Рыбкинского месторождения 2
.pdf
К |
|
= |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
9−8 |
1 |
|
1 |
|
0,029 |
|
1 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
+ |
n |
+ |
|
||||
|
|
|
8202,6 0,025 |
2 45 |
0,025 |
13210,4 |
0,029 |
|||
|
|
|
|
|
|
118
= 109,5 |
Вт/(м2·0С); |
На границе 8 и 7 зоны:
К |
|
= |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
8−7 |
1 |
|
1 |
|
0,029 |
|
1 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
+ |
n |
+ |
|
||||
|
|
|
8332 0,025 |
2 45 |
0,025 |
13393,2 |
0,029 |
|||
|
|
|
|
|
|
|||||
=
110,8
Вт/(м2·0С);
На границе 7 и 6 зоны:
К |
|
= |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
7−6 |
1 |
|
1 |
|
0,029 |
|
1 |
|||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
+ |
n |
+ |
|||||
|
|
|
8467,8 0,025 |
2 45 |
0,025 |
13585 |
0,029 |
|||
|
|
|
|
|
|
|||||
=
112,2
Вт/(м2·0С);
На границе 6 и 5 зоны:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
= 113,7 Вт/(м2·0С); |
|
К6−5 |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
1 |
|
+ |
|
1 |
|
n |
0,029 |
+ |
1 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
8616 0,025 |
2 |
45 |
|
0,025 |
|
13768,9 0,029 |
|
||||||
На границе 5 и 4 зоны:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
= 115,1Вт/(м2·0С); |
К5−4 |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
1 |
|
+ |
|
1 |
|
n |
0,029 |
+ |
1 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
8763,8 0,025 |
2 |
45 |
|
0,025 |
|
13954,1 0,029 |
|
||||||
На границе 4 и 3 зоны:
Консорциум « Н е д р а »
К4−3 |
= |
|
|
|
1 |
|
|
|
=116,6 |
Вт/(м2·0С); |
1 |
|
1 |
|
0,029 |
|
1 |
||||
|
|
+ |
n |
+ |
|
|
||||
|
|
8905,1 0,025 |
2 45 |
0,025 |
14146,8 |
0,029 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
На границе 3 и 2 зоны:
К3−2 |
= |
|
|
|
1 |
|
|
= 117,8 |
Вт/(м2·0С); |
|
1 |
|
1 |
|
0,029 |
|
1 |
||||
|
|
+ |
n |
+ |
|
|
||||
|
|
9036 0,025 |
2 45 |
0,025 |
14306,7 |
0,029 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||||
На границе 2 и 1 зоны:
К2−1 |
= |
|
|
|
1 |
|
|
|
= 119,3 |
Вт/(м2·0С) |
1 |
|
1 |
|
0,029 |
|
1 |
||||
|
|
+ |
n |
+ |
|
|
||||
|
|
9183,8 0,025 |
2 45 |
0,025 |
14499,4 |
0,029 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
Определение необходимой поверхности теплообмена для каждой зоны Необходимую поверхность теплообмена для каждой зоны определяем по формуле:
|
|
|
G |
|
с |
г |
(Т |
|
− Т |
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
|
= |
|
г |
|
рi |
|
i |
|
i+1 |
|
, |
i |
|
|
K i |
( t |
) |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ср. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
Необходимая поверхность теплообмена для 11 зоны:
S11 |
= |
16,2 1965 |
(32 − 30 ) |
= 92,6 |
м2; |
||
106 ,5 |
6,455 |
||||||
|
|
|
|
||||
Необходимая поверхность теплообмена для 10 зоны:
119
(7.21)
Консорциум « Н е д р а »
120
S10 = 16,1 1974 (34 − 32) = 79,9 м2; 108 7,367
Необходимая поверхность теплообмена для 9 зоны:
S |
|
= |
16,1 1984 |
(36 − 34 ) |
|
9 |
109 ,5 |
8,28 |
|||
|
|
||||
|
|
|
Необходимая поверхность теплообмена для 8 зоны:
=
70,5
м2;
S |
8 |
|
= |
16,1 1992 |
(38 − 36 ) |
|
110 ,8 |
9,188 |
||
|
=
63
м2;
Необходимая поверхность теплообмена для 7 зоны:
S7 = 16 2002 (40 − 38) = 56,6 м2; 112 ,2 10,096
Необходимая поверхность теплообмена для 6 зоны:
S |
6 |
|
=16 2011 (42 − 40)
113,7 11,003
=
51,4
м2;
Необходимая поверхность теплообмена для 5 зоны:
S |
5 |
|
= |
16 |
2019 |
(44 − 42) |
= |
|
115,1 |
11,907 |
||
|
|
|
47,1
м2;
Необходимая поверхность теплообмена для 4 зоны:
S4 = 16 2029 (46 − 44) = 43,5 м2; 116 ,6 12,808
Консорциум « Н е д р а »
Необходимая поверхность теплообмена для 3 зоны:
S3 |
= |
15,9 2038 |
(48 − 46) |
= 40,1 |
м2; |
||
117 ,8 |
13,711 |
||||||
|
|
|
|
||||
Необходимая поверхность теплообмена для 2 зоны:
S2 |
= |
15,9 |
2048 |
(50 − 48) |
= 37,4 |
м2 |
|
119 ,3 |
14,613 |
||||||
|
|
|
|
||||
Определение общей необходимой поверхности для теплообменника
Общую необходимую поверхность для теплообменника определяем по формуле:
i=n |
|
S = Si |
, |
i=1 |
|
где Si – необходимая поверхность теплообмена для i-той зоны.
S = 92,6 + 79,9 + 70,5 + 63 + 56,6 + 51,4 + 47,1 + 43,5 + 40,1 + 37,4 = 582,1 |
м2 |
Вывод по механическому расчету
121
(7.22)
Проведенный расчет показал, что данный теплообменник способен нагреть горячим потоком с объемным расходом
70 м3/ч холодный поток с объемным расходом 130 м3/ч от температуры равной 24 0С до температуры равной 34,94 0С.
Для этого теплообменнику потребуется 582,1 м2 поверхности теплообмена, вместо 635 м2 на которые рассчитан данный теплообменник. Следовательно, в данном теплообменнике без ущерба технологическому процессу могут быть задействованы еще 52,9 м2 поверхности теплообмена.
Консорциум « Н е д р а »
122
Консорциум « Н е д р а »
123
6. Механический расчет теплообменника
Настоящий расчет составлен к теплообменнику с внутренним диаметром корпуса 1200 мм на расчетное давление
4,0 МПа (40,0 кгс/см2); число ходов-2; материальное исполнение М1, М2; теплообменные трубки 20 мм, 25 мм.
Расчет выполнен по ГОСТ 14249-89, ГОСТ 24755-89 [10,11].
Основные расчетные величины приведены в табл. 8.1.
Таблица 8.1
Основные расчетные величины
Давление |
В межтрубном пространстве |
РМ=4,0 |
|
расчетное, МПа |
|
|
|
РМ=РТ=РР |
В трубном пространстве |
РТ=4,0 |
|
|
|
|
|
|
Обечайки корпуса |
D=1200 |
|
|
|
|
|
Диаметр |
Обечайки распределительной камеры |
D=1200 |
|
|
|
||
внутренний, |
|
|
|
Днища корпуса |
D=1400 |
||
|
|||
мм |
|
|
|
Патрубка штуцера dу 300 |
d=301 |
||
|
|||
|
|
|
|
|
Обечайки крышки корпуса |
D=1400 |
|
|
|
|
|
Допускаемое |
Сталь 20 ГОСТ 1050-88 |
σдоп=142 |
|
|
|
||
напряжение шва |
|
|
|
Сталь 16ГС; 09Г2С ГОСТ 5520-79 при S≤32 мм |
σдоп=177 |
||
|
|
|
Консорциум « Н е д р а »
124
при t=100 0С |
Сталь 16ГС; 09Г2С ГОСТ 5520-79 при S>32 мм |
σдоп=160 |
|
|
|
|
|
|
при автоматической сварке с ручной подваркой и |
φ=1,0 |
|
Коэффициент |
двухсторонним сплошным проваром |
||
|
|||
прочности |
|
|
|
сварного шва |
цельнотянутой и горячекатаной трубы и сварных соединений |
φ=1,0 |
|
|
со сплошным проваром |
||
|
|
||
|
|
|
|
Прибавка для компенсации коррозии, мм |
С=2,0 |
||
|
|
||
Прибавка на глубину канавки, мм |
С1=5,0 |
||
|
|
||
Прибавка на коррозию с учетом минусового допуска на лист, мм |
С=2,8 |
||
|
|
|
|
Расчет толщин стенок обечаек и патрубков (толщины приняты с учетом условия укрепления)
Толщина стенки обечайки корпуса. Материал: Сталь 16ГС, Сталь 09Г2С:
S |
|
= |
|
P |
D |
+ С, |
|
|
M |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
2 |
|
|
− Р |
|
|
|
доп |
М |
|||
|
|
|
|
|
S R
(8.1)
= |
4,0 1200 |
+ 2,8 = 16,5 мм |
2 177 1,0 − 4,0 |
Принята S=20,0; S=25,0 мм.
Толщина стенки обечайки распределительной камеры. Материал: Сталь 16ГС, Сталь 09Г2С:
Консорциум « Н е д р а »
S |
R |
|
Принята S=25,0 мм.
Ширина стенки патрубка
= |
|
P |
D |
+ С, |
|
|
|
|
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
доп |
− Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
SR |
= |
4,0 1200 |
+ 2,8 |
= 16,5 |
мм |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
2 |
177 |
1,0 − 4,0 |
|
|
|
штуцера dу=300 мм. Материал: Сталь 09Г2С:
125
(8.2)
S |
= |
P |
(d + 2 C) |
+ С, |
|
||
P |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
1R |
|
2 |
|
− Р |
|
|
|
|
|
доп |
|
|
|||
|
|
|
|
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
= |
|
|
|
|
|
|
1R |
|
Принята S1=11,0 мм.
Толщина стенки обечайки крышки корпуса.
4,0 (301 + 2 2,0) |
+ 2,0 |
= 5,48 |
||
2 177 |
1,0 − 4,0 |
|||
|
|
|||
Материал: Сталь 16ГС,
(8.3)
мм
Сталь 09Г2С.
S |
|
= |
|
P |
D |
+ C, |
|
|
M |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
2 |
|
|
− P |
|
|
|
доп |
|
|||
|
|
|
|
M |
|
(8.4)
SR |
= |
|
4,0 1400 |
+ 2,8 |
= 18,8 мм |
|
|
||||
|
|
||||
|
2 |
177 1,0 − 4,0 |
|
|
|
Принята S=30,0 мм.
Консорциум « Н е д р а »
126
Расчет толщины эллиптического днища корпуса
Внутренняя высота эллиптической части днища, Нвн=350 мм.
Радиус кривизны в центре днища (внутренний):
|
|
D2 |
|
|
|
|
|
R = |
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
4 |
Hвн |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
1400 |
2 |
|
|
|
|
|
R = |
|
= 1400 |
||
|
|
|
4 |
350 |
|||
|
|
|
|
|
|||
(8.5)
мм
Расчетная и принятая толщина днища. Материал: Сталь
SR |
= |
|
|
PM |
R |
+ С, |
|
доп |
− 0,5 РМ |
||||
|
2 |
|
||||
S |
|
= |
4,0 1400 |
R |
|
||
|
2 |
177 1,0 − 0,5 |
|
|
|
16ГС, Сталь 09Г2С:
(8.6)
+ 2,8 = 18,7 |
мм |
4,0 |
|
Принята S=25,0 мм.
Расчет наибольшего допускаемого диаметра одиночного отверстия, не требующего дополнительного укрепления в распределительной камере и корпусе. Обечайка распределительной камеры и корпуса представлена на рис.8.1.
Обечайка распределительной камеры и корпуса
Консорциум « Н е д р а »
127
Рис. 8.1
Расчетный диаметр обечайки распределительной камеры и корпуса, DR=D=1200 мм;
Исполнительная толщина стенки обечайки распределительной камеры и корпуса, S=25,0 мм;
Расчетная толщина стенки обечайки распределительной камеры и корпуса, SR=13,7 мм.
Наибольший допускаемый диаметр одиночного отверстия, не требующего дополнительного укрепления. Условие укрепления: d0≥dR=d+2C:
d |
|
S − C |
|
|
|
D |
|
(S − c), |
|
|
|
||
o |
= 2 |
|
− 0,8 |
|
|
|
|
||||||
|
|
SR |
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d |
|
= 2 |
|
25 − 2,8 |
− 0,8 |
|
|
1200 (25 − 2,8) |
|
|
|
|
|
o |
|
13,7 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
(8.7)
= 267,8 |
мм |
При расчете SR принимается φ=1,0 и С=0.
Консорциум « Н е д р а »