3.4 Сводная таблица по результатам расчетов теплообменного аппарата

Результаты расчетов теплообменного аппарата сведены в таблицу 3.3.

Таблица 3.3 - Результаты расчетов теплообменного аппарата

Тип теплообменного аппарата	ТК
Давление в трубном пространстве, МПа	2,4
Давление в межтрубном пространстве, МПа	2,7
Температура в трубном пространстве, ºС	195
Температура в межтрубном пространстве, ºС	260
Диаметр кожуха внутренний D, мм	600
Число ходов по трубам	4
Наружный диаметр труб d, мм	25
Длина прямого участка труб l, мм	6000
Поверхность теплообмена F, м2	116
Площадь проходного сечения одного хода по трубам fтр, м2	0,041
Площадь проходного сечения по межтрубному пространству fмтр, м2	0,045

Вывод

В данном разделе нами были проведены расчеты по определению тепловой мощности аппарата Q, она составила 0,474 МВт, а также проведены ориентировочный и уточненный расчеты поверхности теплообмена, в результате чего был выбран теплообменный аппарат с компенсатором 600 ТК-2,5-4-М1/25Г-6-К-4-У-И по ТУ 3612-023-00220302-01, Холодильник с линзовым компенсаторм горизонтальный ТК, с диаметром кожуха D = 600 мм, на условное давление в трубах P_у = 2,5 Мпа и в кожухе P_у = 4 Мпа материального исполнения М1, с гладкими теплообменными трубками диаметром d = 25мм, длиной L = 6м, расположенными по вершинам квадратов, 4-х ходовой по трубному пространству, умеренного климатического исполнения, с креплениями для теплоизоляции, у которого поверхность теплообмена составляет F = 116 м², площадь проходного сечения одного хода по трубам f_тр=0,041 м², площадь проходного сечения по межтрубному пространству f_мтр=0,045 м².

4 Механический раздел

4.1 Расчет на прочность элементов теплообменного аппарата

Исходные данные:

- тип теплообменного аппарата: с компенсаторм ТК;

- назначение теплообменного аппарата: охлаждение продукта;

- диаметр кожуха внутренний, мм: 600

- диаметр распределительной камеры внутренний, мм: 600

- общая длина аппарата, мм: 7120

- расстояние между опорами, мм: 3000;

- длина трубного пучка, мм: 6000;

- число ходов по трубам: 4

- расположение труб в трубных решетках: по вершинам квадратов;

- количество трубок общее, шт: 241;

- крепление труб в трубных решетках: развальцовка с канавками;

- поверхность труб: гладкая;

- наружный диаметр труб, мм: 25;

- толщина стенки трубок, мм: 2

- температура в трубном пространстве, ^О С

а) на входе 450 ^О С;

б) на выходе 70 ^О С;

- температура в межтрубном пространстве, ^О С

а) на входе 80 ^О С;

б) на выходе 310 ^О С;

- среда в трубном пространстве: стабильный бензин;

- среда в межтрубном пространстве: нестабильный бензин.

4.1.1 Выбор конструктивных параметров некоторых элементов теплообменных аппаратов.

Необходимые пояснения и результаты выбора конструктивных и расчетных параметров представлены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 – Пояснения и результаты выбора конструктивных и расчетных параметров

Наименование параметра

Пояснения

Выбранный параметр

1 Давление условное, МПа

- в трубном пространстве

- в межтрубном пространстве

Выбирается по рабочему давлению и температуре.

- в трубном Р_tрас= 2,4 МПа

- в межтрубном Р_tрас=2,7 МПа

Р_{у тр} = 2,5 МПа

Р_{у мтр} = 4 МПа

2 Шаг расположения труб в трубных решетках, номинальный, мм

dн , мм	16	20		25		38		57
t, мм	21	26	32		48		70

Для d_н=25мм

t = 32 мм.

3 Исполнение по материалу

М1-М24, Б1-Б10, выбирается в зависимости от температуры обрабатываемой среды, агрессивного воздействия среды, давления. Материальное исполнение М1.

Материал:

кожуха:16ГС

распределительной камеры и крышки:

Ст3сп5

- теплообменных труб: Сталь 20

4 Форма, диаметр поперечных перегородок, (зазор между перегородками и кожухом).

Число перегородок.

Расстояние между перегородками.

Наиболее широко в мировой практике применяют сегментные перегородки. Высота вырезаемого сегмента, число и расстояние между перегородками для ТП регламентировано и указано в каталоге.

Для уменьшения утечек устанавливают ограничения на размер кольцевого зазора между перегородкой и кожухом аппарата.

Рекомендуется диаметр перегородки принимать на 3-5 мм меньше диаметра кожуха.

- Форма перегородок

сегментная;

- зазор между перегородками и кожухом:

2,5 мм;

- диаметр поперечных перегородок

595 мм;

- число перегородок

16 шт.

- расстояние между перегородками

300 мм.

5 Толщина перегородок

Минимальная толщина перегородок в зависимости от D выбирается по следующей схеме:

D, мм	≤ 400	500-600	800-1000	≥1200
S п , мм	6	10	12	14

Обычно трубчатый пучок опирается на ближайшую к плавающей головке поперечную перегородку, имеющую толщину, больше толщины других перегородок. В некоторых случаях для поддержания трубчатого пучка к решеткам приваривают опорные ребра. Длину опорной части ребра у подвижной решетки принимают больше диаметра нижнего штуцера для обеспечения возтожности монтажа и демонтажа пучка.

При значительных размерах (диаметр корпуса 1000 мм и более) и массе трубчатого пучка его опирают на катковые опоры, которые крепят к продольной балке из швеллера или двух полос, приваренной к поперечным перегородкам и неподвижной трубной решетке

D = 600 мм

S _п = 10 мм

трубчатый пучок имеет

трубную решетку, имеющую толщину

45 мм.

6 Диаметр и количество стяжек для перегородок

Диаметр стяжек для перегородок принимают: d = 12 мм при D ≤600 мм, d = 16 мм при D≥800 мм

Минимальное количество стяжек Z_с =6 при D ≤1000 мм, Z_с =8 при D = 1200 мм, Z_с =10 при D≥ 1400 мм.

d = 12 мм

Z_с = 6 шт.

7 Отбойники (рисунок А.2, приложение А)

При входе среды в межтрубное пространство теплообменника часто ставят отбойник, который защищает от местного износа трубы, расположенные против входного штуцера. Отбойник выполняют в виде круглой или прямоугольной пластины. Размер отбойника должен быть не менее внутреннего диаметра штуцера D₁. Обычно его принимают на 10-20 мм больше, т. е. D = D₁ + (10…20) мм. Отбойник не должен создавать излишнее гидравлическое сопротивление, поэтому расстояние от внутренней поверхности корпуса до отбойника должно быть h > 0,2D₁ . Отбойник приваривают к дистанционным тягам или крепят хомутами (лапками) к трубам. Приваривать отбойник к трубам не рекомендуется из-за опасности прожога стенки трубы. Расстояние от отбойника до первой перегородки должно быть не менее 100 мм для обеспечения беспрепятственного распределения входящего потока среды.

Отбойник выполняем в виде круглой пластины диаметром 265 мм:

D = D₁ + 20=

= 274+20=294 мм, примем D= 294 мм

h =0,2•250=50мм

Примем h = 50мм.

8 Маркировка ТОА

600 ТК-2,5-4-М1/25Г-6-К-4-У-И по ТУ 3612-023-00220302-01, Теплообменный аппарат с линзовым компенсатором ТК, с диаметром кожуха D = 600 мм, на условное давление в трубах P_у = 2,5 Мпа и в кожухе P_у = 4 Мпа материального исполнения М1, с гладкими теплообменными трубками диаметром d = 25мм, длиной L = 6м, расположенными по вершинам квадратов, 4-х ходовой по трубному пространству, умеренного климатического исполнения, с креплениями для теплоизоляции