1 Призначення та область застосування виробу 7

2 Технічна характеристика 8

3 Опис та обґрунтування вибраної конструкції теплообмінника 9

3.1 Опис конструкції, основних складальних одиниць та деталей теплообмінника 9

3.2 Вибір матеріалів 10

3.3 Порівняння основних показників обраної конструкції з аналогами 10

3.4 Відповідність розробленого виробу вимогам техніки безпеки 11

4 Розрахунки, що підтверджують працездатність і надійність конструкції 13

4.1 Тепловий розрахунок теплообмінника 13

4.2 Конструктивний розрахунок 18

4.3 Гідравлічний розрахунок 21

4.4 Розрахунок болтових з’єднань 23

24

Висновки 25

Перелік посилань 26

В даному курсовому проекті вирішується задача розрахунку і конструювання теплообмінника типу «труба в трубі», який по конструктивному оформленню являється різновидом кожухотрубного теплообмінника.

Основні вимоги, пред'явлені до даного апарату технологічним регламентом виробництва, заключаються в створенні апарата, що поєднує корозійну стійкість з надійністю у роботі, простотою конструкції.

1. Призначення та область застосування виробу

^{Теплообмінник типу «труба в трубі» відноситься до числа поверхневих теплообмінників, що найбільш часто використовуються, і в яких перенос тепла між робочими середовищами відбувається через розділяючу їх поверхню теплообміну – глуху стінку. В даному теплообміннику відбувається процес підігріву розчину NaOH конденсатом. Один із теплоносіїв, в нашому випадку конденсат, рухається по внутрішніх трубах, а конденсат – по зовнішніх трубах. При цьому в апараті має місце режим протитоку.}

^{Стабільність роботи теплообмінника досягається деяким збільшенням простору теплообміну в порівнянні з розрахованою, що забезпечує стійкі показники роботи теплообмінника в умовах поступового забруднення стінок труби.}

2. Технічна характеристика

Продуктивність по 20% розчину NaOH: 7;

Початкова температура 20% розчину NaOH: 15 ºС;

Кінцева температура 20% розчину NaOH: 75 ºС;

Початкова температура конденсату: 105 ºС;

Кінцева температура водяної пари: 55 ºС;

Поверхня теплообміну: 15,75 м².

3. Опис та обґрунтування вибраної конструкції теплообмінника

1. Опис конструкції, основних складальних одиниць та деталей теплообмінника

Апарат являє собою вертикальну раму, на яку кріпляться елементи „труба в трубі”, внутрішні труби яких з´єднуються між собою калачами, а зовнішні – патрубками, перехід з одного ряду до другого забезпечується великим калачом (для труби діаметром 48) та патрубками, які з’єднані фланцями (для труби діаметром 76). Елемент „труба в трубі” кріпиться до рами за допомогою хомутів.

Елемент труба в трубі складається із зовнішньої труби діаметром 76 мм, внутріншьої труби діаметром 48 мм, заглушок з двох боків, двох патрубків, які приварені до зовнішньої труби і чотирьох фланців. В даному теплообміннику присутні шістнадцять таких елементів.

Опора складається із рами, стійки і кутка опорного. Рама це стальний лист шириною 5мм , який приварений до стійки. Стійка являє собою балку двотаврову. Куток опорний являється нерівнобічним кутком 100х200, на який за допомогою хомута кріпиться елемент „труба в трубі”.

Калач являє собою зігнуту трубу діаметром 48 мм, на яку з обох боків приварено по фланцю. Герметичність фланцевих з´єднань забезпечують прокладки.

Завдяки невеликому поперечному перетину в цих теплообмінниках досягаються великі швидкості теплоносіїв як в трубах, так і в міжтрубному просторі.

2. Вибір матеріалів

Для вибору конструктивних матеріалів, які будуть використовуватися для виробництва даного апарату, необхідно враховувати потужності виробництва, а також характеристики середовищ.

В даному завданні, речовина, яка підігрівається 20% розчин NaOH – агресивне середовище. Отже, треба обрати леговану сталь, яка дасть змогу нормально працювати в цьому середовищі. Тому обираємо стальХ18Н10Т ГОСТ 5632–72, яка володіє достатньою міцністю, та стійкістю в агресивних середовищах, щоб задовольнити вимогам процесу.

3. Порівняння основних показників обраної конструкції з аналогами

Теплообмінники “труба в трубі” включають декілька розташованих один над одним елементів, причому кожен елемент складається з двох труб – зовнішньої труби великого діаметра, і внутрішньої труби малого діаметра. Внутрішні труби, як і зовнішні, з’єднанні між собою послідовно. Для можливості очистки внутрішні труби з’єднують за допомогою з’ємних калачів. Приклад апарату, що застосовується на виробництві наведений на рисунку 3.1.

Рисунок 3.1 – Конструкція теплообмінника „труба в трубі”

Завдяки невеликому поперечному перетину в цих теплообмінниках досягаються великі швидкості теплоносіїв як в трубах, так і в міжтрубному просторі.

Переваги теплообмінників “труба в трубі”:

1) високий коефіцієнт тепловіддачі внаслідок великої швидкості обох теплоносіїв;

2) простота виготовлення.

Недоліки теплообмінників “труба в трубі”:

1. громіздкість;

2. висока вартість через витрати металу на зовнішні труби, що не приймають участі в теплообміні;

3. труднощі при очистці міжтрубного простору.