев В.А. и др. Краткий справочник по теплообменным аппаратам. -М.: Энергия, 1962. -256 с.
10. Каспарьянс К.С. и др. Процессы и аппараты для объектов промысловой подготовки нефти и газа. -М.: Недра, 1997. - 254 с.
11. Кузнецов А.В. и др. Расчет процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности. -Л.: Химия, 1971. - 337 с.
12. Никольский Б.П. Справочник химика. Т.5. -М.: Химия, 1968. - 976 с.
13. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/Под ред. Ю.И. Дытнерского. М.: Химия, 1991. - 496 с.
14. Павлов К.Ф., Романков Н.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Уч.пос. для вузов/Под ред. Чл.-корр. АН СССР П.Г. Романкова. - 10-е изд., перераб. И доп. - Л.: Химия, 1987. - 578 с.
15. Справочник по теплопроводности жидкостей и газов. / Н.Б. Варгафтик и др. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 352 с.
16. Романков П.Г., Фролов В.Ф., Флисюк О.М., Курочкина М.И. Методы расчета процессов и аппаратов химической технологии (примеры и задачи). - СПб.: Химия, 1993. - 496 с.
17. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. - М.: Машиностроение, 1992.
18. Криворот А. С. Конструкции и основы проектирования машин и аппаратов химической промышленности. - М.: Машиностроение, 1992. - 400 с.
19. Гальперин Д.М., Миловидов Т.В. Технология монтажа, наладки и ремонта оборудования пищевых производств. - М.: Агропромиздат, 1990. - 399 с.
20. Клушанцев Б.В., Косарев А.И., Муйземнек Ю.А. Дробилки. Конструкции, расчет, особенности эксплуатации. - М.: Машиностроение, 1990. - 320 с.
21. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии. В 2-х книгах. / Под общей ред. В.Г. Айнштейна. - М.: Химия, 2002. - 1760 с.
22. Справочник по теплообменным аппаратам. / П.И. Бажан, Г.Е.Каневец, В.М.Селиверстов. - М.: Машиностроение, 1989. - 365 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Тепловой баланс, гидравлический расчет кожухотрубчатого теплообменника, тепловая нагрузка аппарата. Расчет площади теплообменника и подбор коэффициентов теплопередачи. Расчет параметров и суммарная площадь для трубного и межтрубного пространства.
курсовая работа [178,8 K], добавлен 09.07.2011Характеристика и классификация теплообменных аппаратов. Проект горизонтального кожухотрубчатого теплообменника для конденсации перегретого пара; тепловой, гидравлический и механический расчеты; определение толщины тепловой изоляции; техника безопасности.
курсовая работа [176,2 K], добавлен 13.08.2011Применение тепловых процессов, связанных с нагреванием, охлаждением, испарением и конденсацией. Осуществление непрерывного процесса нагревания органической жидкости. Общие сведения о теплообменных процессах. Расчет кожухотрубчатого теплообменника.
курсовая работа [358,6 K], добавлен 23.01.2022Проектирование рекуперативных теплообменных аппаратов. Тепловой конструктивный расчёт рекуперативного кожухотрубчатого теплообменника, а также тепловой расчёт пластинчатого теплообменника. Расчет гидравлических сопротивлений при движении теплоносителей.
курсовая работа [562,3 K], добавлен 29.12.2010Технологическая схема теплообменной установки. Схема движения теплоносителей. Конструктивные характеристики теплообменника, его тепловой, гидравлический, механический расчет. Оценка тепловой изоляции. Расчет и выбор вспомогательного оборудования.
курсовая работа [591,2 K], добавлен 10.04.2017Проект горизонтального кожухотрубчатого теплообменника для конденсации и охлаждения паров уксусной кислоты. Технологический расчет коэффициента теплопередачи, конденсатора, определение площади поверхности теплообмена. Подбор шестиходового теплообменника.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 18.09.2014Тепловой, механический, конструктивный и гидравлический расчет теплообменника, который предназначен для проведения теплообменных процессов: нагревания, охлаждения, конденсации испарения. Определение гидравлического сопротивления трубного пространства.
курсовая работа [393,7 K], добавлен 17.05.2011Основные виды теплообменных аппаратов, применяемых в химической промышленности. Основы процесса, протекающего в кожухотрубчатом теплообменнике. Расчет энтальпии нефти на выходе в теплообменник, тепловой баланс и противоточная схема процесса теплообмена.
курсовая работа [735,3 K], добавлен 07.09.2012Расчет кожухотрубчатого теплообменника, средней разницы температур между теплоносителями, объемного и массового расхода теплоносителя, тепловой нагрузки на аппарат, массового и объемного расхода хладагента. Теплофизические свойства теплоносителей.
контрольная работа [342,0 K], добавлен 08.10.2008Цикл с дросселированием и предварительным внешним охлаждением. Полезная удельная холодопроизводительность компрессора. Расчет теплообменника дроссельной ступени и ступени предварительного охлаждения. Определение коэффициента теплоотдачи.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 06.06.2013