Материал: Расчет теплообменного аппарата

D_вн = 0,038 м - внутренний диаметр патрубка;

D_нф= 0,092 м - наружный диаметр фланца;

D_б=0,076 м - диаметр болтовой окружности;

Е=20,2∙10⁴ МПа - модуль упругости материала фланца, МПа;

- допустимый угол искривления фланца (=4·10^-4 - для паронитовых прокладок).

h=1,5∙=0,011 м

Термические напряжения в корпусе и трубках теплообменного аппарата, изготовленных, как правило, из различных материалов, появляются вследствие их различного удлинения при нагреве и охлаждении теплоносителями разной температуры. С учетом сил давления теплоносителей в теплообменниках жесткой конструкции напряжения для корпуса и трубок рассчитываются по выражениям:

, (55)

, (56)

- модули упругости материала трубок и корпуса, МПа;

;

 - площади поперечного сечения корпуса и трубок, м²;

;

 - коэффициенты линейного расширения материалов трубок и корпуса, 1/;

;

 - разности температур между температурами трубок и окружающей средой, корпуса и окружающей средой, ;

;

 - осевая сила, возникающая под действием давления теплоносителей, МН;

;

 давления теплоносителей в межтрубном пространстве и в трубках, МПа;

;

 - внутренний и наружный диаметры трубок, м.

Рассчитанные напряжения не превышают допустимые σ*=158 МПа.

Расчет толщины тепловой изоляции

Определяем среднюю температуру изоляции:

, ⁰С

Температура поверхности изоляции по требованиям санитарных норм берется  = 45⁰С.

Толщина слоя изоляции.

м

a_из=8 Вт/(м²×К) - коэффициент теплоотдачи;

λ_из=0,05 Вт/(м·К) - коэффициент теплопроводности для минеральной ваты. Принимаем стандартный размер изоляции .

После определения толщины изоляции проведем проверку полученной величины по допустимому тепловому потоку []. Для этого рассчитаем тепловой поток с изолированной поверхности аппарата по формуле

=86,9 Вт/м

Полученный результат удовлетворяет условию , q_доп=117Вт/м, расчет закончен.

Контрольно измерительные и регулирующие приборы.

Для управления работой и обеспечения безопасных условий эксплуатации аппараты в зависимости от назначения должны быть оснащены приборами для измерения давления, приборами для измерения температуры, предохранительными устройствами, указателями уровня жидкости.

При испытании теплообменных аппаратов в эксплуатационных условиях обычно замеряются:

1)      температура воды на входе в аппарат;

2)      температура воды на выходе из аппарата;

)        давление воды на входе в аппарат;

)        давление воды на выходе из аппарата;

)        расход воды через аппарат.

Для производства замеров указанных величин теплообменный аппарат должен быть оснащен соответствующими измерительными приборами.

Место установления, класс точности, шкала и частота поверки приборов определяется согласно Правилам.

При необходимости контроля уровня жидкости в аппаратах, имеющих границу раздела сред, должны применяться указатели уровня.

В теплообменном аппарате КИП являются термометры, манометры, измерительные диафрагмы. На всасывающей линии воды устанавливают приемный клапан и задвижку (для отключения насоса). На нагнетательной - обратный клапан, регулирующую задвижку, а также вентиль залива насоса водой перед пуском, манометр.

Шкала манометра выбирается таким образом, чтобы рабочее давление составляло 3/4 предела измерений данного манометра. Диаметр манометра должен быть не менее 100 мм при установке на высоте до 2 м от уровня пола. Температура в месте установки манометра не должна превышать 60⁰С. Манометр устанавливается строго вертикально.

Обратный клапан и манометр устанавливают за насосом на нагнетательной линии воды.

Термометры устанавливают в специальные гильзы, которые расположены в штуцерах на входе и на выходе воды.

При автоматическом управлении необходима установка манометров как прямого действия (на теплообменнике), так и непрямого действия (на пульте).

Если манометр находиться на высоте 2-5 м от пола, где находиться теплообменный аппарат, то и диаметр манометра - 250 мм. Манометры и термометры допускаются к эксплуатации после прохождения технического освидетельствования.

Для измерения температуры теплоносителей рассчитываемого теплообменного аппарата будут использоваться технические ртутные термометры ТТ с пределами измерения 0-300 ⁰С (для пара) и 0-160 ⁰С (для воды).

Давление воды и пара будет измеряться манометрами типа МТ (механическими показывающими и самопишущими манометрами с одновитковой трубчатой пружиной) с пределами измерений, соответственно 0-1МПа и 0-1,6 МПа.

Для измерения расхода теплоносителей будет использоваться диафрагма типа ДБ, Сигнал с диафрагмы идет на дифманометр ДСЭР (сильфонный дифманометр).

Основные требования к кожухотрубчатым теплообменным аппаратам изложены в «Правилах устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением».

Конструкция аппаратов должна обеспечивать надежность и безопасность эксплуатации в течение расчетного срока службы, указанного в паспорте, и предусматривать возможность проведения технического освидетельствования и ремонта. Для поддержания экономичной и безотказной работы теплообменных аппаратов необходим регулярный контроль за состоянием отдельных элементов оборудования, определение фактических показателей работы аппаратов и сопоставление их с нормативными, анализ причин ухудшения показателей работы и их оперативное устранение.

Определение фактических значений эксплуатационных показателей эффективности работы аппаратов производится на основании данных гидравлических испытаний.

Гидравлическому испытанию подлежат все аппараты после их изготовления. Пробное давление Р_пр при гидравлическом испытании определяется по формуле:

теплообменный сопротивление вода конструкция

где Р - расчетное давление, МПа (кгс/см²);

=1,1 МПа.

Испытание проводят чистой водой с температурой не ниже 5 ^оС и не выше 40 ^оС, которую закачивают с помощью гидравлического насоса в аппарат.

Давление следует поднимать равномерно до достижения им значения пробного.

Давление при гидравлическом испытании контролируется манометрами. После выдержки под пробным давлением давление снижают до расчетного, при котором производят визуальный осмотр наружной поверхности, разъемных и сварных соединений. Не допускается обстукивание аппарата во время испытаний. После проведения гидравлического испытания вода должна быть полностью удалена.

Результаты испытаний считаются удовлетворительными, если во время их проведения отсутствуют:

- падение давления по манометру;

- признаки разрыва;

- течи в разъемных соединениях;

- остаточные деформации.

Корпус аппарата и его элементы, в которых при испытании выявлены дефекты, после их устранения подвергаются повторным гидравлическим испытаниям пробным давлением.

1.   П.Д. Лебедев «Теплообменные, сушильные и холодильные установки», М.-Л., 1966 г.

2.      В.А. Григорьев «Краткий справочник по теплообменным аппаратам», М.-Л., 1962г.

.        А.М. Бакластов «Проектирование, монтаж и эксплуатация тепломассообменных установок», М., 1981г.

.        А.А. Лащинский, А.Р. Толчинский «Основы конструирования»

.        П.Д. Лебедев, А.А. Щукин «теплоиспользующие установки промышленных предприятий», М., 1970 г.