Материалом для днищ выбираем Сталь ВСт3 ГОСТ 380-71. Оба днища изготовляем литыми по ГОСТ 6533-78*. К днищам привариваем цилиндрические части, в которые ввариваются патрубки (патрубки входа и выхода нагреваемой воды и патрубок слива воды из межтрубного пространства).
По ГОСТ 6533-78*, таблица 16.1[5], выбираем базовые размеры эллиптического отбортованного стального днища. Высоту отбортованной части выбираем по таблице 16.2[5].
3.4 Расчет толщины трубной решетки
Толщина стальной трубной решетки S, мм, должна быть не менее:
S³(4,35×dн+15)/(t-dн), где t – шаг разбивки трубок, мм.
S³(4,35×16+15)/(22-16)=14,1 мм.
Для изготовления трубной решетки выбираем по таблице 2.22[5] сталь прокатную толстолистовую ГОСТ 56581-57. Толщина листа S=16 мм. Материал: Сталь ВСт3 ГОСТ 380-71.
4 Проверка напряжений в обечайке и трубах аппарата
4.1 Температурные усилия от действия среды
Температурные усилия в трубах Qт¢, МН, и обечайке Qо¢, МН, определяются по формулам:
|Qт¢|=|Qо¢|;
|Qт¢|=
, где Ет –
модуль продольной упругости трубок, по
таблице IХ[4] принимаем Ет=1,059×105 МПа;
Ео – модуль продольной упругости обечайки, МПа, по таблице VII[4] принимаем Ео=1,870×105 МПа;
aо – коэффициент линейного расширения материала обечайки, К-1,
aо=10-6×(11,188+0,00526×tо);
aт – коэффициент линейного расширения материала трубки, К-1,
aт=10-6×(17,847+0,00877×tт);
tо – расчетная температура стенки обечайки, °С.
tт – расчетная температура теплообменных трубок, °С,
tт=0,5×(tн+tср);
FT – площадь поперечного сечения всех трубок аппарата, м2;
FО – площадь поперечного сечения обечайки аппарата, м2;
tС – температура среды внутри аппарата, °С.
tт=0,5×(80+147,91)=113,96 °С.
aо=10-6×(11,188+0,00526×147,91)=1,197×10-5 К-1.
aт=10-6×(17,847+0,00877×113,96)=1,885×10-5 К-1.
|Qт¢|=
=0,213 МН.
|Q0¢|= 0,213 МН.
4.2 Температурные напряжения в трубах и обечайке
Температурные напряжения в трубах sт¢, МПа, и обечайке sо¢, МПа, составят:
sо¢= Qо¢/ Fo;
sт¢= -Qт¢/ Fт.
sо¢= 0,213/0,01312= 16,235 МПа.
sт¢= -0,213/0,01310= -16,260 МПа.
4.3 Полные напряжения в трубах и обечайке
Условия прочности для жесткотрубного аппарата записываются в виде:
|sо¢|£[s]О;
|sт¢|£[s]Т, где [s]Т – допускаемое напряжение для материала трубки, МПа, по таблице 1.5[5] принимаем [s]Т=63,9 МПа;
[s]О – допускаемое напряжение для материала обечайки, МПа, по таблице 1.2[5] принимаем [s]О=131,7 МПа.
16,235 МПа £ 131,7 МПа.
16,260 МПа £ 63,9 МПа.
Условие прочности для проектируемого аппарата выполняется. Таким образом установка компенсаторов не требуется.
5 Гидравлический расчет
5.1 Коэффициент трения x при турбулентном движении воды в трубках:
Коэффициент трения x при турбулентном движении воды в трубках определяется:
x=
.
x=
.
5.2 Потеря давления на трение DРтр, кгс/м2, для одного хода:
Потеря давления на трение DРтр, кгс/м2, для одного хода определяется по формуле:
DРтр=
, где l – длина теплообменных
трубок, м,
l=L+2×S;
l=1,917+2×0,016=1,949 м.
DРтр=
мм вод. ст.
5.3 Суммарная потеря давления на трение SDРтр, кгс/м2:
Суммарная потеря давления на трение SDРтр, кгс/м2, определяется по формуле:
SDРтр=Z×DРтр×Х, где Х – поправочный коэффициент на шероховатость поверхности, латунные трубки считаются гладкими, поэтому Х=1.
SDРтр=2×524×1=1048 мм вод. ст.
5.4 Суммарная потеря давления в подогревателе SDрт, кгс/м2, на преодоление местных сопротивлений:
Суммарная потеря давления в подогревателе SDрт, кгс/м2, на преодоление местных сопротивлений определяется по формуле.
SDРт=
.
SDрт=
мм вод. ст.
5.5 Общее сопротивление подогревателя по воде Dр, кгс/м2:
Dр=SDрт+SDртр.
Dр=1048+2477=3525 мм вод. ст. = 34580 Па = 34,58 кПа.
5.6 Мощность, потребляемая насосом N, кВт:
N=G×Dр/(r2×h), где h - общий КПД насоса, принимаем h=0,8.
N=41,80×34,58/(971,8×0,8)=1,86 кВт.
5.7 Гидравлический расчет патрубков
Массовый расход теплоносителя G, кг/с, определяется по формуле:
G=r×W×f, где r - плотность проходящего через патрубок теплоносителя, кг/м3;
W - скорость теплоносителя внутри патрубка, м/с;
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.