
- •Предисловие
- •Тема 1. Электробезопасность.
- •Тема 2. Мостовой кран.
- •Тема 3. Вентиляторы и компрессоры.
- •Тема 4. Гидравлические расчёты трубопроводов
- •Тема 5.Расчёты теплообменных аппаратов
- •Тема 6. Расчёты на прочность
- •Тема 7. Расчёт предохранительного клапана
- •Тема 8. Расчёт тепловой изоляции
- •Приложение.
- •Список литературы.
Приложение.
Таблица 1. Плотность ρ, теплопроводность λ
и удельная теплоёмкость С различных
материалов и веществ при t = 0 ÷ 200C
-
Наименование
ρ,
С,
Алюминий
2670
203
921
Бронза
8000
64
380
Латунь
8600
100
377
Медь
8800
385
380
Олово
7230
64
226
Ртуть
13600
8
138
Свинец
11400
35
130
Сталь углеродистая
7800
45
440
Сталь нержавеющая
7800
26
−
Чугун
7220
63
500
Никель
8900
67
427
Магний
1760
158
975
Калий
870
100
737
Серебро
10500
419
234
Титан
4540
15
531
Вольфрам
19340
169
134
Платина
21460
70
132
Спирт этиловый
790
−
243
Углерод, графит
2300
174
670
Накипь твёрдая
−
1,75÷3,0
−
Накипь мягкая
−
0,2
−
Масляные отложения
−
0,15
−
Отложения нефтепродуктов
−
0,1-0,2
−
Ржавчина
−
1,15
−
Сажа, зола
−
0,09
−
Водород газ
0,09
0,17
14190
Литература: [9, с 102; 11, с 143 ÷ 145; 17, с 430]
Таблица 2. Плотность различных жидкостей
и газов при t = 200C
-
Наименование
ρ,
Наименование
ρ,
Жидкости:
Азотная кислота
1510
Газы, пары:
Окись углерода, CO
1,25
Ацетон
791
Двуокись углерода, CO2
1,97
Бензин
680-720
Водяной нас. пар, 1000С
0,6
Бензол
879
Гелий
0,178
Морская вода
1010-1030
Природный газ
0,8
Глицерин
1260
Метан
0,72
Масло машинное
900
Бутан
0,6
Спирт метиловый
792
Этилен
0,61
Нефть
760-850
Пропилен
0,58
Нитроглицерин
1600
Водород газ
0,09
Серная кислота
1830
Ксенон
5,85
Соляная кислота
1190
Хлороформ – пар
5,28
Керосин
790-820
Хлор – газ, 00С
3,21
Хлор жидкий, - 500С
1598
Воздух сухой, Р = 0,1МПа
1,205
Водород жидкий, - 2530С
71,9
Литература: [7, с 226 ÷ 228; 18, с 37 ÷ 40]
Таблица 3. Свойства теплоизоляционных материалов
и изделий.
Наименование Материалов и изделий |
Температура применения t, 0С |
Плотность ρ, |
Теплопроводность
|
Теплоёмкость С,
|
Асбест листовой |
450 |
770 |
0,116 |
818 |
Асбест шнуровой |
450 |
750 |
0,17 |
818 |
Асбест волокнистый |
450 |
470 |
0,11 |
818 |
Вата минеральная |
600 |
120 |
0,052 |
921 |
Вата стеклянная |
450 |
200 |
0,037 |
670 |
Вата шлаковая |
600 |
250 |
0,07 |
− |
Ткань шерстяная |
100 |
240 |
0,046 |
920 |
Войлок технический |
100 |
170 |
0,052 |
818 |
Волокно базальтовое |
750 |
100 |
0,045 |
|
Кирпич красный |
− |
1800 |
0,77 |
880 |
Кирпич силикатный |
− |
1900 |
0,81 |
840 |
Кирпич шамотный |
1700 |
1900 |
0,84 |
880 |
Железобетон |
|
2200 |
1,55 |
840 |
Плиты минераловатные |
120 |
350 |
0,064 |
− |
Плиты вермикулитовые |
500 |
250 |
0,1 |
− |
Плиты асбовермикулитовые |
500 |
300 |
0,09 |
− |
Пенопласт- -полихлорвинил |
130 |
120 |
0,036 |
− |
Пенопласт- - полиуретан |
100 |
300 |
0,04 |
− |
Глина огнеупорная |
450 |
1845 |
1,03 |
1090 |
Шлак гранулированный |
500 |
600 |
0,13 |
750 |
Бетон сухой |
− |
1600 |
0,84 |
840 |
Стекло обыкновенное |
− |
2500 |
0,74 |
670 |
Стекло органическое |
− |
1200 |
0,18 |
− |
Резина твёрдая |
− |
1200 |
0,16 |
1380 |
Дерево сосна |
50 |
540 |
0,15 |
2700 |
Штукатурка |
− |
1680 |
0,7 |
840 |
Текстолит |
− |
1350 |
0,28 |
1480 |
Песок сухой |
− |
1500 |
0,32 |
790 |
Литература: [15, с. 266; 16, т. 2, с. 133, т. 3, с. 61; 17, с. 430]
Таблица 4. Теплофизические свойства трансформаторного
масла в зависимости от температуры
t, 0С |
ρ,
|
ср, кДж / (кг · К) |
|
|
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 |
872,6 869,6 866,6 863,6 860,6 857,6 854,7 851,7 848,7 845,7 842,7 839,7 836,7 833,8 830,8 827,9 824,9 821,9 819,0 816,0 |
1,599 1,622 1,645 1,668 1,699 1,73 1,769 1,789 1,817 1,845 1,875 1,906 1,935 1,965 1,996 2,028 2,057 2,087 2,116 2,145 |
0,1118 0,1115 0,111 0,1106 0,1102 0,1098 0,1094 0,1090 0,1086 0,1082 0,1078 0,1073 0,1069 0,1064 0,1060 0,1056 0,1053 0,105 0,1045 0,1039 |
49,8 37,9 29,5 22,5 18,6 14,7 12,5 10,3 8,9 7,58 6,6 5,78 5,02 4,54 4,01 3,66 3,33 3,03 2,72 2,56 |
Таблица 5. Теплофизические свойства турбинного
масла 22 в зависимости от температуры
t, 0С |
ρ,
|
кДж / (кг · К) |
|
, м2/с |
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 |
887,9 884,7 881,5 878,3 874,9 871,6 868,6 865,7 862,2 858,8 855,7 852,9 849,7 846,6 843,4 840,2 837,0 833,8 830,6 827,5 |
1,796 1,814 1,832 1,85 1,87 1,89 1,905 1,923 1,959 1,95 1,974 1,998 2,015 2,032 2,049 2,066 2,082 2,099 2,119 2,14 |
0,130 0,130 0,129 0,129 0,129 0,128 0,128 0,128 0,128 0,127 0,127 0,127 0,126 0,126 0,125 0,124 0,124 0,124 0,123 0,123 |
− 210 135 96 70 53,8 45 36 26,9 21,4 17,7 14,7 12,6 10,5 9,0 7,9 6,9 6,0 5,03 4,75 |
Таблица 6. Теплофизические свойства воды
на линии насыщения
t, 0С |
p, МПа |
ρ, |
ср, кДж / (кг · К) |
|
, м2/с |
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 220 260 300 340 |
0,1013 0,1013 0,1013 0,1013 0,1013 0,1013 0,1985 0,3614 0,618 1,003 2,320 4,694 8,592 14,608 |
999,9 998,2 992,2 983,2 971,8 968,4 943,1 926,1 907,4 886,9 840,3 784,0 712,5 610,1 |
4,212 4,183 4,174 4,178 4,195 4,220 4,250 4,287 4,346 4,417 4,614 4,949 5,736 8,164 |
55,1 60,0 63,5 66,0 67,6 68,3 68,7 68,6 68,4 67,6 64,6 60,6 54,1 45,8 |
1,789 1,006 0,659 0,478 0,366 0,291 0,252 0,216 0,191 0,173 0,148 0,135 0,128 0,127 |
Таблица 7. Теплофизические свойства водяного
пара на линии насыщения
t, 0С |
p, МПа |
ρ, |
ср, кДж / (кг · К) |
|
, м2/с |
100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 |
0,101 0,198 0,361 0,618 1,003 1,555 2,320 3,348 4,694 6,419 8,592 11,290 14,608 18,614 |
0,598 1,121 1,966 3,258 5,157 7,862 11,62 16,76 23,72 33,19 46,21 64,72 92,76 144,0 |
2,135 2,206 2,315 2,479 2,709 3,023 3,408 3,881 4,468 5,233 6,28 8,21 12,35 23,03 |
2,35 2,60 2,79 3,01 3,27 3,85 3,90 4,29 4,80 4,49 6,27 7,51 9,30 12,79 |
20,02 11,46 6,89 4,49 2,93 2,03 1,45 1,06 0,794 0,600 0,461 0,353 0,272 0,202 |
Литература: [19, с. 37 ÷ 157]
Таблица 8. Теплофизические свойства сухого воздуха
при атмосферном давлении
t, 0С |
ρ, |
ср, кДж / (кг · К) |
|
, м2/с |
-50 -20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 250 300 350 400 500 600 700 800 900 1000 |
1,584 1,395 1,293 1,205 1,128 1,060 1,000 0,946 0,898 0,854 0,815 0,779 0,746 0,674 0,615 0,566 0,524 0,456 0,404 0,362 0,329 0,301 0,277 |
1,013 1,009 1,005 1,005 1,005 1,005 1,009 1,009 1,009 0,013 1,017 1,022 1,026 1,038 1,047 1,059 1,068 1,093 1,114 1,134 1,156 1,172 1,185 |
2,06 2,28 2,44 2,59 2,76 2,90 3,05 3,21 3,34 3,48 3,64 3,77 3,87 4,27 4,61 4,91 5,21 5,75 6,22 6,71 7,18 7,63 8,07 |
9,23 12,79 13,28 15,06 16,96 18,97 21,09 23,13 25,45 27,80 30,09 32,49 34,85 40,61 48,33 55,46 63,09 79,38 96,89 115,4 134,8 155,1 177,1 |
Таблица 9. Теплофизические свойства дымовых газов
при атмосферном давлении (N2 = 0,76; CO2 = 0,13; H2O = 0,11)
t, 0С |
ρ, |
ср, кДж / (кг · К) |
|
, м2/с |
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 |
1,295 0,950 0,748 0,617 0,525 0,457 0,405 0,363 0,3295 0,301 0,275 0,257 0,240 |
1,042 1,068 1,097 1,122 1,151 1,185 1,214 1,239 1,264 1,290 1,306 1,323 1,340 |
2,27 3,13 4,01 4,84 5,70 6,56 7,42 8,27 9,15 10,01 10,90 11,75 12,62 |
12,20 21,54 32,80 45,81 60,38 76,30 93,61 112,1 131,8 152,5 174,3 197,1 221,0 |
Таблица 10. Рекомендуемые значения скорости
теплоносителей в каналах теплообменных аппаратах
Среда |
Условия движения |
v, м/с |
Маловязкая жидкость (вода, бензин, керосин и т.д.) Вязкая жидкость (легкие и тяжелые масла, растворы солей и т.п.) Маловязкая и вязкая жидкости Газ при большом напоре
Газ при небольшом напоре
Незапыленный газ при атмосферном давлении Запыленный газ при атмосферном давлении
Газ при естественной тяге Водяной пар: перегретый сухой насыщенный разреженный (в конденсаторах) Пары насыщенные (углево-дороды и др.)
|
Нагнетательная линия Всасывающая линия Нагнетательная линия Всасывающая линия
Самотек Нагнетательная линия компрессоров
Нагнетательная линия вентилятора, газоход Газоход
Газоход
Газоход
− −
Давления, МПа: 0,005…0,02 0,02…0,05 0,05…0,1 0,1 |
1…3 0,8…1,2 0,5…1,0 0,2…0,8
0,1…0,5 15…30
5…15 12…16
6…10
2…4
30…75 100…200
60…75 40…60 20…40 10…25 |
Таблица 11. Теплофизические свойства топочного мазута
в зависимости от температуры
t, 0С |
ρ, |
, кДж / (кг · К) |
|
, м2/с |
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 |
949,1 946,3 943,5 940,7 938,0 935,1 932,4 929,6 926,8 924,1 921,3 918,5 915,7 913,0 910,1 907,4 904,6 901,8 899,0 896,1 |
1,74 1,758 1,772 1,79 1,808 1,823 1,842 1,86 1,878 1,895 1,912 1,93 1,947 1,964 1,982 2,00 2,017 2,034 2,051 2,07 |
0,1217 0,1214 0,1210 0,1208 0,1204 0,1201 0,1197 0,1194 0,1190 0,1188 0,1185 0,1181 0,1178 0,1174 0,1171 0,1168 0,1165 0,1161 0,1160 0,1156 |
− − 8400 4500 2500 1500 980 650 455 320 230 170 128 95 77 60 48,4 39 32,2 27 |
Таблица 12. Значение коэффициентов
местных
сопротивлений -
-
Вид
сопротивления
Вид
сопротивления
Вентиль
открыт полностью
d = 13 мм
d = 25 мм
d = 50 мм
d = 100 мм
Задвижка
открыта полностью
d = 50 мм
d = 100 мм
и более
Шиберная
задвижка
Обратный
клапан
d = 50 мм
d = 100 мм
d = 200 мм
d = 300 мм
d = 500 мм
Сварное колено под углом
10,8
6,1
4,6
4,1
0,16
0,14
0,5÷1,5
1,3
1,5
1,9
2,1
2,5
2,0
Клапан проходной
Колено 900
Тройник
Диафрагма
сужение 50%
сужение 70%
Внезапное расширение
2÷4
0,2
0,3
4,4
1,22
1
4
9
Внезапное
сужение
0,2
0,16
0,1
Эл. сварной стык
d трубы в мм. 200
d трубы в мм. 400
d трубы в мм. 600
0,026
0,009
0,004
Литература: [8, с. 237 ÷ 239]
Таблица 13. Значение коэффициента
шероховатости Кэ для труб
-
Вид трубы
Состояние трубы
Кэ мм
Трубы из цветных металлов, из стекла
Стальная
бесшовная
Стальная
сварная
Оцинкованные
стальные
Чугунная
Асбоцементная
Бетонная
Рукава шланги
резиновые
Новая, гладкая
Новая, чистая
Несколько лет
эксплуатации
Новая, чистая
Умеренно ржавая
Старая ржавая
С большими отложениями
Новая, чистая
Несколько лет
эксплуатации
Новая
Бывшая
в употреблении
Очень старая
Новая
Бывшая
в употреблении
Хорошая поверхность
Грубая поверхность
−
0,005
0,03
0,2
0,05
0,5
1,0
3,0
0,15
0,5
0,3
1,0
3,0
0,085
0,6
0,5
3,0÷9,0
0,03
Литература: [21, с. 72]
Таблица 14. Выбор материала стальных труб в зависимости
от параметров рабочей среды
№ п/п |
Рабочая (транспортируемая) среда. |
Предельные параметры |
Диаметр условный Дусл, мм |
Марка стали, Ст |
||
Давление Русл, МПа не более |
Температура, 0С |
|||||
от |
до |
|||||
1
2
3
4
5 |
Пар водяной перегретый
Пар водяной насыщенный, горячая вода, конденсат
Газы горячие, активные. Жидкости горючие легковоспламеняемые
Газы сжиженные, ядовитые вещества, продукты с токсичес- кими свойствами
Негорючие газы. Жидкости и пар. |
1,6 6,4 10,0 12,5 1,6 10
10
40
10 6,4
2,5 6,4 10 |
- 40 - 40 − − − −
- 40
- 40
- 196 - 70
- 30 - 70 - 196 |
+ 300 + 450 560 560 300 450
+ 450
+ 570
+ 600 - 40
+ 300 - 40 + 600 |
10÷400 10÷400 10÷400 10÷400 150÷500 50÷400
10÷400
10÷400
6÷200 50÷200
10÷400 50÷200 10÷200 |
10 20 15ХМ 30ХМА В Ст3сп Ст 20
Ст 20
Ст 12Х1МФ
Ст Х18Н10Т Ст 10Г2
Ст 10; 20 Ст 10Г2 Ст Х18Н10Т |
Литература: [15, с. 313 ÷ 315]
Таблица 15. Допустимые напряжения на растяжение,
сжатие и изгиб
[
],
МПа
углеродистых и легированных сталей *)
Тем-ра стенки 0С |
Углеродистые |
|
Легированные |
|||||
В Ст3сп |
Ст 10 |
Ст 20 |
|
10 Г2 |
12 ХМ |
15 ХМ |
1Х18H10Т |
|
20 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 |
140 134 131 126 120 108 98 85 − − − − − − |
130 126 123 120 106 100 80 67 54 − − − − − |
147 142 139 136 132 119 106 92 61 − − − − − |
|
180 160 154 148 145 134 123 108 92 − − − − − |
147 − − 145 145 141 137 132 124 96 41 − − − |
155 − − 152 152 147 142 137 131 99 49 − − − |
160 152 146 140 136 130 126 121 117 113 111 74 48 30 |
*) При расчёте на кручение и срез допускаемые
напряжения из таблицы 15 увеличиваются в 1,7 раза.
Литература: [13, с.69 ÷ 70]
Таблица 16. Механические свойства углеродистых
и легированных сталей при t = 20 0С *)
Механи- ческие свойства |
Углеродистые |
|
Легированные |
|||||||
Ст3сп |
10 |
20 |
30 |
|
10 Г2 |
12ХМ |
15ХМ |
30ХМА |
1Х18H10Т |
|
Предел текучести
|
210 − 240 |
210 |
250 |
300 |
|
340 |
240 |
240 |
750 |
200 |
Предел прочности
|
380−470 |
340 |
420 |
500 |
|
480 |
450 |
450 |
950 |
500 |
Таблица 17. Влияние температуры на механические свойства углеродистой стали.
Механические свойства |
Значение в % при температуре рабочей среды, 0С |
|||||
20 |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
|
Предел прочности , МПа |
100 |
100 |
100 |
100 |
90 |
60 |
Предел текучести , МПа |
100 |
95 |
85 |
70 |
58 |
40 |
Модуль упругости при растяж. Е, МПа *) |
100 |
98 |
95 |
90 |
85 |
75 |
*) Модуль упругости при растяжении для сталей
различных марок Е = (19,5 ÷ 20,6) · 104 МПа
Модуль упругости при сдвиге G = (7,9 ÷ 8,9) · 104 МПа
Литература: [20, с.314]
Таблица 18. Коэффициент теплопроводности сталей
*)
Марка стали |
Температура, 0С |
||||||||
20 |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
|
Углеродистые стали |
|||||||||
Ст 10 |
59,2 |
57,7 |
53,5 |
49,4 |
44,8 |
40,2 |
36,1 |
31,9 |
28,5 |
Ст 20 |
51,7 |
51,1 |
48,5 |
44,4 |
42,7 |
39,3 |
35,6 |
31,9 |
25,9 |
Ст 40 |
48,1 |
48,1 |
46,5 |
44,0 |
41,1 |
38,5 |
31,4 |
36,4 |
26,7 |
Низколегированные стали |
|||||||||
20 м |
− |
45,3 |
43,6 |
42,4 |
40,7 |
37,2 |
34,9 |
32,6 |
31,4 |
15 ХМ; 12 ХМФ |
− |
44,2 |
41,3 |
40,7 |
39,0 |
36,0 |
33,7 |
− |
29,1 |
30 ХН3 |
− |
36,0 |
37,0 |
37,0 |
36,6 |
35,2 |
33,5 |
29,3 |
26,1 |
Хромистые нержавеющие стали |
|||||||||
1Х13 |
26,7 |
27,7 |
27,7 |
28,0 |
27,7 |
27,2 |
26,4 |
25,5 |
25,1 |
3Х13 |
25,1 |
26,4 |
27,2 |
27,7 |
27,7 |
27,2 |
26,7 |
25,6 |
25,1 |
1Х18H10Т |
− |
16,0 |
17,6 |
19,2 |
20,8 |
22,3 |
23,8 |
25,5 |
27,6 |
*)
Коэффициент теплопроводности
чугуна: t, 0С 200
– 43,0
1000 – 42,5
3000 – 40,0
Литература: [11, с. 139]
Таблица 19. Нормы тепловых потерь через изолированные поверхности
Наружный диаметр аппарата или трубы, мм. |
Тепловые потери (ккал/ч) при температуре теплоносителя *) |
||||||||
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
350 |
400 |
450 |
500 |
|
100 |
45 |
68 |
82 |
105 |
137 |
160 |
182 |
205 |
230 |
150 |
60 |
84 |
112 |
140 |
166 |
192 |
220 |
247 |
270 |
200 |
70 |
100 |
132 |
165 |
196 |
227 |
260 |
290 |
315 |
300 |
85 |
130 |
175 |
218 |
240 |
278 |
317 |
355 |
390 |
500 |
130 |
170 |
20 |
270 |
325 |
375 |
430 |
480 |
525 |
800 |
180 |
250 |
315 |
380 |
445 |
515 |
580 |
645 |
697 |
1000 |
225 |
300 |
370 |
450 |
525 |
600 |
625 |
685 |
750 |
1500 |
300 |
400 |
500 |
585 |
680 |
780 |
870 |
970 |
1050 |
2000 |
410 |
540 |
660 |
780 |
900 |
1030 |
1150 |
1270 |
1380 |
*) 1 ккал/ч = 1,163 Вт
Таблица 20. Характеристика конструкции теплоизоляции минеральными матами.
Наружный диаметр аппарата или трубы, мм. |
, мм tп 0С |
Температура стенки аппарата или трубопровода, t, 0С |
||||||||
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
350 |
400 |
450 |
500 |
||
100 |
tп |
60 31 |
70 33 |
80 35 |
90 37 |
100 39 |
110 40 |
120 41 |
130 42 |
140 44 |
150 |
tп |
65 31 |
75 33 |
85 36 |
95 38 |
115 39 |
125 40 |
135 41 |
145 42 |
155 44 |
200 |
tп |
65 32 |
85 33 |
95 36 |
105 38 |
125 38 |
135 40 |
145 41 |
155 43 |
175 43 |
300 |
tп |
75 31 |
95 33 |
115 34 |
125 36 |
135 38 |
145 40 |
160 41 |
175 45 |
185 46 |
500 |
tп |
75 30 |
95 33 |
115 34 |
135 36 |
145 38 |
155 4 |
175 45 |
185 42 |
195 44 |
800 |
tп |
85 31 |
105 33 |
125 35 |
145 36 |
155 38 |
165 4 |
185 41 |
205 42 |
215 43 |
1000 |
tп |
85 31 |
115 34 |
135 35 |
155 37 |
165 38 |
185 39 |
195 41 |
215 42 |
223 43 |
1500 |
tп |
90 31 |
120 33 |
140 35 |
16 35 |
180 38 |
19 40 |
210 41 |
230 41 |
240 43 |
2000 |
tп |
90 31 |
120 34 |
150 35 |
170 36 |
200 38 |
220 39 |
240 40 |
250 42 |
270 44 |
- толщина слоя изоляции, мм
tп – температура поверхности изоляции, 0С
Литература: [10, с. 322]