Конструирование сальникового подогревателя типа ПС-115 улучшенных характеристик

Министерство образования Российской Федерации

Архангельский государственный технический

 университет

Факультет промышленной энергетики, III-1

Кафедра промышленной теплоэнергетики

Курсовой проект

По курсу: «Промышленный тепломассообменые процессы и установки »

Конструирование сальникового подогревателя типа ПС-115

улучшенных характеристик.

Пояснительная записка

0.162.00.КП 00. 10. ПЗ

Руководители проекта:

Постановление комиссии от

Признать, что студент выполнил и защитил курсовой проект с оценкой

Председатель комиссии:

Члены комиссии:

Архангельск

2000                                                                                     

Содержание

                 Стр.                        

I.  Краткое описание конструкции аппарата и основных элементов……… 4

II.  Расчёт недостающих термодинамическихи режимных параметров аппарата…………………………………………………………………….. 5

III. Подбор оптимальной поверхности теплообмена по энергетическим

характеристикам………………………………………………………...… 7

IV.Оптимальная скорость воды………………………….…………….……...16

V.  Конструктивный расчет кожухотрубчатого теплообменника…………...21

VI. Гидравлический расчет патрубков и подбор фланцев для патрубков.....28

VП. Проверка штуцеров на прочность………………………………..………32

VIII. Укрепление отверстий……………………………………………………35

IX. Подбор вспомогательного оборудования……...……………………….…37

X. Расчет тепловой изоляции…………………………………………………..39 Список используемой литературы…………………………………..……..….41

I. Описание установки аппарата и основных элементов.

В нашем случае теплообменный аппарат типа горизонтального кожухотрубчатого конденсатора паров бензола.

На рис.1. показан общий вид конденсатора. Трубки, закреплённые в трубной решётке, образуёт трубный пучок. В нашем случае трубки прямые. Трубные решётки кроме крепления трубок также предназначены для отделения трубного от межтрубного пространств. В нашем случае трубные решётки жёстко соединены с обечайкой.

Принцип действия в следующем. Охлаждаемый пар через патрубок (1) поступает в межтрубное пространство аппарата и омывает снаружи теплообменные трубки. Конденсируется на их наружной поверхности, передавая теплоту конденсации нагреваемой воде, а образовавшийся конденсат стекает в нижнюю часть межтрубного пространства и через патрубок (4) посредством конденсатоотводчика (не показанного здесь) выводится из аппарата. Не допускается скопление конденсата в межтрубном пространстве, так как это ухудшает теплопроизводительность аппарата.

В нашем случае аппарат четырехходовой. Ходом называется путь теплоносителя, на протяжении которого он не меняет направление движения.

Нагреваемая вода через патрубок (3) поступает в первую четверть правой жидкостной камеры и далее внутрь первой четверти трубного пучка. Движется влево по ним и выходит в левую жидкостную камеру, в которой совершает поворот на 180^о, и по трубам второй четверти трубного пучка движется в правую жидкостную камеру. В ней вода снова поворачивается на 180^о и уже по трубам третьей четверти движется в левую жидкостную камеру. Из третьей четверти вода переходит в четвёртую и по трубкам движется в правую жидкостную камеру. Далее вода через патрубок (2) выводится из теплообменника. В результате этого движения вода воспринимает теплоту пара. Жидкостные камеры образуются соответствующей крышкой и плоскостью трубной решётки. В крышках устанавливаются перегородки, создающие необходимое число ходов по воде.

Рис.1 Схема аппарата.

II. Расчёт недостающих термодинамических и режимных                               параметров аппарата .

Тепловой расчет любого теплообменного аппарата базируется на двух уравнениях :

1)  Уравнении теплового баланса;

2)  Уравнении теплопередачи.

Конкретный вид уравнения теплового баланса зависит от агрегатного состояния (фазности) теплоносителя. В нашем случае один из теплоносителей  меняет своего агрегатной состояние . Таким образом, по уравнению (II.1) найдем недостающий параметр - это расход нагреваемого теплоносителя G₂.

Q = G₁(h₁’-h₁”)h= G₂C₂(t₂”-t₂’)= V₂/rC₂(t₂”-t₂’),                 (II.1)

где

Q  – тепловой поток аппарата, кВт ;     

G₁ – массовый расход греющего теплоносителя , кг/с ;

G₂ – массовый расход нагреваемого теплоносителя , кг/с ;                         

C₂ – массовая теплоемкость нагреваемого теплоносителя принимаемая по его средней температуре, кДж/(кгК), C₂ =4,213 кДж/(кгК) по таб. 1.36[2] ;

h₁’– энтальпия  входа греющего теплоносителя ;

h₁”– энтальпия выхода греющего теплоносителя;

t₂’– температура  входа нагреваемого теплоносителя ,°C ;

t₂”– температура  выхода нагреваемого теплоносителя ,°C ;

h – коэффициент удержания теплоты тепловой изоляцией, h~0.97–0,98 .

t”= G₁(h₁’-h₁”)h/( V₂rC₂)+t₂’=

=0,035(2775,1-752,8) 0,98/(0,1949834,213)+64=64,09, °C

Q= Gr₁h=0,035(2775,1-752,8) 0,98=69,36 кВт=69364 Вт.

После нахождения t” найдем площадь поверхности теплообменника, которая находится по формуле (II.4) представленной ниже .

Q = FkDt_ср,                                              (II.4)