2 Есептеу және арнайы бөлімі

2.1 Жылуалмастырғыштың есебі

Есептің мақсаты – жылуалмастырғыштың негізгі өлшемдерін анықтау.

Есептеуге арналған бастапқы мәліметтер:

- су шығыны Gв = 0.7 кг/c;

- судың бастапқы температурасы: t_1н= 30˚C;

- судың соңғы температурасы:t1к = 100˚C;

- қыздыру қаныққан бумен жүргізіледі, оның қысымы p=0,1 МПа, температурасы t_2н = 99,1˚С.

2.1.1 Жылуалмастырғыштың температуралары

Qn = 99,1˚C ↔ Qn = 99,1˚C.

t_1н = 30˚C → t_1кон = 100˚C.

˚C ˚C.

Қарсы аққан кезде орташа температуралық қысым:

;˚С.

Q=G_в∙C_P∙(t_1k-t_1н), (2.1)

мұндағыС_Р =4184,2 Дж/кг∙К –қанығу сызығында судың жылу сыйымдылығы

Q=0.7∙4184, 2∙ (100-30) = 205032Вт.

Ұсыныстар бойынша будан сұйыққа жылу берілу коэффицентін қабылдаймыз К_ор = 250 Вт/м²К.

Жылуалмасқыштың бағдарланған бетін келесі формуламен анықтаймыз:

F_ор=, (2.2)

мұндағы К=250 Вт/м²К – жылу берілу коэффицентінің минимал бағдарлану мәні.

F = .

Келесі сипаттамаларға ие ТУ типті жылуалмасқышын қабылдаймыз:

D=325 мм; =28x3.5 мм; z=1;

F=22.5 м²; L=2,0м.

Құбыраралық кеңістікте су қозғалысының жылдамдығын келесі формуламен анықтаймыз:

ω_P = , (2.3)

мұндағы м² – құбыраралық кеңістік бойынша өтпелік қима ауданы;

кг/м³ –55˚С температурасы кезінде су тығыздығы.

ω_в =м/с .

Рейнольдс критериі:

Re_в=, (2.4)

мұндағы γ = 0,364∙10^-6 м²∙с – судың кинематикалық тұтқырлығы.

Rе_в.

Прандтль критериі:

Рr = ,

мұндағы Вт/м∙К – судың жылуөткізгіштігі.

Pr = . (2.5)

Суға жылу берілу коэффиценті:

=,

= Вт/м²∙К. (2.6)

Конденсацияланатын будан жылу беру коэффиценті:

= 10000 Вт/м²∙К.

Жылу беру коэффицентін келесі формуламен анықтаймыз:

К= , (2.7)

мұндағы λ =46 Вт/м∙К – көміртекті болаттың жылуөткізгіштігі;

- судың термиялық кедергісі

- бу (шық) тарапынан термиялық кедергі.

Онда К=Вт/м²К.

Жылуалмастырғыштың талап етілетін беті құрайды:

F=F=м².

Бұдан түтіктерінің ұзындығы L=6 м және номинал беті =22.5 м² болатын жылуалмастырғыш жарамды екені шығады.

Бұл кезде қор Δ==25%.

2.2 Жабдықтың негізгі элементтерінің беріктік есебі

Есептің мақсаты – ішкі қысыммен жұмыс жасайтын аппарат тұрқысының екіжақты ұяшықтар қабырғасының қалыңдығын анықтау болып табылады.

Есептеудің бастапқы мәліметтері:

- екіжақты ұяшықтардың ішкі диаметрі D=0,5 м;

- жұмыстық температура t=100˚С;

- жұмыстық қысым p= 16 МПа;

- екіжақты ұяшықтар материалы ВСт3сп болаты.

2.2.1 Екіжақты ұяшықтар аспабын есептеу

Екіжақты ұяшық аспап тұрқысының қалыңдығы беріктік және тұрақтылық сипаттамаларымен анықталады.

Екіжақты ұяшықтар аспабының орындаушы қалыңдығы

S≥Sp+С, (2.8)

мұндағы Sp – екіжақты ұяшықтың есептік қалыңдығы, м;

С=С₁+С₂+С₃–қабырғаның есептік қалыңдығына суммалық қосынды, м;

С₁= 0,002м –коррозия мен эрозияның орнын толтыру үшін қосу;

С₂= С₃=0 –сәйкесінше минустық шақтама және технологиялық шақтаманың орнын толтыру үшін қажет қосынды.

Екіжақты ұяшық аспабының есептік қалыңдығы келесі формуламен анықталады:

Sp = , (2.9)

мұндағы φ =1 – пісіру жігінің беріктік коэффиценті;

[σ] = 149 МПа – ВСт3сп болаты үшін мүмкін болатын кернеу, t=100˚C кезінде.

Sp = .

S ≥ 0,0011+0,002 = 0,0032 м.

Екіжақты ұяшық қабырғасының қалыңдығын S=5 мм деп қабылдаймыз

Сынақтық қысымын келесі формуламен анықтаймыз:

Р_пр = 1,25∙р∙, (2.10)

мұндағы [σ]²⁰ = 154 МПа –ВСт3сп болаты үшін мүмкін болатын кернеу, t=20˚C кезінде.

Р_пр = 1,25∙0,02∙МПа.

Гидросынау кезіндегі қысымды келесі формуламен анықтаймыз:

Р_г.u = Р_пр +P_{г ,}

мұнда P_г = =1000∙9,81∙9,5=0,09 МПа. (2.11)

Р_г.u =0,08+0,09=0,17 МПа.

Шарттың орындалуын тексереміз:

Р_г.u < P∙1,35Р_г.u < 0,02∙1,35МПа , (2.12)

1,02>0,028.

Шарт орындалмайды, сәйкесінше гидросынау кезінде есептеу жүргізу қажет.

Гидросынау кезінде екіжақты ұяшық қабырғасының қалыңдығы келесі формуламен анықталады:

Sp₁ =, (2.13)

мұндағы -гидросынау кезінде мүмкін болатын кернеу (2.14)

МПа –ВСт3сп болаты үшін аққыштық шегі, t = 20˚C кезінде.

МПа,ондаSp₁=.

S≥0,0013+0,002=0,0033 м.

Құрылымдық сипатына орай екіжақты ұяшықтардың торлы қалыңдықтарын аламыз, демек S=0,009 м болады. Демек екі жақты ұяшықтар ø529x9 мм құбырлардан жасалады.

Екіжақты ұяшықтық тұрақтылықтарды келесі формуламен анықтап аламыз:

; (2.15)

мұндағы F – осьтік сығушы күш, МН;

- шекті осьтік сығушы күш, МН;

М – иілдіргіш момент, демек желден бағанаға дейін қозғалады, МН∙м;

- желдің әсерінен болатын шекті иілдіргіш күш, МН∙м.

Шекті осьтік сығушы күштер келесі формуламен есептеледі:

, (2.16)

, (2.17)

мұндағы - тұрақтылық жағдайына байланысты шекті осьтік сығу күштері МН.

Жергілікті тұрақтылық пен беріктікке байланысты шекті осьтік сығушы күштер келесі формуламен есептеледі, анықталады:

. (2.18)

Жалпы тұрақтылық пен беріктік жағдайына байланысты осьтік сығушы күштер келесі формуламен анықталады:

, (2.19)

мұндағы E=1,91∙10⁵ МПа – көлденең беріктік модулі;

=2,4 – беріктік қорының коэффициенті.

= 2,83∙ℓ_пр/(D+S–c) - иілгіштік , (2.20)

мұндағы ℓ_пр = 23,4 – екіжақты ұяшықтардың берілген ұзындықтары.

ℓ_пр = 2∙9,5 =19 м, (2.21)

=,онда

=.

МН.

=min=0,44 МН.

= π∙(0,5+0,009-0,002)∙(0,009-0,002)∙149=1,7 МН.

=МН.

Шекті иілу моменті келесі формуламен анықталады:

,(2.22)

мұндағы = 0.25π∙D∙(D+S-c)∙(S-c)∙- беріктік жағдайына байланысты шекті иілу умоменті, МН∙м.

. (2.23)

Беріктік шектеріне байланысты иілдіргіш моменті, МН∙м;

=0,25∙3,14∙0,5∙(0,5+0,009-0,002) ∙(0,009-0,002) ∙149=0,21 МН∙м;

=МН∙м;

МН∙м.

Жұмыс жағдайындағы осьтік сығу күштері келесі формуламен анықталады:

, (2.24)

. (2.25)

Бағаналардағы екі жақты ұяшықтардыңсалмағы, МН,

(2.26)

Алынған мәліметтерді (2.15) формуласына қойып келесін аламыз

- жұмыс жағдайындағы құралдардың тұрақтылығы:

бойынша аламыз <1.