Конструктивный расчет аппарата

2.2 Конструктивный расчет аппарата

Площадь сечения всего потока продукта (площадь сечения пучка труб) f, (м²):

(м²), (2.16)

Количество труб n₁ в трубном пучке:

(2.17)

принимается n₁= 3 теплообменных трубы в каждом ходе по трубному пространству.

Уточнённое значение скорости движения продукта w, :

. (2.18)

Расчетная длина одной трубки в трубном пучке L, (м):

(м). (2.19)

Количество ходов теплообменника z:

,  (2.20)

принимается z=4 хода по трубному пространству кожухотрубного теплообменника.

Необходимое количество теплообменных труб в трубной решетке n:

n=zn₁=4×3=12 труб. (2.21)

Диаметр трубной решетки D_р, (мм):

(мм), (2.22) [4]

Внутренний диаметр кожуха теплообменника D, (мм):

D=t(b-1)+4d=59,4(5-1)+4×30=358 (мм), (2.23)

принимается для изготовления кожуха теплообменника труба Æ360х5 мм.

Живое сечение межтрубного пространства f_мт, (м²):

f_мт=0,785((D-2s) ²-nd ²)=

=0,785((0,360-2×0,005)²-12×0,03²)=87,68×10^-3 (м²). (2.24)

По уравнению объемных затрат V, :

, (2.25)

определяются диаметры патрубков d, м, для рабочих сред:

. (2.26)

Диаметр патрубка для входа пара в аппарат, d_п, (м):

(м).

Диаметр патрубка для выхода конденсата пара, d_к, (м):

(м).

Диаметр патрубка для входа продукта в аппарат, d_вх, (м):

(м).

Диаметр патрубка для выхода продукта из аппарата, d_вих, (м):

(м).

2.3 Гидравлический расчет аппарата

Полное гидравлическое сопротивление теплообменного аппарата, DР (Па):

(2.27) [5]

Для изотермического турбулентного движения в гидравлично - шероховатых трубах (соответственно /6/):

(2.28) [6]

Сумма коэффициентов местных сопротивлений x_г в аппарате:

, (2.29) [7]

(Па)

Мощность привода насоса N, (Вт), необходимая для перемещения продукта по трубному пространству теплообменного аппарата:

(Вт) (2.30) [8]

V= . (2.31)

N= (Вт).

2.4 Расчеты на прочность

Допустимые напряжения при расчете по предельным нагрузкам емкостей и аппаратов, которые работают при статических одноразовых нагрузках, определяются согласно ГОСТ 14249-89.

Расчет на прочность гладкой цилиндрической обечайки кожуха, нагруженной внутренним избыточным давлением, проводится согласно ГОСТ 14249-89.

Исполнительная толщина стенки обечайки s, (мм):

s³s_р+с (2.32) [9]

(мм), (2.33) [10]

с=с₁+с₂+с₃  (2.34) [11]

где с₁=Пt=0,1×15=1,5 (мм), (2.35) [12]

с=1,5+0+0=1,5 (мм),

Исполнительная толщина стенки обечайки s, (мм):

s³s_р+с=0,41+1,5=1,91 (мм).

Соответственно приведенным в ГСТУ 3-17-191-2000 значений минимальным толщинам стенок обечаек и днищ принимается s=5,0 мм.

Внутреннее избыточное давление, которое допускается [р], (МПа):

(МПа) (2.36)

Условие применения расчетных формул (для обечаек и труб при D (200 мм):

, (2.37)

условие выполняется.