p> (2.10)
Критерій Прандтля для потоку продукту (Pr) і для пристінкового шару продукту (Pr ст ):
, (2.11)
. (2.12)
Критерій Нуссельта (Nu) (для випадку розвиненого турбулентного руху рідин в трубах і каналах (Re> 10000) за формулою (1.8)):
Nu =
Nu = = 355. p> Коефіцієнт тепловіддачі від стінки теплообмінних труб до продукту a 2 ,:
(2.13)
Термічний опір стінки (без урахування термічного опору забруднень) R ст ,:
R ст =, [2] (2.14)
Загальний коефіцієнт теплопередачі між середовищами К, (за формулою (1.7)):
.
Теплове навантаження апарату (кількість тепла, яке передається через поверхню теплообміну від теплоносія до продукту) Q, (Вт) (За формулою (1.4)):
Q = Gc пр (t 2 -t 1 ) = 2,8 Г— 4159 (70-12) = 675 422 Вт
Необхідна поверхню теплообміну F, (м 2 ) (за формулою (1.1)):
(м 2 ).
Затрата теплоносія (пари, що гріє) G гр ,:
. (2.15) [3]
2.2 Конструктивний розрахунок апарату
Площа перерізу усього потоку продукту (площа перерізу пучка труб) f, (м 2 ):
(м 2 ), (2.16)
Кількість труб n 1 у трубному пучку:
(2.17)
приймається n 1 = 3 теплообмінних труби в кожному ході з трубному простору.
Уточнене значення швидкості руху продукту w,:
В
. (2.18)
Розрахункова довжина однієї трубки в трубному пучку L, (м):
(м). (2.19)
Кількість ходів теплообмінника z:
, (2.20)
приймається z = 4 ходи по трубному простору кожухотрубного теплообмінника.
Необхідна кількість теплообмінних труб в трубній решітці n:
n = zn 1 = 4 Г— 3 = 12 труб. (2.21)
Діаметр трубної решітки D р , (мм):
(мм), (2.22) [4]
Внутрішній діаметр кожуха теплообмінника D, (мм):
D = t (b-1) +4 d = 59,4 (5-1) +4 Г— 30 = 358 (мм), (2.23)
приймається для виготовлення кожуха теплообмінника труба Г†360х5 мм.
Живе перетин міжтрубному простору f мт , (м 2 ):
f мт = 0,785 ((D-2s) 2 -nd 2 ) =
= 0,785 ((0,360-2 Г— 0,005) 2 -12 Г— 0,03 2 ) = 87,68 Г— 10 -3 (м 2 ). (2.24)
За рівняння об'ємних витрат V,:
, (2.25)
визначаються діаметри патрубків d, м, для робочих середовищ:
. (2.26)
Діаметр патрубка для входу пари в апарат, d п , (М):
(м).
Діаметр патрубка для виходу конденсату пари, d до , (М):
(м).
Діаметр патрубка для входу продукту в апарат, d вх , (М):
(м).
Діаметр патрубка для виходу продукту з апарату, d вих , (М):
(м).
2.3 Гідравлічний розрахунок апарату
Повне гідравлічний опір теплообмінного апарату, D Р (Па):
(2.27) [5]
Для ізотермічного турбулентного руху в гидравлічні - шорстких трубах (відповідно/6 /):
(2.28) [6]
Сума коефіцієнтів місцевих опорів x г у апараті:
В
, (2.29) [7]
(Па) p> Потужність приводу насоса N, (Вт), необхідна для переміщення продукту за трубному простору теплообмінного апарату:
(Вт) (2.30) [8]
V =. (2.31)
N = (Вт). br/>
2.4 Розрахунки на міцність
Допустимі напруги при розрахунку за граничним навантаженням ємностей і апаратів, які працюють при статичних одноразових навантаженнях, визначаються згідно ГОСТ 14249-89.
Розрахунок на міцність гладкою циліндричної обичайки кожуха, навантаженої внутрішнім надлишковим тиском, проводиться згідно ГОСТ 14249-89.
В
Малюнок 11 -
Розрахункова схема обичайки кожуха теплообмінника
Виконавча товщина стінки обичайки s, (мм):
s Ві s р + с (2.32) [9]
(мм), (2.33) [10]
з = з 1 + з 2 + з 3 (2.34) [11]
де з 1 = Пt = 0,1 Г— 15 = 1,5 (мм), (2.35) [12]
з = 1,5 +0 +0 = 1,5 (мм),
Виконавча товщина стінки обичайки s, (мм):
s Ві s р + з = 0,41 +1,5 = 1,91 (мм).
Відповідно наведеним у ДСТУ 3-17-191-2000 значень мінімальним товщинам стінок обичайок і днищ приймається s = 5,0 мм.
Внутрішнє надлишковий тиск, який допускається [р], (МПа):
(МПа) (2.36)
Умова застосування розрахункових формул (для обичайок і труб при D (200 мм):
, (2.37)
умова виконується.
3 Розрахунки і вибір допоміжного устаткування.
В...
