2.3. Расчет количества секций
Тогда поверхность одной трубы (элемента):
Выберем длину труб: Lтр=2 м
Ориентировочное число элементов в каждой из секций:
Выбираем: N=2 шт
Тогда суммарная поверхность теплопередачи:
F=N*n*Fэл=2*1*0,217=0,434 м2
Запас поверхности:
Был выбран теплообменник "труба в трубе" следующих параметров (таблица 1).
Таблица 1. Параметры теплообменника
Наружная труба, мм |
Внутр. труба, мм |
Число секций, шт. |
Число элементов, шт. |
F, м2 |
38*3,5 |
76*4 |
1 |
2 |
0,434 |
3. Гидравлический расчет
Определяем скорость жидкости в трубе
S - площадь сечения потока в трубном пространстве [1 стр. 51, табл. 2.3],
Коэффициент трения
e - относительная шероховатость труб e=∆/d=0,2*10-3/0,021=0,01
∆=0,2 мм - высота выступов шероховатости
В трубном пространстве следующие местные сопротивления: вход в камеру и выход из неѐ, 3 поворота на 180, 2 входа и выхода из них.
Для межтрубного пространства
Sм - площадь сечения межтрубного пространства
Определяем критерий Рейнольдса
4. Конструктивный расчет
Расчет диаметра штуцеров
Диаметр штуцера для входа - выхода нагреваемой жидкости w=1-2 м/с - для подачи воды насосом [1 стр. 16].
Принимаем d1y =40 мм
Диаметр штуцера для входа водяных паров
где
-
плотность водяного пара при давлении
Pадс=1,12
кгс/см2 [1 стр. XLVII]
W=20-40 м/с - скорость для паров примем W=40 м/с [1 стр. 16]
принимаем d1=25 мм
5. Механический расчет
5.1 Проверка толщины труб
Расчетная толщина стенки цилиндрической обечайки
допускаемое напряжение находим по табл. [6, с. 394], 148 Мпа,
P 0,138 МПа давление в аппарате, прочности сварного шва, при 100% контроле сварного шва 0,95 ручная дуговая электросварка
Исполнительная толщина стенки цилиндрической обечайки 3,5мм
Проверка
Допускаемое давление
5.2. Расчет фланцевого соединения
Фланцевые соединения применяют для разъемного соединения составных частей трубопровода. Так как теплообменник «труба в трубе» представляет собой последовательно соединении труб, проведем расчет числа болтов во фланцах.
Материал для болта Сталь Х18Н10Т
Так как фланец исполнения 1 – фланец стальной плоский, то для него выбирают прокладку по табл.
в исполнении 1 – для фланцев с гладкой уплотнительной поверхностью
Рис.4. Фланец стальной трубопроводный основные размеры
Фланцы и прокладки, подобранные по стандартам, в расчете не нуждаются.
При конструировании аппаратов выполняют проверочный расчѐт болтов в соответствии с ОСТ 26-373-82.
Таблица 2. Параметры конструкции аппарата
Dy, мм |
DФ, мм |
с1, мм |
D1, мм |
h, мм |
s, мм |
d, мм |
b, мм |
Диаметр болтов |
32 |
120 |
3,5 |
70 |
10 |
4 |
38 |
14 |
М12 |
68 |
140 |
4 |
90 |
12 |
4 |
76 |
14 |
М12 |
При конструировании аппаратов выполняем расчѐт болтов в соответствии с ОСТ 26-373-82
Определяют нагрузку, действующую на фланцевое соединение от внутреннего давления Р 0,138 МПа на фланец Dy=32мм
Рассчитывают реакцию прокладки
где: m 2,5 для прокладок из паранита
в0 - эффективная ширина прокладок
в0=0,5*вп при ширине прокладки вп=0,5*(Dn-dn)≤15 мм
в0=0,5*√вп при ширине прокладки вп=0,5*(Dn-dn)>15 мм
в0=0,5*вп=0,5*15=7,5
Определяем число болтов на фланцевом соединении
где fБ - площадь поперечного сечения болта
Принимаем число болтов кратно 4, следовательно, примем 4 болта.
Для фланца Dy=68 мм
Рассчитываем реакцию прокладки
в0=0,5*вn=0,5*15=7,5
Определим число болтов на фланцевом соединении
где fБ - площадь поперечного сечения болта
Принимаем 4 болта