Расчет кожухотрубчатого теплообменника. Технологический и механический расчет, страница 2

          (3.8)

где е=Δ/d–относительная шероховатость труб (Δ=0,2 мм).

Скорость движения ТВГ в штуцерах рассчитываем по формуле:

                         (3.9)

где d =100 – диаметр штуцера, мм.

В трубном пространстве имеют место следующие  местные сопротивления: вход в распределительную камеру и выход из неё, три поворота на 180⁰, четыре входа в трубы и четыре выхода из них.

Коэффициенты местных сопротивлений потоку, движущемуся в трубном пространстве:

 - входная и выходная камеры;                    - поворот между ходами;                         - вход в трубы и выход из них.

Итоговая формула примет вид:

Далее производим расчёт гидравлического сопротивления  межтрубного пространства.

Для начала определим    число трубных рядов, омываемых потоком в межтрубном пространстве:

                                                 (3.10)

где n – общее количество труб.

Число сегментных перегородок Х=16 таблица 2.7 /5/.

Скорость потока в штуцерах межтрубного пространства равна:

Далее определяем скорость потока в наиболее узком сечении межтрубного пространства:

                                   (3.11)

где S_мтр = 0,031 – площадь самого узкого сечения межтрубного пространства.

В межтрубном пространстве имеют место следующие местные сопротивления: вход и выход жидкости через штуцера, 16 поворотов жидкости через сегментные перегородки (по их количеству х=16) и 17 сопротивлений трубного пучка при его поперечном обтекании (х+1).

Коэффициенты местных сопротивлений потоку, движущемуся в межтрубном пространстве:

 - вход и выход жидкости;                 

     - поворот через сегментную перегородку;

- сопротивление пучка труб (Re_мтр=10557.4).

Итоговая формула примет вид:

3.2 Механический расчет

3.2.1 Расчет толщины стенки обечайки

Расчет толщины стенки цилиндрического аппарата производят по формуле:

,               (3.12)

где Р – внутреннее давление , МПа;

D_B – внутренний диаметр аппарата, м;

 - коэффициент прочности сварного шва;

[σ] - допускаемое напряжение для материала обечайки, МПа;

С  - конструктивная прибавка на коррозию, эрозию, учет минусового допуска, м.

Материал кожуха – сталь 09Г2С  при t = 100 ^оС, [σ]=177 МПа,  = 0,8 – сварка выполняется автоматически под слоем флюса с односторонним проваром.

Конструктивную прибавку на коррозию рассчитываем по формуле:

С = ντ = 0,1 ∙ 10 = 1 мм = 0,001 м, где ν = 0,1 мм/год – коррозионная проницаемость;

τ = 10 лет – амортизационный срок службы аппарата.

Примем толщину цилиндрической обечайки S = 8 мм.

Допускаемое избыточное давление рассчитываем по следующей формуле:

Отдельно необходимо рассчитать толщину стенки распределительной камеры.

Материал камеры – сталь 15Х5М  при t = 200 ^оС, [σ]= 134 МПа,  = 0,8 – сварка выполняется автоматически под слоем флюса с односторонним проваром.

Примем стенки распределительной камеры S = 8 мм.

3.2.2 Расчёт толщины приварной эллиптической отбортованной крышки

Толщину стенки эллиптического отбортованной крышки определяем по формуле:

                               (3.13)

где R = D²/(4H_Д) = 0,6²/4∙ 0,25 = 0,36 – радиус кривизны в вершине днища, м;

H_Д – высота днища без отбортовки, м;

D – внутренний диаметр днища, м.

Примем толщину стенки днища S_д = 8 мм.

3.2.3 Расчет укреплений отверстий

Наибольший допустимый диаметр, не требующий дополнительного укрепления, определяется по формуле:

            ,            (3.14)

где S’ – номинальная расчетная толщина стенки корпуса аппарата без конструктивной прибавки и при  = 1.

Тогда:

Условием укрепления отверстия является d_отв > d_д.