3 Определение и выбор размеров патрубков теплообменного аппарата

3.1 Исходные данные

Таблица 3.1 – Исходные данные

Параметр	Значение
Плотность ρ, кг/м3	ρ=826
Общий расход, кг/с	17,5
Условное давление, МПа	2,5
скорость ω, м/с	1

3.2 Расчет диаметров и выбор стандартных патрубков

Присоединение трубной арматуры к аппарату, а также технологических трубопроводов для подвода и отвода различных жидких и газообразных продуктов производится с помощью штуцеров или вводных труб, которые могут быть разъемными и неразъемными. По условию ремонтопригодности применяются разъемные соединения (фланцевые штуцера). Неразъемные соединения (на сварке) применяются при блочной компоновке аппаратов в кожухе, заполненном тепловой изоляцией, где длительное время не требуется осмотра соединения.

Стальные фланцевые штуцера стандартизированы и представляют собой трубки из труб с приваренными к ним фланцами или кованные заодно с фланцами. В зависимости от толщины стенок патрубки бывают тонкостенные и толстостенные, что вызывается необходимостью укрепления отверстия в стенке аппарата патрубком с разной толщиной его стенки.

Конструкция штуцера зависит от Р_y и Д_у , где Р_у – условное давление, Д_у – условный диаметр. Условное давление выбирается по данным таблицы Б.1 приложения Б в зависимости от температуры среды и наибольшего рабочего давления, затем по условному давлению Р_у и условному диаметру Д_у выбирается тип штуцера.

Условный диаметр штуцеров в теплообменном аппарате можно определить по объемному расходу жидкой фазы по формуле

, (3.1)

где V- объемный расход паровой или жидкой фазы, м³/с;

• скорость движения паровой или жидкой фазы, м/с.

Отсюда объемный расход равен

, (3.2)

м³/с.

Определим диаметр штуцера

м.

Величина условного прохода штуцера по ГОСТ =150 мм.

Условное давление Р_y = 2,5 МПа.

Таким образом, выбираем штуцер с фланцем стальным приварным в стык D_у=150 мм на Р_у=2,5 МПа, типа 2 исполнения 1,с длиной патрубка 180 мм, фланец из стали Ст3сп5, патрубок из С3сп5: Штуцер 150-2,5-2-1-180-Ст3сп5 АТК 24.218.06-90

В химических аппаратах для разъемного соединения составных корпусов и отдельных частей применяются фланцевые соединения преимущественного круглой формы. На фланцах присоединяются к аппаратам трубы, арматура и т.д. Фланцевые соединения должны быть прочными, жесткими, герметичными и доступными для сборки, разборки и осмотра. Фланцевые соединения стандартизированы для труб и трубной арматуры и отдельно для аппаратов.

Рисунок 3.1 – Конструкция штуцера с приварным встык фланцем

Конструкция фланцевого соединения принимается в зависимости от рабочих параметров аппарата: плоские приварные фланцы – при ,и числе циклов нагружения за время эксплуатации до 2000; приварные встык фланцы – при,и. В связи с указанными условиями выбираем приварные встык фланцы. Размеры приведены в таблице 4.6

Таблица 3.2 – Параметры фланцевого соединения типа «гладкие»

Py, МПа	Размеры, мм										Число отверстий z
	Dy	D	D1	D2	d1	b	h4	h	d
2,5	150	360	310	278	202	27	75	3	27	8

Условное обозначение стального плоского приварного встык фланца с D_у = 150 мм на P_у = 2,5 МПа:Фланец 1-150-2,5 Ст3сп5 ГОСТ 12821-80

Выбираем конструкцию и материал прокладки по рекомендациям по выбору прокладок, ОСТ 26-373-78.

Выбираем прокладку плоскую, которая рассчитана на Р_у> 2,5 МПа, и температуры от –200 до 350.

Материал прокладок − паронит ПОН ГОСТ 481-80.

Прокладка устанавливается между уплотненными поверхностями и позволяет обеспечивать герметичность при относительно небольшом усилии затяжки болтов.

Прокладка должна отвечать следующим основным требованиям: при сжатии с возможно малым давлением, заполнять все микронеровности уплотнительных поверхностей, сохранять герметичность соединения при упругих перемещениях элементов фланцевого соединения (для этого материал прокладки должен обладать упругими свойствами); сохранять герметичность соединения при его длительной эксплуатации в условиях воздействия коррозионных сред при высоких и низких температурах; материал прокладки не должен быть дефицитным.

В качестве крепежных элементов применяем болты, так как Р_у< 4МПа и температура t< 350⁰С. Для отверстия диаметром d = 27 мм подбираем болты и гайки к ним М24, в количестве 8 штук. Чтобы предотвратить срыв резьбы болтов, для них необходимо материал выбирать прочнее, чем у гаек, поэтому болты из стали 35Х, а для гаек – стали 25.

Таблица 3.3 – Результаты расчетов

Параметр	Значение
Толщина стенки кожуха S	10 мм
Толщина стенки трубной решетки Sтр.реш	45 мм
Условный проход штуцера, Dу	150 мм
Штуцер	Штуцер 150-2,5-2-1-180-С3сп5 АТК 24.218.06-90
Фланец	Приварной встык. Тип 1 «гладкий» ГОСТ 12821-80
Прокладка	Паронитоваяплоская по ГОСТ 481-80 с шириной 15мм.
Болты	М24×2,5-6g×90 ГОСТ 7798-70 из стали35Х 12шт.
Гайки	М24×2,5 ГОСТ 5915-70 из стали25 12шт.

Вывод

В данном разделе мы произвели выбор конструктивных и расчетных параметров теплообменного аппарата типа ТП, определили материальное исполнение – М1, форму (сегментные) и диаметр поперечных перегородок (595мм), число перегородок (20) и их толщину (10мм), расстояние между ними (260мм), также необходимое число стяжек для закрепления поперечных перегородок (6 шт.) и их диаметр (16 мм), рассчитали параметры отбойника, размещенного при входе среды в межтрубное пространство (его диаметр – 274 мм). Кроме того, мы рассчитали толщину стенки кожуха S, она составила 10 мм, а также толщину трубной решетки S_тр.реш= 45 мм. Нами были выбран штуцер на входе продукта в межтрубное пространство с параметрами: D_у=150 мм на условное давление Р_у=2,5МПа, с длиной патрубка 180 мм, с фланцем стальным приварным в стык из стали Ст3сп5 и материал патрубка из Ст3сп5. К фланцевому соединению были подобраны прокладка паронитовая плоская ПОН с шириной 15мм и крепежные элементы: болты М24х90 и гайки М24х21,5 по 8штук.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения курсового проекта были систематизированы, закреплены, расширены и углублены практические знания, полученные при изучении дисциплины «Технологическое оборудование» и ряда предшествующих общеобразовательных дисциплин, а также применены полученные знания и навыки для решения конкретных технических задач.

В данной работе объектом проектирования явился теплообменный аппарат Т-9 технологического блока стабилизации бензина, входящего в состав установки изомеризации легких углеводородов. Назначение аппарата заключается в передаче теплоты от одной фазы к другой.

Был произведен расчет и выбран тип теплообменного аппарата. В результате расчетов был выбран тип теплообменника по каталогу - теплообменный аппарат с плавающей головкой 600 ТК-2,5-4-М1/25Г-6-К-4-У-И по ТУ 3612-023-00220302-01,теплообменник с линзовым компенсатором (ТК), с диаметром кожуха D = 600 мм, на условное давление в трубах P_у = 2,5 Мпа и в кожухе P_у = 2,5 МПа материального исполнения М1, с гладкими теплообменными трубками диаметром d = 25мм, длиной L = 6м, расположенными по вершинам квадратов, 2-х ходовой по трубному пространству, умеренного климатического исполнения, с креплениями для теплоизоляции, у которого поверхность теплообмена составляет F = 62,2 м², площадь проходного сечения одного хода по трубам f_тр=0,0228 м², площадь проходного сечения по межтрубному пространству f_мтр=0,063 м².

Кроме того были рассчитаны основные конструктивные и расчетные параметры теплообменного аппарата, подобран штуцер на входе продукта в межтрубное пространство, а также прокладка и крепежные элементы к фланцевому соединению.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Ахметов, С.А., Сериков, Т.П., Кузеев, И.Р., Баязитов, М.И. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газ. - СПб.: Недра, 2006. - 868 с.

2. Каталог выпускаемого оборудования ОАО «Уралтехнострой-Туймазыхиммаш». - Изд. 2-е, перераб. и доп. - Уфа, 2005.- 343 с.

3. Поникаров, И.И., Поникаров, С.И., Рачковский, С.В. Расчеты машин и аппаратов химических производств и нефтегаопереработки (примеры и задачи). - М.: Альфа - М, 2008. - 720 с.

4. Поникаров, И.И., Гайнуллин, М.Г. Машины и аппараты химических производств и нефтегазопереработки. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Альфа- М, 2006. - 608 с.

5. Лащинский, А.А. Конструирование сварных и химических аппаратов: Справочник. – Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1981.- 382

6. Тимонин, А.С. Основы конструирования и расчета химико-технологического и природоохранного оборудования: Справочник в 3-х томах.– Калуга: Изд. Н.Бочкаревой, 2002.-145

1