курсовой проект Бугаёвой. Курсовой проект по пахт разработать конструкцию и рассчитать конденсатор для охлаждения и конденсации газового потока состава 50 H

• Название: Курсовой проект по пахт разработать конструкцию и рассчитать конденсатор для охлаждения и конденсации газового потока состава 50 H
• Дата: 06.05.2021
• Размер: 1.24 Mb.
• Имя файла: курсовой проект Бугаёвой.docx
• Тип: Курсовой проект; #202308
• страница: 9 из 9

2.6 Гидравлический расчет

Гидравлическое сопротивление аппарата складывается из потерь давления на преодоление сопротивления трения и на преодоление местных сопротивлений.

Гидравлическое сопротивление трубного пространства, рассчитывают по уравнению:

(29)

где l_тр – длина трубы, м;

ρ – плотность теплоносителя, кг /м³;

λ – коэффициент сопротивления трения;

W_тр и W_штуц – скорости потоков в трубах и штуцерах, м⁄с.

ζ_тр – коэффициент местного сопротивления;

Таблица 11 – значения коэффициентов местных сопротивлений [10]

Пространство	Местное сопротивление	ζ
Трубное	Вход в трубы или выход из них	1,0
	Поворот на 180º между ходами	2,5
Межтрубное	Поворот на 180º через перегородку	1,5
	Поворот на 90º	1,0
Штуцера	Входная или выходная камера	1,5
	Вход в межтрубное пространство или выход из него	1,5

Гидравлическое сопротивление межтрубного пространства с поперечным обтеканием шахматного пучка труб, рассчитывают по уравнениям:

	(30)
	(31)

где Eu – критерий Эйлера;

b – поправочный коэффициент, учитывающий угол между осью трубы и направлением движения потока, b = 0,83;

n_общ – число труб в пучке;

и – скорости потока в штуцере на входе и выходе из теплообменника, м⁄с;

W_мтр – скорость потока в межтрубном пространстве, м⁄с;

Re – число Рейнольдса для горячего теплоносителя.

Число Рейнольдса горячего теплоносителя определяем по формуле:

(32)

где – скорость теплоносителя в межтрубном пространстве, м⁄с;

D_внутр – диаметр кожуха, м;

ρ_гор – плотность теплоносителя, кг/м³;

μ_гор – вязкость теплоносителя, Па·с.

Коэффициент сопротивления трения при ламинарном движении потока Re < 2300 определяют по формуле:

(33)

Скорость газового потока в штуцерах на входе и выходе из кожуха теплообменника равна:

	(34)
	(35)

где G_газ и G_конд – расход газового потока и конденсата, кг⁄с;

и – диаметры штуцеров на входе и выходе из теплообменника.

ρ_газ и ρ_конд – плотности газа и конденсата, кг/м³.

Скорость газового потока в межтрубном пространстве равна:

(36)

где S_K – площадь поперечного сечения кожуха, м²;

Скорость холодного теплоносителя в трубах равна:

(37)

где G_хол – расход холодного теплоносителя, кг⁄с ;

S_T – площадь поперечного сечения трубного пространства, м²;

ρ_хол – плотность холодного теплоносителя, кг/м³.

Скорость холодного теплоносителя в штуцерах на входе и выходе из теплообменника:

(38)

где d_штуц – диаметр штуцера для холодного теплоносителя, м.

Диаметр штуцера на входе в кожухотрубчатый теплообменник должен быть больше, чем диаметр штуцера на выходе из теплообменника, так как газовый поток обладает значительно меньшей плотностью и большим объемом потока, чем у конденсата. Штуцера на входе и выходе холодного теплоносителя одинаковы .

= 100 мм.

= 30 мм.

d_штуц = 60 мм.

Добавим штуцер на выход несконденсированного газового потока диаметром 30 мм.

Из формул 34 и 35 находим скорость газового потока в штуцерах на входе и выходе из кожуха теплообменника:





Из формулы 36 находим скорость газового потока в межтрубном пространстве:



Из формулы 37 определяем скорость холодного теплоносителя в трубах:



Из формулы 38 находим скорость холодного теплоносителя в штуцерах на входе и выходе из теплообменника:



Из формулы 39 находим число Рейнольдса для горячего теплоносителя:



Из формулы 33 определим коэффициент сопротивления трения при ламинарном движении потока:



Находим критерий Эйлера из формулы 32:



Находим гидравлическое сопротивление межтрубного пространства по формуле 30:



Находим гидравлическое сопротивление трубного пространства по формуле 29:

Заключение

Разработан проект кожухотрубчатого теплообменника типа Н для охлаждения и конденсации газового потока, с поперечным потоком теплоносителей.

В ходе работы были проведены материальный и тепловой расчёты, в результате которых были определены массовые расходы всех компонентов.

Был установлен расход холодного теплоносителя – CaCl₂(водн):

G = 230,5 кг⁄ч. После проведения теплового расчёта был подобран стандартный кожухотрубчатый теплообменник с площадью поверхности теплообмена, равной 1,5 м², и количеством труб n = 13.

В результате аппаратурного и механического расчётов были рассчитаны напряжения, возникающие в теплообменнике: σ_T = 34,3 МПа, σ_K = 17,3 МПа. Условия прочности и надёжности крепления труб в трубных решетках не нарушены. Также были определены основные характеристики аппарата.

В результате гидравлического расчета были рассчитаны сопротивления потоков в трубном и межтрубном пространствах. Также были определены требуемые мощности вентилятора N_в = 0,72 Вт и насоса N_н = 0,005 Вт.

Список литературы

1. 
   Поникаров И.И. и др. Машины и аппараты химических производств и нефтегазопереработки. М.: Альфа-М, 2006. – 606 с.
   
2. 
   Поникаров И.И. Расчеты машин и аппаратов химических производств и нефтегазопереработки. М.: Альфа-М, 2008. – 720 с
   
3. 
   Л. В. Таранова Теплообменные аппараты и методы их расчета
   
4. 
   Плановский А.Н. Процессы и аппараты химической технологии 5-е изд., стереотип. - М. : Химия, 1968. - 847 с.
   
5. 
   А.К. Кирш, Г.М. Коновалов (ПО «Союзтехэнерго»), Л.Д. Берман, Э.П. Зернова (ВТИ) Методические указания
   по эксплуатации конденсационных установок
   паровых турбин электростанций
   
6. 
   Процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов / Касаткин А. Г. – Москва: 15-е изд., стереотипное. Перепечатка с девятого издания 1973 г. – Москва: ООО «ИД Альянс», 2009. – 753 с.
   
7. 
    Александр Александрович Лащинский. Конструирование сварных химических аппаратов: справочник