Пояснительная записка. национальный исследовательский томский политехнический университет

• Название: национальный исследовательский томский политехнический университет
• Дата: 18.12.2018
• Размер: 1.24 Mb.
• Имя файла: Пояснительная записка.docx
• Тип: Пояснительная записка; #60872
• страница: 5 из 6

3. Конструктивно-механический расчёт

3.1 Выбор материала

Исходя из того, что в теплообменнике происходит теплообмен между насыщенным водяным паром и бинарной органической жидкостью (хлороформ-бензол), материал следует выбирать так, чтобы он был устойчив к данной среде. Поэтому выбираем сталь 12Х18Н10Т. Она полностью удовлетворяет требованиям и из неё будут изготовлены корпус аппарата и его трубные решётки.

Характеристики стали 12Х18Н10Т:

[σ]¹²⁰=140 МПа - допускаемое напряжение при рабочей температуре;

ρ=7920 кг/м³ - плотность стали;

α=16,8·10^-6 1/°С - коэффициент линейного расширения;

λ=16,4 Вт/м·К - коэффициент теплопроводности;

Е=2·10⁵ МПа - модуль продольной упругости.

3.2 Расчёт и подбор штуцеров

Расчёт штуцеров сводится к определению диаметра штуцера по уравнению:

, (34)

где G - массовый расход соответствующего потока теплоносителя, кг/с;

W - скорость потока; для жидкости принимаем 2 м/с из диапазона 1-5 м/с; для пара принимаем 20 м/с из диапазона 10-30 м/с;

ρ - плотность потока при соответствующих условиях, кг/м³.

Диаметр условного прохода (внутренний диаметр) штуцера для подвода бинарной смеси обозначим индексом 1.

Тогда по формуле (34) вычисляем ориентировочное значение:

м.

Рассчитанный диаметр округляем до ближайшего значения в соответствии с нормальными диаметрами условного прохода штуцеров кожухотрубных теплообменников.

В соответствии с ГОСТом 10704-91. Трубы стальные электросварные прямошовные, определяем толщину стенки труб.

Принимаем d₁ = 45×2 мм.

Принимаем стандартные фланцы в соответствии с таблицей 21.9 [4, ст. 547]:

Таблица 4 – Основные данные принятых стандартных фланцев 1

Dу	dн	Dф	D��	D1	Болты		Тип фланцев-1
					d	z	ГОСТ 1255-667
мм							h, мм	Масса, кг
40	45	130	100	80	М12	4	10	0,95

Уточняем скорость потока по формуле:

, (35)

где G - массовый расход соответствующего потока теплоносителя, кг/с;

W₁ - скорость потока, м/с;

ρ - плотность потока, кг/м³;

d - внутренний диаметр штуцера, м.

м/с.

Диаметр условного прохода (внутренний диаметр) штуцера для выхода пара обозначим индексом 2.

Тогда по формуле (34) вычисляем ориентировочное значение:

м.

Принимаем d₂=219×3 мм.

Стандартный фланец:

Таблица 5 – Основные данные принятых стандартных фланцев 2

Dу	dн	Dф	D��	D1	Болты		Тип фланцев-1
					d	z	ГОСТ 1255-667
мм							h, мм	Масса, кг
200	219	315	280	258	М16	8	15	4,73

Уточняем скорость потока по формуле (35):

м/с.

Диаметр условного прохода (внутренний диаметр) штуцера для входа греющего пара обозначим индексом 3.

Тогда по формуле (34) вычисляем ориентировочное значение:

м,

где - плотность греющего пара при Т=115 °С;

- расход греющего пара, кг/с.

Принимаем d=219×3 мм.

Стандартный фланец:

Таблица 6 – Основные данные принятых стандартных фланцев 3

Dу	dн	Dф	D��	D1	Болты		Тип фланцев-1
					d	z	ГОСТ 1255-667
мм							h, мм	Масса, кг
200	219	315	280	258	М16	8	15	4,73

Уточняем скорость потока по формуле (35):

м/с.

Диаметр условного прохода (внутренний диаметр) штуцера для выхода конденсата обозначим индексом 4.

Тогда по формуле (34) вычисляем ориентировочное значение:

м,

где ρ₁ - плотность конденсата при Т=115 °С;

D - расход греющего пара, кг/с.

Принимаем d=18×1 мм.

Стандартный фланец:

Таблица 7 – Основные данные принятых стандартных фланцев 4

Dу	dн	Dф	D��	D1	Болты		Тип фланцев-1
					d	z	ГОСТ 1255-667
мм							h, мм	Масса, кг
15	18	80	55	40	М10	4	8	0,29

Уточняем скорость потока по формуле (35):

м/с.

Принимаем стандартные размеры болтов и фланцев, рекомендуемые по ГОСТ 1255-67.