1.7 Выбор вспомогательного оборудования

Определение поверхности теплопередачи подогревателя

Поверхность теплопередачи подогревателя F, м², определяем по основному уравнению теплопередачи:

(2.40)

(2.41)

где Q_п – тепловая нагрузка подогревателя , Вт;

К_п – коэффициент теплопередачи , ( Вт/м² ×к ), К = 120 – 340;

Dt_ср – средняя разность температур между паром и раствором, град;

G_н = 30 кг/с – количество начального раствора;

С_н = 3776 Дж/кг×к – теплоёмкость начального раствора;

t_2н = 136,4 ⁰С – начальная температура исходного раствора;

t_2к = 170,59 ⁰С – температура раствора на выходе из теплообменника равная температуре, с которой раствор входит в первый корпус.

t_1н = 179,84 ⁰С пар t_1к = 179,84 ⁰С

t_2к = 170,59 ⁰С раствор t_2н = 136,4 ⁰С

Dt_м = 9,25 Dt_м = 43,44

Так как отношение > 2, то величину Dt_ср определяем как среднелогарифмическую:

^оС

Тогда поверхность теплообменника:

м²

Площадь поверхности теплопередачи теплообменника принимается на 10-20 % больше расчетной величины F_П:

F = ( 1,1 ¸ 1,2 ) × F_П

F = 1,1 × 642 = 706 м²

На основании найденной поверхности по [ прил. 8, 11 ] выбираем кожухотрубчатый четырехходовой теплообменник с такими параметрами:площадь поверхности теплопередачи F = 780 м², число труб – n = 2594 шт, длина труб l = 4 м, диаметр труб Ø 25×2 мм, диаметр кожуха D = 1800 мм.

Расчет объема и размеров емкостей

Расчет емкости для исходного и упаренного раствора проводим из условий шестичасовой ( сменной ) работы выпарного аппарата, т. е. t = 6 ч.

Объем емкости для разбавленного ( исходного ) раствора:

где G_H, r_Н – количество ( кг/ч ) и плотность ( кг/м³ ) исходного раствора;

j – коэффициент заполнения емкости j = 0,85 ¸ 0,95

Для удобства принимаем четыре емкости объемом по 200 м³.

Принимаем диаметр емкости D = 4 м, тогда ее длина – 4 м.

Объем емкости для упаренного раствора:

(2.42)

где G_К, r_К – количество и плотность упаренного раствора, выходящего из третьего корпуса.

Устанавливаем две емкости объемом по 25 м³, диаметром 2,6 м и длиной 1,2м.

3 Проектно – конструкторская часть

3.1 Выбор конструкционных материалов

По рекомендации [1] для водного раствора NaOH при температуре рекомендуется коррозионностойкая сталь 12Х18Н10Т ГОСТ 5632-72.

Проницаемость П = 0,10 мм/год. При работе – точечная коррозия.

Сталь 12Х18Н10Т – коррозионностойкая сталь аустенитного класса.

Модуль упругости Е = 1,98×10⁵ МПа.

Механические свойства при t = 20 ^oС.

Предел текучести s_и = 225 ¸315 МПа

Временный предел прочности s_в = 550¸650 МПа

Относительное удлинение d= 46 ¸74 %

Относительное изменение поперечного сечения y = 66¸80 %

Ударная вязкость KCV = 215 ¸372 Дж /см²

Технологические свойства

Температура ковки : начала – 1200 ⁰С , конца – 850 ⁰С. Свариваемость – сваривается без ограничений. Способы сварки: РДС, ЭШС, КТС с последующей термообработкой.

Физические свойства

Модуль упругости Е = 1,98×10⁵ МПа

Плотность r = 7900 кг/ м ³

Теплопроводность l = 15 Вт / м×⁰с

Линейное расширение a = 16,6 ×10 ^-6 1/ ⁰с

Теплоёмкость С = 462 Дж/ кг×к

Назначение

Сварные сосуды и аппараты, работающие в разбавленных растворах азотной, фосфорной, уксусной кислот, растворах щелочей и солей, детали, работающие под давлением при t = 196 ¸600 ⁰с , а при наличии агрессивных сред до t =350 ⁰С

Сталь Ст.3сп ГОСТ 380 – 71 – применяется для изготовления деталей и узлов, не соприкасающихся со средой. Сталь по способу выплавки спокойная.

Она характеризуется хорошим расширением и хорошим удалением серы и фосфора, повышающим качественные показатели металла. Сталь технологична в обработке, хорошо обрабатывается резанием и давлением. Пластические свойства стали высокие. Сталь хорошо сваривается всеми видами сварки. Сталь неустойчива во многих агрессивных средах.

Таблица 3.1 - Химический состав стали, в %

С	Мп	Si	P	S
0,14÷0,22	0,40÷0,65	0.12÷0.3	0.04	0.05

Механические свойства при t = 20 ^oС.

Предел текучести s_и = 220 МПа

Временный предел прочности s_в = 445 МПа

Относительное удлинение d₅ =33 %

Относительное изменение поперечного сечения y = 59 %

Ударная вязкость KCU = 154 Дж /см²

Назначение

Несущие элементы сварных и несварных конструкций и деталей, работающих при положительных температурах. Фасонный и листовой

прокат(5-й категории) для несущих элементов сварных конструкций, работающих при переменных нагрузках: при толщине проката до 25 мм в интервале температур от -40 до +425°С; при толщине проката свыше 25 мм - от -20 до +425°С при условии поставки с гарантируемой свариваемостью.