3.5 Розрахунок на міцність трубної дошки
Розрахунок на міцність трубної решітки полягає у визначенні її товщини для даних робочих умов.
Товщина трубної решітки, закріпленої між фланцем корпусу і циліндричною камерою (кришкою), визначається за формулою:
,
де
– допустиме
напруження;
– приймається
рівним
;
– коефіцієнт
міцності трубної решітки, К – кофіцієнт,
що враховує з’єднання трубної дошки
та корпуса, К=0,92.
Для розбиття трубної решітки по циліндричним колам коефіцієнт міцності визначається як:
,
де
– діаметр
отвору в трубній решітці, рівний
зовнішньому діаметру труб
;
– крок між трубами.
Маємо:
.
Тоді:
.
Проте, товщина стінки за рахунок розвальцьовування може бути більше, ніж з умови міцності, а труби в трубну дошку закладаються саме розвальцьовуванням.
Сталева трубна дошка з трубами, закладеними розвальцьовуванням, повинна бути:
,
.
Отже приймаємо
.
3.6 Розрахунок на міцність труб
Розрахуємо мінімальну товщину стінки трубопроводу:
,
за даними таблиці:
,
,
.
З
конструктивних міркувань приймаємо
.
3.7 Розрахунок фланцевого з’єднання
Розтягуючі
зусилля,
що
діють
на
болти
:
де: 
- внутрішній і зовнішній діаметр
прокладки;
;
;
-
питомий тиск, необхідний для деформації
прокладки, виготовленої з
параніту
або армованого азбесту;
;
;
Сила, що видавлює прокладку:
Сила тертя:
де
- коефіцієнт тертя прокладки, для грубої
обробки.
-
прокладка не видавлюється.
Навантаження, що діє на кожен болт:
, де
де
- кількість отворів під болти у фланці.
Оберемо
.
.
Внутрішній
діаметр різьби болта:
-
допустима напруга болта на розтяг.
;
вибираємо
болт
.
Товщина фланця:
-
максимально допустима напруга на вигин;
-
коефіцієнт форми;
.
Діаметр кола, на якому розташовуються болти:
,
де
-
зазор між болтом і трубою, для закручування
гайки. В формулі також враховується
товщина виступу, на якому розташовується
прокладка.
Відстань між болтами по колу:
.
Зовнішній
діаметр фланця:
.
Тоді:
Вибираємо товщину
фланця
.
4. Розрахунок теплової ізоляції
Теплоізоляційні
матеріали діляться на волокнисті
(мінеральна вата, скловолокниста та
ін.), зернисті (перлітові, вермикулітові)
і чарункові (пінобетонні, піноскло,
пінопласти та ін.). Формою і зовнішнім
виглядом на: штучні (плити, блоки, цегла,
циліндри, шкаралупи, сегменти), рулонні
і шнурові (мати, шнури, джгути), пухкі і
сипучі (вата, перлітовий пісок, дрібняк
та ін.). По об'ємній вазі на: особливо
легкі (15 – 100
),
легкі (125 – 350
)
і тяжкі (400 – 600
).
За теплопровідністю на: мало теплопровідні
(
),
середньо теплопровідності (
)
і підвищеної теплопровідності (
).
Згідно нормативів
для теплової ізоляції промислового
устаткування і трубопроводів допускається
застосовувати матеріали і вироби з
питомим об'ємом не вище 400
,
а для теплоізоляції захисних конструкцій
і споруд - не вище 500
.
Температура на
поверхні ізоляції при температурі
навколишнього середовища
в приміщені
не повинна
перевищувати
,
а на відкритому повітрі
.
Теплові втрати,
,
через 1
теплоізоляційного шару визначаються
по формулі:
,
звідки товщина теплоізоляційного шару буде знаходитися:
,
де
- теплопровідність ізоляційного шару
при заданій температурі;
- температура зовнішньої поверхні стінки
обичайки;
- температура зовнішньої поверхні
ізоляційного
шару;
- питомі теплові втрати ізольованої
поверхні в навколишнє середовище:
,
- температура
навколишнього середовища (повітря);
- коефіцієнт тепловіддачі від зовнішньої
стінки ізоляції в навколишнє середовище.
Для ізоляції, розташованої на відкритому повітрі, коефіцієнт тепловіддачі можна визначити по емпіричній формулі:
.
Приймемо температуру зовнішньої поверхні стінки обичайки рівній максимальній температурі усередині апарату:
.
Приймаємо
з міркувань теплової безпеки.
Приймемо
.
Тоді за формулою коефіцієнт тепловіддачі буде рівний:
.
Питомі теплові втрати по формулі
.
Як ізоляційний матеріал виберемо мінеральну вату. Для мінеральної вати коефіцієнт теплопровідності визначається по формулі:
Розрахуємо зовнішню температуру теплообмінника
,
.
З іншого боку густина теплового потоку буде
,
.
Тоді
.
З урахуванням всіх вище знайдених величин, товщина теплової ізоляції буде рівна:
.
Висновки
При виконанні даної курсової роботи було здійснено розрахунок теплообмінного апарату ОГ-35, кожухотрубного типу, що характеризується двома ходами для охолоджуючої та охолоджуваної рідини у чотирьох з’єднаних корпусах. Метою проведення розрахунків було пристосування заданого теплообмінного апарату до роботи за заданих умов. В результаті виконаних розрахунків були як геометричні так і експлуатаційні характеристики теплообмінного апарату. Були отримані коефіцієнти теплопередачі, розміри трубної дошки, фланців і т.д. Також було розраховано необхідну кількість труб та товщину ізоляційного шару.
Площа поверхні
тепллообміну:
.
Зовнішній діаметр
однієї обичайки ТОА:
мм.
Внутрішній діаметр
ТОА:
.
Кількість труб в одному ході 52 штуки, загалом у всьому ТОА (в 4 ходах) 208 штук.
Довжина однієї
труби
.
Товщина ізоляції
.
Cписок використанної літератури
1. Каталог-справочник К5-68, НИИИНФОРМТЯЖМАШ, Москва, 1968, 157 с., ил
2. В. П. Исаченко, В. А. Осипова, А. С. Сукомел. Теплопередача.: Учебник для вузов, изд. 3-е, перераб. и доп. - М., «Энергия», 1975. - 488 с..
3. Ривкин С.Л., Александров А.А. Теплофизические свойства воды и водяного пара. М.: Энергия, 1980 – 424 с., ил.
4. Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче. Изд. 4 – е, перераб. и доп. – М.: Энергия, 1980 – 288 с., ил.
5. Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям/ Под ред. М. О. Штейнберга. — 3-е изд., перераб. и доп.— М.: Машиностроение, 1992. — 672 с.
6. Основные процессы и аппараты химической технологии под редакцией Ю.И. Дытнерского. М.: Химия, 1991г. 496 с.
Аркуш
ТФ11.250.0006.006ПЗ
Дата
Підп.
№докум.
Арк.
Вим.
