Пояснительная записка. национальный исследовательский томский политехнический университет
![]()
|
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Инженерная школа новых производственных технологий Отделение химической инженерии Направление: 18.03.01 «Химическая технология» ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к курсовой работе/проекту по дисциплине _________Процессы и аппараты химической технологии________________ (Название дисциплины) на тему Расчет кожухотрубного теплообменника для испарения бинарной смеси хлороформ-бензол Выполнил студент гр. 4Г51 ____________ Плотников И.А. (Номер группы) (Подпись) (Ф.И.О.) Дата сдачи пояснительной записки преподавателю _____ _____________ 2018 г. Руководитель кандидат технических наук Фролова И.В. (Ученая степень, ученое звание, должность) (Ф.И.О.) _____________________ ________________________________ (Оценка руководителя) (Подпись) _____ _____________ 2018 г. (Дата проверки) Курсовой проект/работу студент _______________________________выполнил и защитил (Ф.И.О.) с оценкой ______________. Члены комиссии: ________________________ ________________________ ________________________ _____ _____________ 2018 г. (дата защиты ) Томск 2018 г. СодержаниеВведение 4 1 Технологический расчет 9 1.1 Расчёт тепловой нагрузки и ориентировочного значения поверхности теплообмена 9 1.2 Физико-химические характеристики бинарной смеси и греющего пара 12 1.3 Уточненный расчёт поверхности теплопередачи и подбор теплообменника 15 2. Гидравлический расчёт 20 2.1 Расчёт потерь давления в трубопроводе 22 2.2 Расчёт давления на гидравлические испытания 24 2.3 Подбор насоса из каталога по рассчитанным данным 24 3. Конструктивно-механический расчёт 26 3.1 Выбор материала 26 3.2 Расчёт и подбор штуцеров 26 3.3 Расчёт обечайки корпуса аппарата 31 3.4 Подбор крышки и днища аппарата 32 3.5 Расчёт трубной решетки 34 3.6 Расчёт опорных лап 36 4. Расчёт толщины тепловой изоляции 42 Заключение 44 Список использованной литературы 45 ВведениеТеплопередача – это наука о процессах распространения теплоты. Различают три различных способа переноса теплоты: теплопроводность, конвекцию и тепловое излучение. В реальных установках теплота передаётся комбинированным путём, однако вклад этих трёх составляющих в общий перенос теплоты неодинаков и определяется многими условиями: природой теплоносителя, агрегатным состоянием, температурным и гидродинамическим условиям и т.д. Конвекция – перенос тепла вследствие движения и перемещения микроскопических объемов газа или жидкости. В химической технологии теплообменные аппараты довольно широко распространены, применяются в различных производствах легкой и тяжелой промышленности. Для обеспечения того или иного технологического процесса применяются различные типы теплообменных аппаратов. В зависимости от способа передачи тепла различают две основные группы теплообменников:
Теплообменники типа “труба в трубе” При сравнительно небольших тепловых нагрузках (малых производительностях по теплоносителям), когда требуемая величина теплопередающей поверхности незначительна (до 2040 м2), на практике рекомендуется использование наиболее простых по устройству, изготовлению, монтажу и эксплуатации теплообменников типа “труба в трубе”. ![]() Рисунок 1 – Неразборный теплообменник типа «труба в трубе»: 1- теплообменная труба; 2 – кожуховая труба; 3 – калач. Пластинчатые теплообменники В пластинчатых теплообменниках поверхность теплообмена образуется набором тонких штампованных гофрированных пластин, которые собраны в пакеты и разделены между собой специальной формы и профиля уплотнительной термостойкой резиной. Пластины в пакетах сжимаются между неподвижной и подвижной плитами, образуя разграниченные между собой плоские щелевидной формы каналы для прохода горячего и холодного теплоносителя. При этом следует иметь в виду, что под пакетом подразумевается группа пластин, которые образуют систему параллельных каналов для движения теплоносителя только в одном направлении. ![]() Рисунок 2 – Пластинчатый теплообменник на двухопорной раме: 1 - 4 – штуцеры для теплоносителей. Спиральные теплообменники В спиральных теплообменниках поверхность теплопередачи образуется двумя листами (лентами) из углеродистой или легированной стали, свернутыми в виде спирали вокруг центральной перегородки (керна). ![]() Рисунок 3 – Спиральный теплообменник. Кожухотрубчатые теплообменники. Кожухотрубчатые теплообменные аппараты используются для практической реализации таких процессов, как нагревание (охлаждение), конденсация и испарение. Соответственно аппараты называются теплообменниками, холодильниками, конденсаторами и испарителями. Кожухотрубчатые теплообменники: -с двойными трубами; -с плавающей головкой; -с линзовым компенсатором; -с U-образными трубами; ![]() Рисунок 4 – Кожухотрубчатый теплообменник с плавающей головкой: кожух; 2 – крышка кожуха; 3 – крышка плавающей головки; 4 – трубная решетка плавающей головки; 5 – штуцер; 6 – распределительная камера; 7 – крышка распределительной камеры; 8 – перегородка. Змеевиковые теплообменники. Основным теплообменным элементом является змеевик-труба, согнутая по определенному профилю. Рисунок 5 – Змеевиковый теплообменник ![]() Аппарат имеет корпус 1, в котором размещен змеевик 3 или система змеевиков. Витки змеевика ориентированы по винтовой линии. При большой площади поверхности теплообмена змеевики по длине набирают из нескольких секций. Во избежание прогибов труб при большом числе витков и большом диаметре навивки каждый виток закрепляют болтами на стойках. Оросительные теплообменники. Рисунок 6 – Оросительный теплообменник ![]() Оросительные теплообменники применяют в основном для охлаждения жидкостей и газов или конденсации паров. Оребренные теплообменники. К числу компактных и эффективных теплообменников, созданных за последнее время, относятся разные конструкции теплообменных аппаратов с оребренными поверхностями. Применение оребрения со стороны теплоносителя, отличающегося низкими значениями коэффициентов теплоотдачи, позволяют значительно повысить тепловые нагрузки аппаратов. ![]() Рисунок 7 – Схема устройства пластинчато-ребристого теплообменника. |