Коммунарского месторождения
.pdf
Макет космического корабля «Восток-1» в павильоне «Космос» на ВДНХ. За ним — цитата К. Э. Циолковского:
«Сначала неизбежно идут: мысль, фантазия, сказка. За ними шествует научный расчёт. И уже в конце концов исполнение венчает мысль»
Консорциум « Н е д р а »
202
На границе 9 и 8 зоны:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
=109,5 Вт/(м2·0С); |
К9−8 |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
1 |
|
+ |
|
1 |
|
n |
0,029 |
+ |
1 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
8202,6 0,025 |
2 |
45 |
|
0,025 |
|
13210,4 0,029 |
|
||||||
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:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
= 112,2 Вт/(м2·0С); |
К7−6 |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
1 |
|
+ |
|
1 |
|
n |
0,029 |
+ |
1 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
8467,8 0,025 |
2 |
45 |
|
0,025 |
|
13585 0,029 |
|
||||||
На границе 6 и 5 зоны:
К |
|
= |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
6−5 |
1 |
|
1 |
|
0,029 |
|
1 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
+ |
n |
+ |
|
||||
|
|
|
8616 0,025 |
2 45 |
0,025 |
13768,9 |
0,029 |
|||
|
|
|
|
|
|
|||||
= 113,7
Вт/(м2·0С);
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 |
|
||||||
Консорциум « Н е д р а »
На границе 4 и 3 зоны:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
=116,6 Вт/(м2·0С); |
К4−3 |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
1 |
|
+ |
|
1 |
|
n |
0,029 |
+ |
1 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
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
203
(11.22)
Консорциум « Н е д р а »
Макет космического корабля «Восток-1» в павильоне «Космос» на ВДНХ. За ним — цитата К. Э. Циолковского:
«Сначала неизбежно идут: мысль, фантазия, сказка. За ними шествует научный расчёт. И уже в конце концов исполнение венчает мысль»
Консорциум « Н е д р а »
204
Необходимая поверхность теплообмена для 10 зоны:
S |
10 |
|
= |
16,1 1974 |
(34 − 32) |
||
108 |
7,367 |
|||
|
||||
=
79,9
м2;
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:
S5 = 16 2019 (44 − 42) = 47,1м2;
115,1 11,907
Консорциум « Н е д р а »
Необходимая поверхность теплообмена для 4 зоны:
S4 |
= |
16 2029 |
(46 − 44) |
= 43,5 |
м2; |
|
116 ,6 |
12,808 |
|||||
|
|
|
|
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 = 582,1м2
Вывод по механическому расчету
205
(11.23)
Консорциум « Н е д р а »
206
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.
12. 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.
Теплообменник установлен на УПН «Якушкинская».
Расчет выполнен по ГОСТ 14249-89, ГОСТ 24755-89, РД 24. 200. 21-91.
Основные расчетные величины
Основные расчетные величины приведены в табл. 12.1.
Таблица 12.1
Основные расчетные величины
Давление |
В межтрубном пространстве |
РМ=4,0 |
|
расчетное, МПа |
|
|
|
В трубном пространстве |
РТ=4,0 |
||
РМ=РТ=РР |
|||
|
|
|
|
Диаметр |
Обечайки корпуса |
D=1200 |
|
|
|
||
|
|
|
Консорциум « Н е д р а »
Макет космического корабля «Восток-1» в павильоне «Космос» на ВДНХ. За ним — цитата К. Э. Циолковского:
«Сначала неизбежно идут: мысль, фантазия, сказка. За ними шествует научный расчёт. И уже в конце концов исполнение венчает мысль»
Консорциум « Н е д р а »
207
внутренний, |
Обечайки распределительной камеры |
D=1200 |
|
мм |
|
|
|
Днища корпуса |
D=1400 |
||
|
|
|
|
|
Патрубка штуцера dу 300 |
d=301 |
|
|
|
|
|
|
Обечайки крышки корпуса |
D=1400 |
|
|
|
|
|
Допускаемое |
|
|
|
напряжение шва |
Сталь 20 ГОСТ 1050-88 |
σдоп=142 |
|
при t=100 0С |
|
|
|
|
|
|
|
|
Сталь 16ГС; 09Г2С ГОСТ 5520-79 при S≤32 мм |
σдоп=177 |
|
|
|
|
|
|
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:
Консорциум « Н е д р а »
S |
|
= |
|
P |
D |
+ С, |
|
|
M |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
2 |
|
|
− Р |
|
|
|
доп |
М |
|||
|
|
|
|
|
S R |
= |
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:
S |
|
= |
|
P |
D |
+ С, |
|
|
T |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
2 |
|
|
− Р |
|
|
|
доп |
|
|||
|
|
|
|
Т |
|
SR |
= |
4,0 1200 |
+ 2,8 |
= 16,5 |
мм |
|
|
|
|||||
|
2 |
177 |
1,0 − 4,0 |
|
|
|
Принята S=25,0 мм.
Ширина стенки патрубка штуцера dу=300 мм. Материал: Сталь 09Г2С:
|
|
|
|
|
S |
|
= |
P |
(d + 2 C) |
+ С, |
|||
|
|
|
|
|
|
|
P |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1R |
|
2 |
|
|
− Р |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
доп |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р |
|
|
S1R |
= |
4,0 (301 + 2 2,0) |
+ 2,0 |
= 5,48 |
мм |
|
|
|
|
|
|
||
2 177 |
1,0 − 4,0 |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Принята S1=11,0 мм. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Толщина стенки обечайки крышки корпуса. Материал: Сталь 16ГС, |
Сталь 09Г2С |
|
|||||||||||
208
(12.1)
(12.2)
(12.3)
Консорциум « Н е д р а »