3.3 Расчет закрепления труб в трубной решетке.

Большее давление в трубном пространстве p_m= 0,457 МН/м² , трубы d_н = 0,025 м t = 0,032 м.

Расчетная осевая сила , действующая в месте закрепления трубы в решетке :

Допускаемая нагрузка приходящаяся на единицу условной поверхности, для стали при гладкой развольцовке выбираем по таблице 25.4 [2] q = 15 МН/м².

Рассчитываем высоту трубной решетки исходя из закрепления в ней труб

то же по формуле

Номинальная расчетная высота решетки снаружи

K = 0.28 D = D_в = 1400 мм

P = 0,457 МПа _ид = 140 Мпа

Принимаем h = 60 мм

d

h

d = (1.02- 1.016) d_н

4. Конструкторский расчет.

4.1 Описание аппарата с выносной греющей камерой.

Область применения аппарата. Аппараты данного типа приме­няют для выпаривания агрессивных и высоковязких растворов (вяз­костью выше 200 спа), а также растворов, вызывающих инкрустацию поверхности теплообмена, что обуславливает необходимость остановки и вскрытия аппарата для чистки. Аппараты используют, в частности, при выпаривания растворов сахара, сульфатных ще­локов, продуктов микробиологического синтеза.

Устройство основных узлов аппарата. Греющая камера в данном случае выполнена в виде обычного кожухотрубного теплообменника. Первичный пар подается в нее через прямоугольные вырезы в цилиндрической обечайке камеры. Исходный раствор {если он нагрет до температуры кипения) вводится в нисходящую ветвь циркуляционного контура через штуцер. Раствор поднимается по кипятильным трубам вверх, превращаясь вследствие подвода к нему тепла от первичного пара в парожидкостную смесь.

Такое направление движения раствора в ап­парате объясняется тем, что в кипятильных трубах в результате подвода тепла находится смесь жидкости с паром, а в циркуляционной трубе следствие отсутствия обогрева содержится только жидкость. Плотность жидкости больше плотности парожидкостной смеси, а движение в циркуляционном контуре происходит из зон с большей плотностью в зоны с меньшей плотность.

В аппаратах данного типа достигается более высокая в сра­внении с предыдущими аппаратами скорость циркуляции раствора (до 1,5 м/сек), так как циркуляционная труба в данном случае не обогре­вается снаружи. Вследствие этого разность плотностей среды в циркуляционной и кипятильных трубах в данном аппарате больше аналогичной разности плотностей в аппарате с подвесной камерой или аппарате с внутренней греющей камерой и центральной циркуляционной трубой . Кроме того, в аппарате с выносной греющей камерой более велики длины подъемного и опускного участков циркуляционного контура, что также вызывает возрастание скорости циркуляция.

Для снижения гидравлического сопротивления циркуляционного контура (чем меньше гидравлическое сопротивление контура, тем больше скорость циркуляции раствора в нем) он снаб­жен направляющими обеспечивающими более плавный пово­рот потока.

Из трубного пространства греющей камеры парожидкостная смесь через штуцер поступает в сепарационную камеру . Ввод парожидкостной смеси в сепарационную камеру осуществляется тангенциально. Тангенциальный ввод обеспечивает закручивание потока эмульсии. Возникающее при этом поле центробежных сия способствует отделению вторичного пара от жидкости.

Достоинства данной конструкции состоят в том, что ремонт и ревизию, греющей камеры можно производить без полной останов­ки аппарата, если присоединить к его корпусу две греющие камеры. Благодаря удобной конструкции основных узлов аппарата, его остановка для механической чистки непродолжительна.

Устройство аппаратов с выносной греющей камерой позволяет создать более интенсивную циркуляцию раствора, чем в других типов аппаратов. Кроме того, возможна работа данного аппа­рата по принципу прямотока раствора. Тогда аппарат функциониру­ет без циркуляционной трубы, а раствор проходит через кипя­тильные трубы лишь один раз.

Недостатки конструкции аппарата с выносной греющей каме­рой. заключаются в следующем. Для этих аппаратов характерны несколько большие тепловые потери и больший расход металла на 1 м² поверхности теплообмена, чем в аппаратах других типов.

2. Конструирование и расчет штуцеров выпарного аппарата.

Штуцер служит для присоединения к аппарату трубопроводов, трубопроводной арматуры, КИП и т.д.

Штуцер состоит из патрубка (короткого отрезка трубы) и присоединенного к нему фланца. Патрубок крепится к отверстию в корпусе аппарата.

Диаметр штуцера определяется по уравнению расхода

где G – массовый расход среды, протекающей через штуцер, кг/ч;

 - плотность среды, кг/м³;

d_вн - внутренний диаметр штуцера (расчетный), м;

 - допустимая скорость среды, протекающей через штуцер, м/с.

Штуцера нормализованы по соответствующим условным давлениям P_у и диаметрам условного прохода D_у .

Длина штуцера (расстояние от привалочной поверхности фланца до стенки аппарата в месте крепления штуцера) l должна быть минимальной и обеспечивать удобство монтажа фланцевого соединения.

Ввод греющего пара .

Т₁ =179 С ₁ =5,0418 кг/м³ D₁ = 7121,22 кг/ч

Т₂ =146,474 С ₂ =2,33 кг/м³ D₂ = 6751,63 кг/ч  =25 м/с

Т₁ =111,58 С ₁ =0,8696 кг/м³ D₃ = 7961,08 кг/ч

Принимаем d = 400 мм.

Выход конденсата.

T_{вп 1} =156,551 С _{в 1} =912,25 кг/м³ W₁ =6751,63 кг/ч

t_{вп 2} =125,209 С _{в 2} =936,7 кг/м³ W₂ =7961,08 кг/ч  =1 м/с

t_{вп 3} =60,7 С _{в 3} =981,75 кг/м³ W₃ =8971,5 кг/ч

Принимаем d = 60 мм.

Вход раствора.

₁ =2 м/с t^ _к1 =160,91 С x_н =8 % _р1 =1074 кг/м³

₂ =1 м/с t^ _к2 =132,96 С x_к1 =10,32 % _р2 =1094 кг/м³

₃ =1 м/с t^ _к3 =94,117 С x_к2 =15,7 % _р3 =1149 кг/м³

Принимаем d = 100 мм.

Выход раствора.

₁ =1 м/с t^ _к1 =160,91 С x_к1 =10,32 % _р1 =1094 кг/м³

₂ =1 м/с t^ _к2 =132,96 С x_к2 =15,7 % _р2 =1149 кг/м³

₃ =1 м/с t^ _к3 =94,117 С x_к3 =38 % _р3 =1378,13 кг/м³

Принимаем d =100 мм.

Вторичный пар.

₁ =25 м/с t_{вп 1} =156,551 С _{п 1} =3,009 кг/м³

₂ =25 м/с t_{вп 2} =125,209 С _{п 2} =1,423 кг/м³

₃ =75 м/с t_{вп 3} =60,7 С _{в 3} =0,1345 кг/м³

Принимаем d = 600 мм.