Курсовая Работа Аппарат Воздушного Охлаждения
Курсовая Работа Аппарат Воздушного Охлаждения
Главная
Коллекция "Otherreferats"
Производство и технологии
Расчет аппарата воздушного охлаждения
Обоснование назначения технологического процесса воздушного охлаждения. Устройство и принцип действия аппаратов, используемых в качестве конденсаторов и холодильников. Определение теплофизических свойств конденсата и коэффициентов по теплоотдаче.
посмотреть текст работы
скачать работу можно здесь
полная информация о работе
весь список подобных работ
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
Уфимский государственный нефтяной технический университет
по дисциплине: Аппараты воздушного охлаждения
на тему: Расчет аппарата воздушного охлаждения
Теплообменная аппаратура составляет 30-40% оборудования на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и смежных с ними производствах. Значительную долю всех теплообменных аппаратов составляет конденсационно-холодильная аппаратура, предназначенная для конденсации паров и охлаждения жидких продуктов технологических процессов.
В настоящее время все большее применение находят конденсаторы и холодильники, использующие в качестве охлаждающего агента атмосферный воздух.
Широкое распространение в промышленности получили аппараты воздушного охлаждения (АВО), в которых в качестве охлаждающего агента используется поток атмосферного воздуха, нагнетаемый специально установленными вентиляторами.
Имеется несколько видов АВО, различающихся теплопередающей поверхностью: горизонтальные, зигзагообразные, шаровые, вертикальные.
Аппараты воздушного охлаждения зигзагообразные типа АВЗ предназначены для конденсации и охлаждения парообразных, газообразных и жидких сред (с вязкостью на выходе до 5х10-5 м 2 /с), применяемых в технологических процессах нефтеперерабатывающей, нефтехимической и смежных отраслей химической промышленности.
Конструктивные особенности АВО незначительны, на них присутствуют: трубы могут как прямыми, так и спиральными. Направление потока воздуха также допускает вариации, горизонтально либо же вертикально, в зависимости от особенностей данной системы. Соответственно при выборе аппарата следует обратить внимание как на систему, которую ему необходимо обслуживать, так и на климатические условия эксплуатации.
- экономия охлаждающей воды и уменьшение сточных вод;
- значительное сокращение затрат труда на очистку аппарата ввиду отсутствия накипи, солей;
- уменьшение расходов, связанных с организацией оборотного водоснабжения технологических установок;
- экономия легированных дорогостоящих сталей, которые требуются для защиты от коррозии со стороны охлаждающей воды;
- сокращение монтажно-строительных работ;
- широкий интервал температур до 400С;
- давление среды до 16,0 МПа или вакуум с остаточным давлением до 655 Па.
Технологический расчет АВО включает в себя тепловой и гидравлический расчеты, в результате которых определяют необходимую поверхность теплообмена, основные размеры аппарата, расход воздуха, потери напора воздуха, проходящего через пучок труб.
Рисунок 1.2 - Аппарат воздушного охлаждения горизонтального типа :
В аппаратах горизонтального типа теплопередающая поверхность секции расположена горизонтально. Преимуществом аппаратов этого типа является простота конструкции, облегчающая монтаж и обслуживание аппаратов. Кроме того, в аппаратах горизонтального типа полностью используется подъемная сила нагретого воздуха, что очень эффективно при работе в режиме естественной конвекции. Недостатком аппаратов этого типа является значительная занимаемая площадь.
Таблица 1. - Технические характеристики аппарата воздушного охлаждения типа АВГ:
Количество колес вентиляторов в аппарате
2.1 Определение теплофизических свойств продукта
Поскольку трубное пространство аппарата по принципу действия близко к аппаратам идеального вытеснения, его можно разделить на две зоны: конденсации и охлаждения конденсата. В зоне конденсации температуру можно принять постоянной и равной T вх , а в зоне охлаждения конденсата теплофизические свойства определяются при средней его температуре. Все свойства конденсата удобно представить в таблице:
Зависимость плотности от температуры выражается линейным уравнением:
- соответственно плотности при искомой температуре t и 20 С, г/см 3 ;
- температурный коэффициент по линейной зависимости от , находится по формуле:
2.2 Тепловая нагрузка и предварительный подбор АВО
Тепловую нагрузку аппарата Q определим по формуле:
Для этого определим количество тепла Q1, выделяющегося при конденсации, по формуле:
Q 1 = 6000 490•10 3 =2,94•10 9 Дж/ч.
Количество тепла Q 2 , выделяющегося при охлаждении конденсата, по формуле:
Q 2 = G •c 2 •(Т вх = Т вых ) (2.5)
Q 2 = 6000 •2780•(130 - 90)= 0,6672•10 9 Дж/ч;
Определяем необходимую площадь поверхности теплообмена F. При предварительном подборе аппарата воздушного охлаждения выбираем величину напряженности, отнесенную к оребренной поверхности. Для всех типов АВО величина напряженности принимается равной:
Выбираем аппарат воздушного охлаждения горизонтального типа с коэффициентом оребрения 14,6, длина труб 4 м., количество рядов труб 6, количество ходов по трубам 6, поверхностью теплообмена 1870 м?, внутренний диаметр трубок 0,022 м.
2.3 Определение коэффициента теплоотдачи со стороны воздуха
Приведенный коэффициент теплоотдачи, отнесенный к наружной поверхности, условно не оребренной трубы для труб с накатанными ребрами при коэффициенте оребрения 14,6 определяем по формуле:
Скорость воздуха в узком сечении определяем по следующей формуле:
При этом принимаем наименьшую площадь сечения межтрубного пространства fм при коэффициенте оребрения цор =14,6 и длине труб l=4м равной 11,02 м?:
Расход воздуха Vв определяем при средней температуре воздуха из уравнения теплового баланса.
Температура воздуха на входе в аппарат T3 принимаем как среднюю температуру сухого воздуха в 13 часов дня наиболее жаркого месяца в году города Уфа, T3=23,4?С.
Температуру на выходе из аппарата T4 принимаем на 15?С выше конечной температуры охлаждаемой жидкости, но не более 60?С, T4=60?С. Среднюю температуру воздуха определим по формуле:
t ср = 0,5•(23,4 +60) =42 ?С=315 K.
2.4 Определение коэффициента теплоотдачи паров продукта и площади поверхности теплообмена в зоне конденсации
Коэффициент теплоотдачи со стороны продукта будет иметь одно и то же значение как в случае использования гладкой наружной поверхности трубы, так и в случае оребренной.
Расчет коэффициента теплоотдачи со стороны конденсирующихся паров продукта определяют по формуле:
С - поправочный коэффициент (для горизонтальных труб С=0,72);
l - определяющий геометрический параметр (для горизонтальных труб l=0,022);
t w - температура стенки, на которой конденсируется пар, ?С.
Так как коэффициент теплоотдачи б к зависит от перепада температур в пленке конденсата:
То тепловой расчет должен проводиться методом подбора температуры стенки t ст1 со стороны конденсирующегося пара. Этот расчет сопряжен с решением системы уравнений:
r з1 , r з1 - термические сопротивления загрязнений от углеводородов и от воздуха соответственно;
л ст - теплопроводность материала стенки.
Добившись удовлетворительной сходимости 0,78% между значениями и (при температуре стенки 128,5°С), определяем необходимую площадь поверхности теплообмена в зоне конденсации по формуле:
q ср = 0,5 (q 1 + q 2 ) = 0,5(3980 + 4011) = 3995,5 Вт/м 2 (2.17)
Таблица 3. - Результаты расчета температур в зоне конденсации:
2.5 Определение коэффициента теплоотдачи на участке охлаждения конденсата и поверхности теплообмена этого участка
Коэффициент теплоотдачи на участке охлаждения зависит от режима движения продукта. Для развитого турбулентного режима движения коэффициент теплоотдачи рассчитывают по формуле:
Для предварительно выбранного аппарата число труб одного хода составляет n. Необходимо проверить режим движения продукта по трубам.
Скорость движения продукта в трубах будет равной:
Рекомендуемое значение скорости движения жидкости в трубопроводах 0,2 0,6 м/с. Критерии Рейнольдса и Прандтля определяются:
Коэффициент теплопередачи в зоне охлаждения, отнесенный к наружной поверхности условно не оребренной трубы, рассчитывается по уравнению:
Площадь поверхности теплообмена в зоне охлаждения составит:
t ср - средняя разность температур на участке охлаждения.
- большая и меньшая разности температур на концах поверхности теплообмена и определяются по формулам:
Суммарная площадь теплообмена поверхности по гладкой поверхности теплоообмена (по гладкой поверхности трубы у основания ребер) будет равна:
По уточненному расчету проверить правильность предварительного выбранного аппарата. Определим запас поверхности теплообмена:
Аппарат подобран правильно, т. к., запас поверхности теплообмена составляет Ш=11%.
3.1 Расчет аэродинамического сопротивления пучка труб
Аэродинамическое сопротивление пучка труб определяется по формуле:
с в - плотность воздуха при его начальной температуре, кг/м 3 ;
W уз - скорость воздуха в узком сечении трубного пучка, м/с;
n в - число горизонтальных рядов труб в пучке (по вертикали);
d н = 0,028 м. - наружный диаметр трубы;
Рисунок 3.1 - Оребренная биметаллическая труба:
Критерий Рейнольдса, отнесенный к диаметру труб d н , определяется по формуле:
н ср - кинематическая вязкость воздуха при средней температуре воздуха, м 2 /с.
3.2 Расчет мощности электродвигателя к вентилятору
Мощность, потребляемая вентилятором, находится по формуле:
з - к. п. д. вентилятора, принимается в пределах з = 0,62-0,65.
При подборе электродвигателя расчетную мощность следует увеличить на 10% для обеспечения пуска двигателя. Поэтому действительная мощность двигателя:
Подбираем аппарат воздушного охлаждения горизонтального типа (АГ): АВГ-14,6-0,2-Б1-6 /6-6-4УХЛ1.
Данным условиям соответствует вентилятор ГАЦ-27-2.
Таблица 4. - Технические характеристики вентилятора ГАЦ - 27 - 2:
Диаметр рабочего колеса вентилятора
4.1 Определение расчетных параметров и выбор типа крышки
Длина и ширина крышки и решетки определяются исходя из количества труб в горизонтальном и вертикальном рядах секции.
Количество труб в горизонтальном ряду:
Количество труб в вертикальном ряду: Z 2 =6.
Шаг между трубами в горизонтальном ряду для АВО с коэффициентом оребрения ц=14,6 равен t 1 =58 мм.
Шаг между трубами в вертикальном ряду определяется по формуле:
Таким образом, шаг между трубами в вертикальном ряду для АВО с коэффициентом оребрения:
Эскиз крышки и трубной решетки секции аппарата воздушного охлаждения приведен на рисунке 4.1:
Рисунок 4.1 - Камера аппарата воздушного охлаждения разъемной конструкции:
Ширина B 1 определяется по формуле:
Ширину прокладки примем равной b p = 25 мм.
Наружный размер прокладки в поперечном направлении:
Наружный размер прокладки в продольном направлении:
Крепление крышки и трубной решетки производится:
- болтами М20 при номинальном давлении до 2,5 МПа;
- соответственно задается диаметр отверстия под болтовое соединение.
Под соединение болтами М20 диаметр отверстия:
Расстояние между осями болтов в поперечном направлении:
Расстояние между осями болтов в продольном направлении:
Наружный размер трубной решетки и крышки в поперечном направлении:
Наружный размер трубной решетки и крышки в продольном направлении:
Высоту камеры принять равной одной трети наружного размера трубной решетки:
- допускаемое напряжение для материала крышки [] k , МПа (выбираем 20Л [] k =137,367МПа.);
- допускаемое напряжение для материала решетки [] p , МПа (выбираем 09Г2С [] р =173,4 МПа.).
- коэффициент прочности сварного шва = 1;
- прибавка для компенсации коррозии и эрозии С 1 = 2 мм.;
- прибавка для компенсации минусового допуска С 2 (принять по 18 квалитету): С 2 =0,1 мм.;
- прибавка технологическая С 3 = 0;
- сумма прибавок к расчетным толщинам стенок, мм.:
4.2 Определение расчетного болтового усилия и проверка на прочность болтов
Расчетное усилие в болтах в условиях эксплуатации определяется:
m - прокладочный коэффициент, для прокладки из паронита m = 2,5.
Расчетное усилие в болтах в условиях испытания или монтажа определяется из условия:
р - коэффициент податливости фланцевого соединения крышки и решетки, р = 2.
Расчетная ширина плоской прокладки определяется по условию:
Расчетный размер решетки в продольном направлении определяется по формуле:
Расчетный размер решетки в поперечном направлении определяется по формуле:
Определим требуемое количество болтов из условия прочности болтов:
Количество болтов необходимых для прочности определяют по формуле выше.
Исходя из условия большей необходимой площади при макс. нагрузке:
Из условия прочности требуется установить не менее 8 болтов.
Толщина трубной решетки в пределах зоны перфорации должна отвечать условию:
Расчетная ширина перфорированной зоны решетки:
- для решеток с трубами, закрепленными на всю толщину решетки, где d 0 - диаметр отверстий в решетке, s т - толщина стенки трубы.
Безразмерная характеристика решетки под давлением, действующим на ее не трубную зону:
Коэффициент несущей способности трубного пучка принять равным 1,0.
Толщины трубной решетки в месте уплотнения s 2 и вне зоны уплотнения s 3 должны отвечать условиям:
Расчетное усилие F 1 определяется по формуле:
В ходе данного курсового проекта была изучена конструкция и метод расчета аппарата воздушного охлаждения зигзагообразного типа. Аппарат предназначен для охлаждения и конденсации газообразных, парообразных и жидких сред в технологических процессах нефтеперерабатывающей, нефтехимической и смежных отраслях промышленности. Технологический расчет АВО включает в себя тепловой и гидравлический расчеты, в результате которых были определены необходимая поверхность теплообмена, основные размеры аппарата, расход воздуха, потери напора воздуха, проходящего через пучок оребренных труб.
В результате расчета был подобран АВО горизонтального типа с длиной труб 4 метров. Применение таких аппаратов дает ряд эксплуатационных преимуществ, из которых главнейшими являются: простота конструкции, облегчающая монтаж и обслуживание аппаратов. Кроме того, в аппаратах горизонтального типа полностью используется подъемная сила нагретого воздуха, что очень эффективно при работе в режиме естественной конвекции. Недостатком аппаратов этого типа является значительная занимаемая площадь.
технологический охлаждение конденсатор
1. ГОСТ Р51364-99 (ИСО 6758-80) Аппараты воздушного охлаждения. Общие технические условия.
2. ГОСТ 25822. Сосуды и аппараты. Аппараты воздушного охлаждения. Нормы и методы расчета на прочность.
3. ГОСТ 14249. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность.
4. ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды.
5. Шарафиев Р.Г. Оборудование нефтегазоперерабатывающих и нефтегазохи-мических производств: Учеб. пособие для вузов. / Р.Г. Шарафиев, Хайрудинова, Р.Г. Ризванов. УГНТУ.- Уфа: Изд-во УГНТУ, 2002. - 288 с.
Назначение аппарата воздушного охлаждения для конденсации паров бензина, его место в технологической схеме блока АТ. Классификация воздухоподающих устройств и трубных секций. Расчет температуры начала и конца конденсации. Тепловая нагрузка конденсатора. курсовая работа [198,3 K], добавлен 04.06.2012
Последовательность расчета аппарата воздушного охлаждения, работающего в составе установки для ректификации уксусной кислоты. Рассмотрение области применения и устройства аппарата, описание схемы производства, технологический и конструкторский расчет. курсовая работа [1023,9 K], добавлен 15.11.2010
Общая характеристика теплообменных аппаратов, их виды и классификация. Проектирование аппарата воздушного охлаждения масла по исходным данным, с проведением гидравлических расчетов, определением мощности вентилятора и насоса для продувки агрегата. курсовая работа [473,3 K], добавлен 01.10.2011
Разработка методики расчета работы аппаратов воздушного охлаждения на компрессорных станциях в рамках разработки ПО "Нагнетатель" для оптимизации стационарных режимов транспорта природного газа. Сравнение расчетных температур потока газа на выходе АВО. курсовая работа [623,5 K], добавлен 27.03.2012
Проектный расчет воздушного холодильника горизонтального типа. Использование низкопотенциальных вторичных энергоресурсов. Определение тепловой нагрузки холодильника, массового и объемного расхода воздуха. Тепловой и экзегетический балансы холодильника. курсовая работа [719,0 K], добавлен 21.06.2010
Предварительный расчет теплообменного аппарата и определение площадей теплообмена. Выбор геометрии трубы и определение конструктивных параметров АВОМ. Поверочный тепловой и гидравлический расчет аппарата. Расчет конструктивных элементов теплообменника. курсовая работа [578,0 K], добавлен 15.02.2012
Назначение и классификация клинкерных холодильников. Устройство и принцип их действия, схема. Типы барабанных холодильников в зависимости от способа охлаждения обрабатываемого материала. Техника безопасности при работе с клинкерными холодильниками. реферат [950,6 K], добавлен 21.02.2014
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .
© 2000 — 2020, ООО «Олбест»
Все права защищены
Расчет аппарата воздушного охлаждения
Расчет аппаратов воздушного охлаждения . Курсовая работа ...
Курсовая работа (Теория) на тему "Расчет аппарата воздушного ...
курсовая работа - "Расчет аппарата воздушного охлаждения ".
курсовая работа «Расчет аппарата воздушного охлаждения »...
Пример Сочинения На Английском
Эссе Про Страхование
Сочинение Автобус Подали После Завтрака
Понятие И Виды Административных Наказаний Курсовая Работа
Сочинение На Тему Бездушие 9.3