- •1 Призначення та область використання теплообмінного апарата
- •1.1 Опис технологічного процессу
- •1.2 Вибір типу апарата і його місце в технологічній схемі
- •2. Технічна характеристика випарника
- •3 Опис та обґрунтування вибраної конструкції випарника
- •3.1 Опис конструкції, основних складальних одиниць та деталей апарата
- •3.2 Вибір матеріалів
- •3.2 Обґрунтування конструкції апарата, його основних деталей та вузлів
- •3.3 Порівняння основних показників розробленої конструкції з аналогами
- •4. Розрахунки, що підтверджують працездатність та надійність випарника
- •4.1 Розрахунок теплопритоків в камері холодильної машини (хм)
- •4.2. Розрахунок двоступінчастої холодильної машини
- •4.3 Розрахунок випарника (повітроохолоджувача)
- •5.3 Визначення діаметрів штуцерів
- •5.5 Розрахунок товщини циліндричної обичайки
- •5.9 Розрахунок трубної решітки
- •5.7 Розрахунок зусиль, які виникають в кожусі і трубах теплообмінника, що викликані різницею температур.
- •5.7 Розрахунок зусиль, які виникають в кожусі і трубах теплообмінника, що викликані різницею температур.
- •5.7 Розрахунок зусиль, які виникають в кожусі і трубах теплообмінника, що викликані різницею температур.
5.7 Розрахунок зусиль, які виникають в кожусі і трубах теплообмінника, що викликані різницею температур.
Мета розрахунку: розрахувати зусилля в кожусі і трубах, викликані різницею температур, зробити перевірку елементів трубчатки на міцність і стійкість.
Розрахункова схема зусиль в кожусі і трубах теплообмінника зображена на рисунку 5.7
Рисунок 5.7 – Розрахункова схема зусиль в кожусі і трубах
Вихідні дані:
температура кожуха tк, К358.9;
температура труб tt,К 332.2;
зовнішній діаметр труб dз,м 0,025;
внутрішній діаметр труб d, м 0,021;
товщина стінок труб ST ,м 0,002;
товщина стінки кожуха SK, м 0,006;
внутрішній діаметр кожуха D, м 0,261;
кількість труб, n 30;
довжина труб LT,м 2;
довжина кожуха Lк, м 2;
матеріал 08X18H10T
ГОСТ14637-79;
допустиме напруження (кожух) , МПа 158,1;
допустиме напруження (труби) , МПа 162,1;
коефіцієнт лінійного розширення для матеріалу труб, ;
коефіцієнт лінійного розширення для матеріалу кожуха, ;
коефіцієнт міцності зварного шва, 0,9
модуль пружності для для труб і кожуха Е, МПа.
Видовження труб внаслідок температурних деформацій:
м.
Видовження кожуха внаслідок температурних деформацій:
м.
Площа поперечного перерізу кожуха:
м2.
Площа поперечного перерізу труб:
м2.
В результаті температурних деформацій на трубну решітку буде діяти напруження, що вираховується за формулою:
Від’ємне значення означає, що кожух стиснутий.
Розраховуємо деформації:
Напруження в кожусі і трубах, обумовлені дією температур:
;
.
Перевірка умов міцності та стійкості:
;
Умова міцності виконується
Площа поперечного перерізу кожуха:
Момент інерції
Гнучкість
По значенню гнучкості за графіком обираємо коефіцієнт зменшення допустимих напружень при втраті стійкості і перевіряємо умову стійкості:
.
43,7 МПа < 154,8 МПа.
Умова стійкості для кожуха виконується.
5.7 Розрахунок зусиль, які виникають в кожусі і трубах теплообмінника, що викликані різницею температур.
Мета розрахунку: розрахувати зусилля в кожусі і трубах, викликані різницею температур, зробити перевірку елементів трубчатки на міцність і стійкість.
Розрахункова схема зусиль в кожусі і трубах теплообмінника зображена на рисунку 5.7
Рисунок 5.7 – Розрахункова схема зусиль в кожусі і трубах
Вихідні дані:
температура кожуха tк,К 358.9;
температура труб tt,К 332.2;
зовнішній діаметр труб dз,м 0,025;
внутрішній діаметр труб d, м 0,02;
товщина стінок труб ST ,м 0,0025;
товщина стінки кожуха SK, м 0,004;
внутрішній діаметр кожуха D, м 0,261;
кількість труб, n 99;
довжина труб LT,м 1,5;
довжина кожуха Lк, м 1,88;
матеріал 08X18H10T
ГОСТ14637-79;
допустиме напруження (кожух) , МПа 158,1;
допустиме напруження (труби) , МПа 162,1;
коефіцієнт лінійного розширення для матеріалу труб, ;
коефіцієнт лінійного розширення для матеріалу кожуха, ;
коефіцієнт міцності зварного шва, 0,9
модуль пружності для для труб і кожуха Е, МПа.
Видовження труб внаслідок температурних деформацій:
м.
Видовження кожуха внаслідок температурних деформацій:
м.
Площа поперечного перерізу кожуха:
м2.
Площа поперечного перерізу труб:
м2.
В результаті температурних деформацій на трубну решітку буде діяти напруження, що вираховується за формулою:
Від’ємне значення означає, що кожух стиснутий.
Розраховуємо деформації:
Напруження в кожусі і трубах, обумовлені дією температур:
;
.
Перевірка умов міцності та стійкості:
;
Умова міцності виконується
Площа поперечного перерізу кожуха:
Момент інерції
Гнучкість
По значенню гнучкості за графіком обираємо коефіцієнт зменшення допустимих напружень при втраті стійкості і перевіряємо умову стійкості:
.
43,7 МПа < 154,8 МПа.
Умова стійкості для кожуха виконується.