Расчет теплообменного аппарата - Производство и технологии курсовая работа

Главная

Производство и технологии
Расчет теплообменного аппарата

Механический расчет элементов конструкции теплообменного аппарата. Определение коэффициента теплопередачи бойлера-аккумулятора. Расчет патрубков, толщины стенки аппарата, днищ и крышек, изоляции аппарата. Контрольно-измерительные и регулирующие приборы.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГАОУ ВПО «Уральский Федеральный Университет имени первого президента России Б.Н. Ельцина»
Кафедра Теплоэнергетики и теплотехники
на тему: Расчет теплообменного аппарата
- Механический расчет элементов конструкции теплообменного аппарата.
Теплообменные аппараты типа: бойлеры-аккумуляторы применяют для нагрева и накопления жидкостей.
Бойлер-аккумулятор представляет собой сравнительно большую ёмкость с размещенным в ней или, реже, под ней, источником тепла. Нагрев может производиться при помощи парового или водяного теплообменника-- в нём циркулирует нагреваемая жидкость в замкнутом контуре
Бойлер может также нагреваться с помощью размещенного внутри него ТЭНа или расположенной под нагревательной емкостью газовой горелкой. Существуют также комбинированные модели, включающие два или реже более видов нагревательных элементов. Например: ТЭН + теплообменник; теплообменник, работающий от системы отопления + теплообменник, нагреваемый солнечным коллектором.
Водонагревательная ёмкость снаружи защищена слоем теплоизоляции и защитным кожухом. Снаружи к нагревательному элементу подсоединяется пульт управления, обязательно включающий управление температурой. Обычно это биметаллический термостат. Нагрев включается, когда термодатчик регистрирует в баке температуру ниже установленной.
Различают водонагреватели закрытого (напорного) и открытого(безнапорного) типов.
Теплообменник сварной с паровой рубашкой. Корпус выполнен из стали (Ст10).
Температура насыщения пара при абсолютном давлении P а = P изб + 0,1 = 0,3 МПа: t s = 136 о С
Средняя за время ф температура мазута:
Теплофизические характеристики мазута М40 по его средней температуре:
Удельная тепловая производительность бойлера-аккумулятора:
Определение коэффициента теплопередачи бойлера-аккумулятора:
Коэффициент теплоотдачи от греющего пара к стенке:
Коэффициент теплоотдачи от стенки к нагреваемому мазуту:
л = 50 Вт/м•К - коэффициент теплопроводности стали;
s = 10 мм - толщина стенки корпуса аппарата.
В качестве корпуса аппарата берем стальную цилиндрическую обечайку (трубу) внутренним диаметром (в соответствии с ГОСТ 9617-67).
Высота цилиндрической части корпуса бойлера:
Выбираем в соответствии с выбранным диаметром днище и крышку:
Днище 1020Ч255-25-09Г2С ГОСТ 6533-78
Крышка 1020Ч255-25-09Г2С ГОСТ 6533-78
Выбираем в соответствии с диаметром рубашку:
Рубашка I-1100-765-4/6 ОН 26-01-73-78
Зависимость расхода пара от времени нагрева:
Скорость пара в трубках выбирается из диапазона 30-50 м/с, примем скорость пара 30 м/с.
Внутренний диаметр входного патрубка паровой рубашки:
Возьмем трубу для патрубка (согласно ГОСТ 10704-91) .
Скорость воды в трубках выбирается из диапазона 1-3 м/с, примем скорость воды (конденсата) 1 м/с. Массовый расход пара по балансу равен массовому расходу конденсата.
Внутренний диаметр выходного патрубка паровой рубашки:
Возьмем трубу для патрубка (согласно ГОСТ 10704-91) .
Скорость жидкостей с вязкостью большей, чем у воды, в трубках не превышает 1 м/с, примем скорость для мазута 0,5 м/с. Время полного опорожнения бойлера составляет 30 минут.
Внутренний диаметр сливного патрубка корпуса:
Возьмем трубу для патрубка (согласно ГОСТ 10704-91) .
Внутренний диаметр входного патрубка корпуса:
Возьмем трубу для патрубка (согласно ГОСТ 10704-91) .
3.3.1 Прочностной расчет элементов конструкции:
Конструктивный механический расчет обеспечивает прочность элементов в процессе эксплуатации. Для цилиндрических теплообменных аппаратов производится расчет следующих элементов конструкции: толщины стенок корпуса, крышек и днищ; трубных досок; фланцевых соединений.
В качестве материала корпуса используем сталь марки 10.
При выполнении расчета за нормативное допускаемое напряжение принимается наименьшее из двух напряжений и :
Нормативное допускаемое напряжение и предел текучести для стали 10 при температуре стенки 133,3 о С:
3.3.2 Расчёт толщины стенки аппарата
Проверка толщины стенки на напряжение при гидравлическом испытании аппарата:
Днища и крышки изготавливаются из того же металла, что и корпус аппарата. В теплообменных аппаратах чаще всего применяются эллиптические или сферические днища с отбортовкой для обеспечения качественной сварки с цилиндрической части корпуса или крышки.
Расчетная толщина стенки крышки подверженной внутреннему давлению, определяется по формуле:
h в =0,255 м -высота выпуклой части крышки
d - наибольший диаметр неукрепленного отверстия в крышке;
- коэффициент прочности сварного шва, ;
Проверка толщины стенки крышки аппарата на напряжение при гидравлическом испытании:
Расчетная толщина стенки днища подверженной внутреннему давлению, определяется по формуле:
h в =0,255 м -высота выпуклой части днища;
- коэффициент прочности сварного шва, ;
Проверка толщины стенки днищя аппарата на напряжение при гидравлическом испытании:
Цель расчета - определение критического давления, при котором корпус может утратить свою цилиндрическую форму и стать эллиптическим или волнообразным.
Где D - средний диаметр оболочки, м;
Допустимое с точки зрения устойчивости давление:
1) Входной патрубок паровой рубашки:
Фланец 1-18 -12Х18Н10Т АТК 24.201.18-91
2) Выходной патрубок паровой рубашки:
Фланец 1-18 -12Х18Н10Т АТК 24.201.18-91
Фланец 1-140 -12Х18Н10Т АТК 24.201.18-91
Фланец 1-140 -12Х18Н10Т АТК 24.201.18-91
Фланцы подобраны под давление P=0,6 МПа
Стандартные фланцы стальных сварных аппаратов, цельные для обечаек и днищ с внутренними базовыми размерами:
Фланец 1-1100 -12Х18Н10Т АТК 24.201.18-91
Фланцы подобраны под давление P=0,3 МПа
Расчёт опор вертикальных аппаратов производится по максимальному весу аппарата G max при заполнении его водой.
где F 0 - суммарная площадь всех опор аппарата:
G max - масса заполненного мазутом аппарата: G max =2200 кг
у фунд - допускаемое напряжение в фундаментах: у фунд =2 МПа (для фундамента из бетона)
где k р - коэффициент от гибкости ребра (условно принимаем 0,6)
a - вылет опоры, принимается из конструктивных соображений (принимаем 0,03 м)
у - допускаемое напряжение опоры материала на изгиб, берём сталь 10 с у=122,9 Мпа
Подбираем другой коэффициент k р по графику функции k р от a/S р :
при k р =0,3, a/S р =25;0,03/0,0011=24,6
Берём толщину ребра S р =12 мм по сортаменту.
В соответствии со СНиП 41-03-2003 для диапазона температур с 20 до 300°С, в качестве изоляции аппарата берём стекловату с: л=0,05 Вт/мК,?=2,5 м 3 /кг.
По санитарным нормам температура поверхности изоляции оборудования, находящегося в закрытом помещении при температуре окружающей среды =25 0 С не должна превышать величины = 45 0 С.
Температура стенки берется из теплового расчета.
t ст =133 0 С. из =8 Вт/м 2 К - коэффициент теплоотдачи;Толщина слоя изоляции.
После определения толщины изоляции проводят проверку полученной величины по допустимому тепловому потоку []. Для этого рассчитывают тепловой поток с изолированной поверхности аппарата по формуле
Величина расчетного теплового потока не превышает допустимую, . Принимаем изоляцию: стекловату, толщиной 7 мм.
4. Контрольно-измерительные и регулирующие приборы
Для управления работой и обеспечения безопасных условий эксплуатации аппараты в зависимости от назначения должны быть оснащены приборами для измерения давления, приборами для измерения температуры, предохранительными устройствами, указателями уровня жидкости.
При испытании теплообменных аппаратов в эксплуатационных условиях обычно замеряются:
1) температура воды на входе в аппарат;
2) температура воды на выходе из аппарата;
3) давление воды на входе в аппарат;
4) давление воды на выходе из аппарата;
Для производства замеров указанных величин теплообменный аппарат должен быть оснащен соответствующими измерительными приборами.
Место установления, класс точности, шкала и частота поверки приборов определяется согласно Правилам.
При необходимости контроля уровня жидкости в аппаратах, имеющих границу раздела сред, должны применяться указатели уровня.
В теплообменном аппарате КИП являются термометры, манометры, измерительные диафрагмы. На всасывающей линии воды устанавливают приемный клапан и задвижку (для отключения насоса). На нагнетательной - обратный клапан, регулирующую задвижку, а также вентиль залива насоса водой перед пуском, манометр.
Шкала манометра выбирается таким образом, чтобы рабочее давление составляло 3/4 предела измерений данного манометра. Диаметр манометра должен быть не менее 100 мм при установке на высоте до 2 м от уровня пола. Температура в месте установки манометра не должна превышать 60 0 С. Манометр устанавливается строго вертикально.
Обратный клапан и манометр устанавливают за насосом на нагнетательной линии воды.
Термометры устанавливают в специальные гильзы, которые расположены в штуцерах на входе и на выходе воды.
При автоматическом управлении необходима установка манометров как прямого действия (на теплообменнике), так и непрямого действия (на пульте).
Если манометр находиться на высоте 2-5 м от пола, где находиться теплообменный аппарат, то и диаметр манометра - 250 мм. Манометры и термометры допускаются к эксплуатации после прохождения технического освидетельствования.
Для измерения температуры теплоносителей рассчитываемого теплообменного аппарата будут использоваться технические ртутные термометры ТТ с пределами измерения 0-300 0 С (для пара) и 0-160 0 С (для воды).
Давление мазута и пара будет измеряться манометрами типа МТ (механическими показывающими и самопишущими манометрами с одновитковой трубчатой пружиной) с пределами измерений, соответственно 0-1МПа и 0-1,6 МПа.
Для измерения расхода теплоносителей будет использоваться диафрагма типа ДБ, Сигнал с диафрагмы идет на дифманометр ДСЭР (сильфонный дифманометр).
Основные требования к кожухотрубчатым теплообменным аппаратам изложены в «Правилах устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением».
Конструкция аппаратов должна обеспечивать надежность и безопасность эксплуатации в течение расчетного срока службы, указанного в паспорте, и предусматривать возможность проведения технического освидетельствования и ремонта. Для поддержания экономичной и безотказной работы теплообменных аппаратов необходим регулярный контроль за состоянием отдельных элементов оборудования, определение фактических показателей работы аппаратов и сопоставление их с нормативными, анализ причин ухудшения показателей работы и их оперативное устранение.
Определение фактических значений эксплуатационных показателей эффективности работы аппаратов производится на основании данных гидравлических испытаний.
Гидравлическому испытанию подлежат все аппараты после их изготовления. Пробное давление Р пр при гидравлическом испытании определяется по формуле
где Р расчетное давление, МПа (кгс/см 2 );
[у] 20, t допускаемые напряжения для материала соответственно при +20 °С и расчетной температуре t, МПа (кгс/см 2 ),
теплообменный аккумулятор аппарат прибор
Испытание проводят чистой водой с температурой не ниже 5 о С и не выше 40 о С, которую закачивают с помощью гидравлического насоса в аппарат.
Давление следует поднимать равномерно до достижения им значения пробного.
Давление при гидравлическом испытании контролируется манометрами. После выдержки под пробным давлением давление снижают до расчетного, при котором производят визуальный осмотр наружной поверхности, разъемных и сварных соединений. Не допускается обстукивание аппарата во время испытаний. После проведения гидравлического испытания вода должна быть полностью удалена.
Результаты испытаний считаются удовлетворительными, если во время их проведения отсутствуют:
пропуски испытательной среды (течь, потение, пузырьки воздуха или газа) в сварных соединениях и на основном металле;
Корпус аппарата и его элементы, в которых при испытании выявлены дефекты, после их устранения подвергаются повторным гидравлическим испытаниям пробным давлением.
1. П.Д. Лебедев «Теплообменные, сушильные и холодильные установки», М.-Л., 1966г.
2. В.А. Григорьев «Краткий справочник по теплообменным аппаратам», М.-Л., 1962г.
3. А.М. Бакластов «Проектирование, монтаж и эксплуатация тепломассообменных установок», М., 1981г.
4. А.А. Лащинский, А.Р. Толчинский «Основы конструирования»
5. П.Д. Лебедев, А.А. Щукин «Теплоиспользующие установки промышленных предприятий», М., 1970г.
6. Кутателадзе С.С. «Справочник по теплопередаче» С.С. Кутателадзе, В.М. Боришанский. М.: Госэнергоиздат, 1959. 414 с.
7. СНиП 41-03-2003. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. СПб.: Издательство ДЕАН, 2004, 64 с.
Механический и гидравлический расчет элементов конструкции теплообменного аппарата. Определение внутреннего диаметра корпуса, коэффициента теплопередачи и диаметров патрубков. Расчет линейного сопротивления трения и местных сопротивлений для воды. курсовая работа [183,2 K], добавлен 15.12.2015
Описание конструкции теплообменного аппарата. Выбор материала для корпуса, крышек, труб и трубных решеток. Расчет толщины стенки аппарата, фланцевых соединений и трубной решетки. Параметры линзового компенсатора. Прочность опор и опорная площадка. курсовая работа [919,1 K], добавлен 01.12.2011
Определение тепловой нагрузки аппарата, расхода пара и температуры его насыщения, режима теплообменника. Выбор конструкции аппарата и материалов для его изготовления. Подсчет расходов на приобретение, монтаж и эксплуатацию теплообменного аппарата. курсовая работа [544,4 K], добавлен 28.04.2015
Проектирование теплообменного аппарата: расчет диаметров штуцеров, выбор конструктивных материалов для изготовления устройства и крепежных элементов, определение величины различных участков трубопроводов, подбор насоса, оценка напора при перекачке молока. курсовая работа [471,5 K], добавлен 16.07.2011
Тепловой конструктивный, компоновочный, гидравлический и прочностной расчёты горизонтального кожухотрубного теплообменного аппарата. Тепловые и основные конструктивные характеристики теплообменного аппарата, гидравлические потери по ходу водяного тракта. курсовая работа [120,4 K], добавлен 16.02.2011
Предварительный выбор заготовок для изготовления цилиндрического теплообменного аппарата, работающего под давлением. Расчет развертки корпуса, рубашки обогрева, патрубков, ребер жесткости и эллиптической крышки. Изготовление обечаек, днищ и фланцев. курсовая работа [869,6 K], добавлен 14.05.2014
Расчет вертикального теплообменного аппарата с жесткой трубной решеткой, который применяют для нагрева и охлаждения жидкостей и газов, а также для испарения и конденсации теплоносителей в различных технологических процессах. Расчет местных сопротивлений. курсовая работа [212,3 K], добавлен 17.06.2011
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 — 2021



Расчет теплообменного аппарата курсовая работа. Производство и технологии.
Реферат: Философская антропология в 20 веке
Курс Лекций На Тему История Бухгалтерского Учета И Аудита
Дипломная работа по теме Экономическая оценка программ здравоохранения
Дипломная работа: Створення веб-додатку Визначення рівня інтелекту людини з системою управління контентом
Реферат: Hackers Information Warfare Essay Research Paper AbstractThe
Реферат Греческая Кухня Актуальность
Курсовая работа по теме Порядок применения ввозных таможенных пошлин в отношении товаров, произведенных в СНГ
Рациональные Числа Контрольные Работы
Курсовая работа: Расчет и проектирование канифолеварочной колонны
Итоговые Контрольные Работы По Физике Перышкин
Магистерская Диссертация Система Государственного Экологического Контроля Янао
История Развития Кардиологии В России Реферат
Сочинение: Обломов и обломовщина по роману И.А. Гончарова Обломов
Ассортиментная Политика Предприятия Курсовая
Дипломная работа по теме Функции и адаптационный потенциал традиционной музыкальной культуры
Реферат: A Report On The Novel 1984 By
Пособие по теме Бизнес-планирование в сфере сервиса
Реферат: Романский стиль 2
Реферат Создание Базы Данных В Access
Денежная система Российской Федерации, ее элементы. Организация управления денежной системой.
Технология приготовления изделий из дрожжевого теста, жаренного во фритюре - Кулинария и продукты питания курсовая работа
Хирургические инструменты. Ранорасширители - Медицина презентация
Проект разработки локально-вычислительной сети ООО "Визави" - Программирование, компьютеры и кибернетика курсовая работа