Общеинженерный проект - файл

Общеинженерный проект

Рассчитать теплообменный аппарат для подогрева NaCl (6%) до температуры кипения насыщенным водяным паром. Температура горячего теплоносителя – 180 ^оС; Температура холодного теплоносителя – 20 ^оС; Расход холодного теплоносителя – 400 м³/ч.

Таблица 0 – Исходные данные

NaCl

Насыщенный водяной пар

, % масс.

6

-

V, м³/ч

400

-

Начальная температура, °С

20

180

Конечная температура, °С

Температура кипения

-

Насыщенный водяной пар направляем в межтрубное пространство, а раствор NaCl – в трубное.

Согласно условию задачи, раствор соли нагревается до температуры кипения. Температура кипения водного 6%-го раствора NaCl составляет 101 °С.

Температура насыщенного водяного пара в процессе теплопередачи не изменяется, так как теплоноситель отводится при температуре конденсации (фазового перехода).

Таблица 2 – характеристики принятого теплообменника

Диаметр кожуха внутренний D, мм	1200
Диаметр труб d, мм	25 2
Число ходов z	2
Длина труб l, м	4
Общее число труб N	1048
Поверхность теплопередачи, м²	329

Теплообменник вертикальный.

2 Механический расчет
Механический расчет необходим для уточнения механических характеристик отдельных частей для соответствия требования прочности и устойчивости аппарата.
2.1 Обечайка

Расчетные формулы применимы при отношении толщины стенки к диаметру при D ≥ 200 мм:

(27)

где D – диаметр аппарата, D ≥ 200 мм по условию задачи; с – сумма прибавок к расчетным толщинам стенок, мм; s – исполнительная толщина стенки цилиндрической обечайки, мм.

Выбираем гладкую цилиндрическую обечайку.

Считаем толщину стенки по формуле [2, формула 1]:

(28)

где s_p – расчетная толщина стенки, мм. Находим её по формуле [2, формула 2]:

(29)

где р – расчётное внутреннее избыточное давление внутри корпуса, МПа; [σ] – допускаемое напряжение стали 12Х18Н10Т при расчётной температуре t=180℃. По ГОСТ 14249-89, Приложение 1,таблица 7

[σ] = 142 МПа; φ_р – коэффициент прочности продольного сварного шва. По ГОСТ Р 52857.7-2007 , Приложение Д , равен φ_р =0,9.

Найдем расчётное внутренне давление:

(30)

,

где р_п – давление пара. Находим по таблице LVI в «Свойства насыщенного пара» [1]. Температуре 180 ℃ соответствует давление, равное 10,23 кгс/см². р_п = 10,23 кгс/см² = 1,0032 МПа; р_атм – давление атмосферное, р_атм = 1 атм = 0,1 МПа.

Расчетная толщина обечайки:

Действительная толщина обечайки:

	(31)

где с₁ – поправка на коррозию, зависящая от материала, с₁= 1 мм, т.к. выбранная сталь

	NaCl	Насыщенный водяной пар
, % масс.	6	-
V, м³/ч	400	-
Начальная температура, °С	20	180
Конечная температура, °С	Температура кипения	-