Пояснительная записка. национальный исследовательский томский политехнический университет
![]()
|
3. Конструктивно-механический расчёт3.1 Выбор материалаИсходя 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 штуцеровРасчёт штуцеров сводится к определению диаметра штуцера по уравнению: ![]() 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: ![]() 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
Уточняем скорость потока по формуле: ![]() где G - массовый расход соответствующего потока теплоносителя, кг/с; W1 - скорость потока, м/с; ρ - плотность потока, кг/м3; d - внутренний диаметр штуцера, м. ![]() Диаметр условного прохода (внутренний диаметр) штуцера для выхода пара обозначим индексом 2. Тогда по формуле (34) вычисляем ориентировочное значение: ![]() Принимаем d2=219×3 мм. Стандартный фланец: Таблица 5 – Основные данные принятых стандартных фланцев 2
Уточняем скорость потока по формуле (35): ![]() Диаметр условного прохода (внутренний диаметр) штуцера для входа греющего пара обозначим индексом 3. Тогда по формуле (34) вычисляем ориентировочное значение: ![]() где ![]() ![]() Принимаем d=219×3 мм. Стандартный фланец: Таблица 6 – Основные данные принятых стандартных фланцев 3
Уточняем скорость потока по формуле (35): ![]() Диаметр условного прохода (внутренний диаметр) штуцера для выхода конденсата обозначим индексом 4. Тогда по формуле (34) вычисляем ориентировочное значение: ![]() 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
Уточняем скорость потока по формуле (35): ![]() Принимаем стандартные размеры болтов и фланцев, рекомендуемые по ГОСТ 1255-67. |