Содержание

1	ВВЕДЕНИЕ	4
2	ВЫБОР КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И ДОПУСКАЕМЫХ НАПРЯЖЕНИЙ	6
3	РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОБЕЧАЕК КОРПУСА И РУБАШКИ	7
3.1	РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ОБЕЧАЙКИ АППАРАТА, РАБОТАЮЩЕЙ ПОД НАРУЖНЫМ ИЗБЫТОЧНЫМ ДАВЛЕНИЕМ	7
3.2	РАСЧЕТ НА ИЗГИБ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ОБЕЧАЙКИ РУБАШКИ ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА	11
3.3	РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ОБЕЧАЙКИ КОРПУСА ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА	12
3.4	РАСЧЕТ НА ИЗГИБ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ОБЕЧАЙКИ КОРПУСА	16
4	РАСЧЕТ ДНИЩ АППАРАТА	18
4.1	РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ КОНИЧЕСКОГО ДНИЩА АППАРАТА	18
4.2	РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ КОНИЧЕСКОГО ДНИЩА РУБАШКИ ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА	21
5	РАСЧЕТ УКРЕПЛЕНИЯ ОТВЕРСТИЯ АППАРАТА И РУБАШКИ	25
6	РАСЧЕТ ФЛАНЦЕВЕГО СОЕДИНЕНИЯ	28
6.1	РАСЧЕТ БОЛТОВ ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ	28
7	РАСЧЕТ ОПОР АППАРАТА	31
7.1	РАСЧЕТ ВЕСА АППАРАТА	31
7.2	РАСЧЕТ ОПОР АППАРАТА	34
8	СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ	36

Выполнение курсового проекта

Выполнить прочностной расчет теплообменного аппарата, состоящего из цилиндрического корпуса, конического днища и выпуклой крышки. Рабочая температура не более 200⁰С.

Давление пара в экстракторе	Р = 0.09МПа
Давление пара в рубашке	Р1 = 0.8 МПа
Внутренний диаметр экстрактора	DВ = 700 мм
Внутренний диаметр рубашки	D = 800 мм
Длина цилиндрической части корпуса рубашки	L = 1000 мм
Длина цилиндрической части корпуса аппарата	L1 = 1000 мм
Угол при вершине корпуса	2α = 900
Диаметр установки болтов	DБ = 900 мм
Диаметр верхнего люка	d = 36 мм
Диаметр патрубка для выхода пара	d1 = 100 мм
Диаметр выводного патрубка для выхода конденсата	d2 = 38 мм
Диаметр патрубка для выхода продукта	d3 =90 мм

1. Введение

Во всех отраслях пищевой промышленности большинство технологических процессов связано с использованием теплоты. Многие виды сырья, полуфабрикатов подвергаются тепловой обработке: нагреванию, выпариванию или охлаждению. Теплота применяется также в процессах стерилизации, пастеризации и др. Тепловая обработка продуктов проводится в теплообменных аппаратах.

Теплообменными аппаратами называют устройства, предназначенные для передачи теплоты от одной рабочей среды, называемой горячим теплоносителем или теплопередатчиком, к другой, называемой холодным теплоносителем или теплоприемником, для осуществления различных тепловых процессов: нагревания, охлаждения, конденсации, выпаривания, ректификации и т.п.

Технологическое назначение теплообменников многообразно. Обычно различаются собственно теплообменники, в которых передача тепла является основным процессом, и реакторы, в которых тепловой процесс играет вспомогательную роль.

Классификация теплообменников возможна по различным признакам.

Все теплообменные аппараты по способу передачи теплоты разделяются на две основные группы: аппараты смешения и поверхностные. В аппаратах смешения процесс теплообмена осуществляется путем непосредственного контакта и смешения жидких и газообразных веществ (теплоносителей). В поверхностных аппаратах передача теплоты от одной рабочей среды к другой осуществляется с учетом твердой стенки поверхности теплообмена, выполненной из теплопроводного материала.

Теплообменные аппараты смешения конструктивно значительно проще поверхностных, кроме того, в них полнее используется энергия передаваемой теплоты. Поэтому рекомендуется применять эти аппараты во всех случаях, когда допустимо смешение теплоносителей. Однако такое смешение практически сильно ограничено условиями проведения технологических процессов, поэтому поверхностные аппараты шире применяются в пищевой промышленности.

Поверхностные теплообменные аппараты, в свою очередь, также могут быть разделены на две группы: регенеративные и рекуперативные.

В регенеративных теплообменниках одна и та же теплообменная поверхность омывается попеременно горячим и холодным теплоносителями. При омывании поверхности горячими теплоносителями она нагревается за счет его теплоты, при омывании поверхности холодным теплоносителем она охлаждается, отдавая теплоту. Таким образом, теплообменная поверхность аккумулирует теплоту горячего теплоносителя, а затем отводит ее холодному теплоносителю.

По основному назначению различаются подогреватели, испарители, холодильники, конденсаторы.

В зависимости от вида рабочих сред различаются теплообменники:

1. жидкостно-жидкостные - при теплообмене между двумя жидкими средами;

2. парожидкостные - при теплообмене между паром и жидкостью (паровые подогреватели, конденсаторы);

3)газожидкостные - при теплообмене между газом и жидкостью (холодильники для воздуха) и др. В качестве теплоносителей в теплообменных аппаратах могут быть водяной пар, горячая вода, топочные газы, масло, различные растворы солей, смеси жидкостей, жидкие металлы и пр. Наибольшее применение в качестве теплоносителей получили водяной пар, горячая вода и топочные газы.

Водяной пар дешев, легко транспортируется, его расход сравнительно невелик вследствие большого удельного теплосодержания. Высокий коэффициент теплоотдачи пара позволяет создавать аппараты с относительно небольшой площадью поверхности теплообмена; постоянная температура конденсации пара облегчает регулирование теплового процесса. Одним из недостатков пара как теплоносителя является зависимость его температуры от давления, вследствие чего по условиям прочности аппаратов он почти не применяется при температурах выше 200°С. В этих случаях используются топочные газы или электрический обогрев.

Горячая вода хорошо транспортируется, имеет высокий коэффициент теплопередачи и мало загрязняет поверхность теплообмена, но, как и у пара, температура ее в значительной степени зависит от давления. Кроме того, применение воды требует установки перекачивающих насосов.

Преимущество использования топочных газов заключается в том, что их температура не зависит от давления - газы имеют высокую температуру при атмосферном давлении. Однако топочные газы нельзя транспортировать на большие расстояния, они имеют низкий коэффициент теплопередачи, загрязняют поверхность теплообмена и вызывают ее повышенный износ.

В последнее время все большее применение в пищевой промышленности находит электрический обогрев. Он отличается от других способов обогрева большой равномерностью регулирования и возможностью получить высокие температуры (до 2000°С и выше) теплопередающих поверхностей при любых давлениях рабочей среды.