тивний розрахунок
4.1 Товщина обичайки:
d=DP/2 sj + Cк,
де D=0,3 м - внутрішній діаметр апарату;
P=0,10 МПа - тиск в апараті;
s=138 МН/м2 - допустиме напруження для сталі [2 c.76];
j=0,8 - коефіцієнт ослаблення через зварного шва [2 c.77];
Cк=0,001 м - поправка на корозію.
d=0,3? 0,10/2? 138? 0,8 + 0,001=0,003 м.
Згідно з рекомендаціями [3 ??c.24] теплообмінник виготовляється з труб діаметром 325? 12, т.ч. товщина обичайки d=12 мм.
4.2. Днища
Найбільше поширення в хімічному машинобудуванні отримали еліптичні відбортовані днища по ГОСТ +6533 - 78 [3 c.25], товщина стінки днища d 1=d=12 мм.
Рис. 2. Днище теплообмінника
4.3 Штуцера
Діаметр штуцерів розраховується за формулою:
d =,
де G - масова витрата теплоносія,
r - щільність теплоносія,
w - швидкість руху теплоносія в штуцері.
Приймаємо швидкість рідини в штуцері w=2,0 м/с, швидкість пара в штуцері 20 м/с, тоді діаметр штуцера для входу парів CCl4
Щільність парів CCl4 при температурі конденсації:
,
де М=154 - молекулярна маса CCl4
Т0, Р0 - температура і тиск в нормальних умовах.
r1=154? 273? 101/(22,4? 350? 101)=5,4 кг/м3.
d1=(1,67/0,785? 20? 5,4) 0,5=0,141 м,
приймаємо d1=150 мм;
діаметр штуцера для виходу конденсату:
d2=(1,67/0,785? 2,0? 1478) 0,5=0,026 м,
приймаємо d2=25 мм;
діаметр штуцера для входу і виходу води:
d3,4=(13,1/0,785? 2,0? 998) 0,5=0,091 м,
приймаємо d3,4=100 мм.
Всі штуцера забезпечуються плоскими приварними фланцями по ГОСТ 12820-80, конструкція і розміри яких наводяться нижче:
Рис. 3. Фланець штуцера
dуслDD2D1hNd2510075 60124111002051701481441815026022520216818300435395365221218
4.4 Опори апарату
Максимальна маса апарату:
Gmax=Ga + Gв=735 + 212=947 кг=0,009 МН,
де Ga=735 кг - маса апарата [2 c.56]
Gв - маса води заповнює апарат.
Gв=1000? 0,785? 0,302? 3,0=212 кг
Приймаємо, що апарат встановлений на двох опорах, тоді навантаження, що припадає на одну опору:
Gоп=0,009/2=0,0045 МН
За [4 c.673] вибираємо опору з допустимою навантаженням 0,01МН.
Рис. 4. Опора апарату
4.5 Розрахунок теплової ізоляції
Приймаються температуру зовнішньої поверхні стінки tст.в=40? С, температуру навколишнього повітря tв=18? С, тоді товщина скловолокнистою ізоляції:
,
де lіз=0,09 Вт/м? К - коефіцієнт теплопровідності теплоізоляційного матеріалу,
aв - коефіцієнт тепловіддачі від зовнішньої стінки корпусу в навколишнє середовище
aв=8,4 + 0,06Dtв=8,4 + 0,06? 22=9,72 Вт/м2? К,
де Dtв=tст.в - tв=40 - 18=22 ° С.
dіз=0,09 (77-40)/[9,72 (40 - 18)=0,016 м.
Приймаються товщину теплової ізоляції 20 мм.
4.6 Трубна решітка
Товщина трубної решітки
,
де k=0,47 - допоміжний коефіцієнт,
j - коефіцієнт ослаблення решітки.
Кількість труб на стороні найбільшого шестикутника знайдемо із співвідношення:
z=2 [(n - 1)/3 + 0,25] 0,5=2 [(100-1)/3 + 0,25] 0,5=12
j=(Dп - zSd0)/Dп=(0,32 - 12? 0,020)/0,32=0,25
де Dп=0,32 м - середній діаметр прокладки.
h=0,47? 0,3 (0,1/138? 0,25) 0,5 + 0,001=0,008 м,
приймаємо h=30 мм.
Розташування труб в трубній решітці показано на малюнку
5. Гідравлічний розрахунок
5.1. Швидкість води в трубах
Wтр=G2z/(0,785dвн2n r 2)=13,1? 1/(0,785? 0,0162? 100? 998)=0,65 м/с.
5.2. Коефіцієнт тертя
,
де е=D/dвн=0,2/16=0,0125 - відносна шорсткість,
D=0,2 мм - абсолютна шорсткість.
l=0,25 {lg [(0,0125/3,7) + (6,81/10932) 0,9]} - 2=0,045.
5.3 Швидкість води штуцерах: ...
