Расчет кожухотрубчатого теплообменного аппарата. курсач тепло. Введение. Классификация теплообменных аппаратов
 Скачать 0.54 Mb.
|
ОглавлениеВведение 4 I. Классификация теплообменных аппаратов 5 II. Конструктивный тепловой расчет 10 1.Определение параметров необходимых для подбора ТА 10 1.1.Исходные данные 10 1.2.Определение теплофизических свойств холодного теплоносителей 10 1.3.Определение средней разности температур между теплоносителями 11 1.4.Определение оптимального диапазона площадей проходных сечений и минимального индекса противоточности 13 2.Предварительный выбор теплообменного аппарата по каталогу 14 3.Расчет действительной разности температур и истинного индекса противоточности 15 4.Расчет окончательной площади поверхности теплообмена 16 5.Окончательный выбор теплообменного аппарата 21 III. Проверочный тепловой расчет теплообменного аппарата 21 1.Определение фактической тепловой мощности выбранного теплообменного аппарата 21 2.Расчет действительных конечных температур теплоносителей 23 IV.Графическая часть 24 1.Схема теплообменного аппарата 24 2.Температурная диаграмма теплоносителей 24 Вывод 27 Литература 28 ВведениеТеплообменными аппаратами (ТА) называются устройства, предназначенные для передачи теплоты от одного теплоносителя к другому. Теплообменные аппараты широко применяются в нефтедобывающей, газовой, нефтеперерабатывающей и химической промышленности: для производства теплообменного оборудования затрачивается до 30 % от общего расхода металла на все технологическое оборудование. Использование теплообменного оборудования в нефтяной и газовой промышленности обязывает специалистов уметь их рассчитывать, обобщать опыт их эксплуатации, анализировать рабочий процесс и намечать пути повышения эффективности их работы. Эффективная работа теплообменных аппаратов приводит к экономии энергии, сокращению расхода топлива и улучшает технико-экономические показатели производственных процессов. Целью выполнения данной курсовой работы является выбор стандартного теплообменного аппарата, обеспечивающего при заданных массовых расходах (G1, G2) температурные режимы теплоносителей (t1, t1,t2,t2). При выборе стандартного теплообменного аппарата необходимо провести конструктивный и проверочный тепловые расчеты. Целью конструктивного теплового расчета является определение типа теплообменного аппарата и его конструкции. При поверочном тепловом расчете определяется мощность выбранного стандартного теплообменного аппарата Qсти действительные конечные температуры теплоносителей (t1д,t2д). В результате этого расчета выясняется возможность использования стандартного теплообменника при заданных температурных режимах теплоносителей. Классификация теплообменных аппаратов По принципу действия теплообменные аппараты разделяют на рекуперативные, регенеративные, смесительные. В рекуперативных ТА теплоносители разделены стенкой, омывая которую они обмениваются теплотой. В регенеративных ТА одна и та же твёрдая поверхность поочерёдно омывается то горячим, то холодным теплоносителем, соответственно, сначала забирая теплоту от горячего теплоносителя, а потом отдавая её холодному. Рекуперативные и регенеративные аппараты относятся к поверхностным ТА, так как теплообмен между теплоносителями происходит через посредство твёрдой поверхности. В смесительных ТА передача теплоты происходит при непосредственном контакте и смешении теплоносителей. Рекуперативные ТА можно классифицировать по конфигурации теплообменной поверхности (стенки): трубчатые, блочные, с плоской поверхностью. По функциональному назначению теплообменники различают конвективные (нагреватели и холодильники), испарители, конденсаторы и кристаллизаторы Кристаллизаторы используют для охлаждения потока горячего теплоносителя до температуры, обеспечивающей образование кристаллов некоторых компонент горячего теплоносителя. В конвективных теплообменных аппаратах не происходит агрегатного превращения теплоносителей. В конденсаторах конденсируется горячий теплоноситель или компоненты горячего теплоносителя. В испарителях происходит испарение холодного теплоносителя или компонентов холодного теплоносителя. Кожухотрубчатые теплообменники относятся к поверхностным теплообменным аппаратам рекуперативного типа [1]. Широкое распространение этих аппаратов обусловлено прежде всего надежностью конструкции и большим набором вариантов исполнения для различных условий эксплуатации: Однофазные потоки, кипение и конденсация; Вертикальное и горизонтальное исполнение; Диапазон давлений теплоносителей: от вакуума до 8,0 МПа; Площади поверхности теплообмена от малых (1 м2) до предельно больших (1000 м2 и более); Возможность применения различных материалов в соответствии с требованиями к стоимости аппаратов, агрессивностью, температурными режимами и давлением теплоносителей; Использование различных профилей поверхности теплообмена как внутри труб, так и снаружи и различных турбулизаторов; Возможность извлечения пучка труб для очистки и ремонта. Различают следующие типы кожухотрубных теплообменных аппаратов: Теплообменные аппараты с неподвижными трубными решетками (жесткотрубные ТА); Теплообменные аппараты с неподвижными трубными решетками и с линзовым компенсатором на кожухе; Теплообменные аппараты с плавающей головкой; Теплообменные аппараты с U – образными трубами. Кожухотрубные теплообменные аппараты с неподвижными трубными решетками отличаются простотой конструкции и, следовательно, меньшей стоимостью (Рис. 1, [1 стр. 8]).  Рис. 1 - Кожухотрубчатый теплообменный аппарат с неподвижными трубными решетками 1 - распределительная камера; 2 - кожух; 3 - теплообменная труба; 4 - поперечная перегородка; 5 - трубная решетка; 6 - задняя крышка кожуха; 7 - опора; 8 - дистанционная трубка; 9 - штуцеры; 10 - перегородка в распределительной камере; 11 - отбойник В зависимости от расположения теплообменных труб различают теплообменные аппараты горизонтального и вертикального типа. В зависимости от числа перегородок в распределительной камере и задней крышке кожухотрубчатые теплообменные аппараты делятся на одноходовые, двухходовые и многоходовые в трубном пространстве. Для частичной компенсации температурных напряжений в кожухе и в теплообменных трубах используются специальные гибкие элементы (расширители, компенсаторы), установленные на кожухе аппарата. Такие теплообменники называются теплообменными аппаратами с температурным компенсатором на кожухе (Рисунок 2 [1, стр. 10]). Кожухотрубчатые теплообменные аппараты с плавающей головкой (с подвижной трубной решеткой) являются наиболее распространенным типом кожухотрубчатых теплообменников (Рисунок 3 [1, стр.11]). Подвижная трубная решетка позволяет трубному пучку свободно перемещаться независимо от корпуса, что значительно снижает температурные напряжения как в кожухе, так и в теплообменных трубах.  Рис. 2 - Вертикальный кожухотрубчатый теплообменник с неподвижными трубными решетками и температурным компенсатором на кожухе 1 - распределительная камера; 2 - трубные решетки; 3 - компенсатор; 4 - кожух; 5 - опора; 6 - теплообменная труба; 7 - поперечная перегородка; 8 - задняя крышка кожуха; 9 - дистанционная трубка; 10 - штуцеры  Рис. 3 - Кожухотрубчатый теплообменник с плавающей головкой 1 - крышка распределительной камеры; 2 - распределительная камера; 3 - неподвижная трубная решетка; 4 - кожух; 5 - теплообменная труба; 6 - поперечная перегородка; 7 - подвижная трубная решетка; 8 - задняя крышка кожуха; 9 - крышка плавающей головки; 10 - опора; 11 - катковая опора трубного пучка К  ожухотрубчатые теплообменники с U-образными трубами (Рисунок 4 [1, стр. 12]) имеют одну трубную решетку, в которую завальцованы оба конца U-образных теплообменных труб. Отсутствие других жестких связей теплообменных U-образных труб с кожухом обеспечивает свободное удлинение труб при изменении их температуры. Рисунок 4 - Кожухотрубчатый теплообменник с U-образными теплообменными трубами 1 - распределительная камера; 2 - трубная решетка; 3 - кожух; 4 - теплообменная труба; 5 - поперечная перегородка; 6 - крышка кожуха; 7 - опора; 8 - катковая опора трубного пучка Конструктивный тепловой расчет |