124436 (690007), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Рисунок 1.8. Вертикальный испаритель типа ИСВ.

1 – корпус; 2 – греющая секция; 3 – перегородка; 4 – трубка для отсоса воздуха из греющей камеры в корпус вторичного пара; 5 – поплавковый регулятор питания; 6 – трубопровод химически очищенной воды; 7 – спускной патрубок для опорожнения; 8 – пеноразмывочное устройство; 9 – лаз; 10 – конденсатотводчик; 11 – уровень воды («зеркало» испарения).

В вертикальных испарителях типа ИСВ коэффициент теплопередачи к = 3000 – 4000 Вт/(м2 * С) [2500 – 3500 ккал/ (м2 *ч *С)].

При термической обработке агрессивных жидкостей паров и газов (серная, фосфорная, соляная и др. кислоты) поверхности нагрева защищают антикоррозионными покрытиями: фенолформальдегидными или эпоксидными смолами, полимеризационными пластическими массами, стеклопластиками. В последние годы термическая обработка агрессивных сред производится так же в теплообменниках из непроницаемых графитовых элементов (труб или блоков), пропитанных фенолформальдегидной смолой, или из графитопласта АТМ – 1. Физико-механические свойства этих материалов приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2. Физико-механические свойства пропитанного графита и графитопласта АТМ – 1.

Вследствие хорошей теплопроводности графита углеграфитовые теплообменники более компактны по сравнению с теплообменниками из других неметаллических материалов. Углеграфитовые теплообменники могут иметь различные конструкции. Их можно изготовлять кожухотрубчатыми со стальным кожухом и с трубными досками, крышками и трубками из углеграфита (рисунок 1.9., г), если греющий теплоноситель неагрессивен, а также полностью из углеграфитовых деталей, например, пластинчатыми, в которых с одной стороны пластины проходит один теплоноситель, а с противоположной – другой. Получили применение углеграфитовые теплообменники из цилиндрических и прямоугольных блоков.

На рисунке 1.9., а представлена принципиальная конструкция графитового кожухоблочного теплообменника, предназначенного для нагрева или испарения кислот насыщенным водяным паром под давлением 3 * 105 Па. Он имеет четыре цилиндрических блока, в каждом из которых имеются маленькие горизонтальные круглые отверстия, соединяющиеся с большим вертикальным цилиндрическим отверстием. Блок имеет также большое число маленьких вертикальных отверстий. Греющий пар поступает в металлический кожух и конденсируется в маленьких горизонтальных отверстиях. Конденсат стекает по большой вертикальной трубе, образованной блоками. Агрессивная жидкость (кислота) проходит по мелким вертикальным трубкам и нагревается. Крышки теплообменника, соприкасающиеся с кислотой, также выполнены из графита.

Рисунок 1.9. Схемы кожухоблочного теплообменника с круглыми графитовыми блоками и теплообменника с графитовыми трубками, крышками и металлическим корпусом.

а – кожухоблочный теплообменник; б – графитовый блок; в – трубчатый теплообменник;

1 – металлический кожух; 2 – графитовый блок; 3 – металлические фланцы; 4 – анкерная связь; 5 – крышки из графита; 6 – трубки из графита.

2. Расчетная часть

2.1 Конструктивный расчет

Определяем среднюю температуру греющей воды:

t1 + t1 130 +120

t1ср = ------------ = ---------------- = 125 С.

2 2

По температуре t1ср=125 С (таблица 1) находим:

Плотность воды: 1 = 940 кг/м 3;

Удельная теплоемкость воды: Ср1 = 4,258 *10 3 Дж / кг*К;

Коэффициент теплопроводности воды: 1ж = 0,686 Вт /м * К;

Коэффициент кинематической вязкости: 1ж = 0,243 * 10 -6 м2 /с;

Критерий Прандтля при средней температуре теплоносителя: Рr1ж = 1,42;

Коэффициент температуропроводности: а1ж = 1,715 * 10 -7 м2 /с.

Определяем средний объемный расход греющей воды, протекающей в межтрубном пространстве:

Q 0.44 * 10 6

V1 = -------------------------- = -------------------------------------- = 0,202 м3/с.

C р1 (t1 - t1 ) 1 * 4,258*10 3 *(130-120)*940*0,9

Определяем среднюю температуру нагреваемой воды:

t2 + t2 65 + 100

t2ср = ------------ = ---------------- = 82.5 С .

2 2

Определяем средний объемный расход нагреваемой жидкости:

Q 0.44 * 10 6

V2 = -------------------------- = ------------------------------------- = 0,0029 м3/с.

C р2 ( t 2 - t2 )* 2 4,195*10 3 *(100-65)*988

Определяем суммарную площадь поперечного сечения трубок в секциях:

V2 0,0029

= ------ = ---------- = 0,0019 м 2 , где

2 1,5

площадь поперечного сечения трубок в секции, м2;

2 - скорость течения жидкости в трубках, м/с.

2 = 1,5 м/с.

Определяем количество трубок в секции:

4 4 * 0,0019

nт = ---------- = ------------------------ = 9 шт.

*d2 вн 3,14 *( 0,016) 2

По таблице 2 нам близка величина nт' = 19 шт., что соответствует относительно диаметра:

D / S = 4, где

- шаг между трубками, м;

- диаметр трубной решетки, м.

Принимаем шаг по радиусу из практики, равный

S = 1,4 * dн = 1,4 * 0,018 = 0,0252 м.

D = 12/4*S=12/4*0,0252=0,076 м.

Определяем внутренний диаметр корпуса аппарата:

Определяем внутренний диаметр корпуса:

Dвн =D + dн + 2* k = 0,076+0,018+2*0,008 = 0,1096 м,

Определение площади поперечного сечения корпуса:

*D 2вн 3,14 * (0,076)2

Fk = ---------- = -------------------- = 0,014 м 2

4 4

Определение площади, занятой трубками:

= * d2 н * nт = 3,14 * (0,018) 2 * 19

---------------- ----------------------- = 0,005 м2

4 4

Определение площади межтрубного пространства:

мт = Fk - = 0.014-0.005= 0.009 м 2.

Определяем скорость воды в межтрубном пространстве:

V1

1 = --------- = 0,012 / 0,009 = 1.33 м / с.

мт

Таким образом, на основе полученных размеров теплообменного аппарата произведем тепловой расчет с определением поверхности нагрева и количества секций.

Данные подогревателя типа ВВПЛ - 100, состоящего из одной секции:

- наружный диаметр корпуса Dн = 114 мм;

- внутренний диаметр корпуса Dвн = 106 мм;

- число трубок в секции n = 19 шт.;

- удельная поверхность нагрева Fу = 0.92 м2/м;

- поверхность нагрева одной секции нормальной длины F = 3.7м2;

- площадь живого сечения межтрубного пространства fМТ = 0,005м2;

- отношение площади межтрубного пространства к площади трубок

fМ / fТ = 1.58

Основные размеры:

d н = 89 мм

d н1 = 89 мм

L3 = 4568 мм

Н = 300 мм

Вес одной секции с калачом = 100 кг.

Приложение 1

Таблица 1. Физические параметры воды на линии насыщения.

Таблица 2. Значение относительного диаметра трубной решетки D / S в зависимости от числа трубок при ромбическом (n1) и концентрическом (n2) размещении.

Таблица 3. Значение коэффициента А в формуле (1).

Таблица 4. Основные данные о водо-водяных подогревателях для городского водоснабжения.

Примечание. Трубки латунные диаметром (внутренний / наружный) 14,5/16мм. Нормальная длина секции 4080 мм.

Характеристики

Список файлов курсовой работы