Реферат: Расчет и проектирование вертикального кожухотрубного теплообменника для пастеризации продукта

--PAGE_BREAK--При проектировании кожухотрубных теплообменников теплоноситель, который наиболее загрязняет поверхность теплообмена, направляют в трубное пространство, которое легче очищать.
1.2 Ообщие сведения о развальцовке труб теплообменника
Наиболее распространенный способ крепления труб в решетке — развальцовка. Трубы вставляют в отверстия решетки с некоторым зазором, а затем обкатывают изнутри специальным инструментом, снабженным роликами (вальцовкой). При этом в стенках трубы создаются остаточные пластические деформации, а в трубной решетке — упругие деформации, благодаря чему материал решетки после развальцовки плотно сжимает концы труб. Однако при этом материал труб подвергается наклепу (металл упрочняется с частичной потерей пластичности), что может привести к растрескиванию труб. С уменьшением начального зазора между трубой и отверстием в решетке наклеп уменьшается, поэтому обычно принимают зазор <metricconverter productid=«0,25 мм» w:st=«on»>0,25 мм. Кроме этого для обеспечения качественной развальцовки и возможности замены труб необходимо, чтобы твердость материала трубной решетки превышала твердость материала труб.
Развальцовочное соединение должно быть прочным и плотным (герметичным). Прочность соединения оценивают усилием вырыва трубы из гнезда, плотность — максимальным давлением среды, при котором соединение герметично.Развальцовка является наиболее распространенным способом получения прочных и герметичных соединений труб с трубными решетками (коллекторами) теплообменных аппаратов.
Для получения надежного соединения трубы с трубной решеткой (коллектором) необходимо выполнить следующее условие:
D' = Dо + <imagedata src=«dopb123373.zip» o:><img width=«10» height=«10» src=«dopb123373.zip» v:shapes="_x0000_i1052">+ KxS,
где D'- расчетный внутренний диаметр трубы после развальцовки
Dо- внутренний диаметр трубы до развальцовки
<imagedata src=«dopb123373.zip» o:><img width=«10» height=«10» src=«dopb123373.zip» v:shapes="_x0000_i1053">- диаметральный зазор между трубой и трубной решеткой
    (<imagedata src=«dopb123373.zip» o:><img width=«10» height=«10» src=«dopb123373.zip» v:shapes="_x0000_i1054">= Dотв — Dн)
    S-толщина стенки трубы
    К- коэффициент, учитывающий тип теплообменного аппарата:
          К = 0,1 — для конденсаторов, маслоохладителей, водоподогревателей, испарителей, бойлеров и т.п.
                      К = 0,2 — для котлов
<imagedata src=«28149.files/image042.png» o:><img width=«324» height=«104» src=«dopb123374.zip» v:shapes="_x0000_i1055">
Для того, чтобы правильно выбрать инструмент для развальцовки труб в трубных решетках, необходимо располагать следующей информацией:
·                     материал трубной решетки;
·                     диаметр отверстий трубной решетки “Dотв” (см. рис. 3);
·                     толщина трубной решетки “H” (см. рис. 3);
·                     шаг перфорации (расстояние между центрами соседних отверстий) “t” (см. рис. 10);
·                     наличие в отверстиях трубной решетки уплотнительного рельефа, формируемого шариковым раскатником (см. рис. 4);
·                     наличие в трубной решетки канавок (см. рис. 5);
·                     наличие двойных трубных решеток, их толщины “Н1” и “Н2” и расстояние “B” между трубными решетками (см. рис.9);
·                     материал трубы;
·                     наружный диаметр трубы «Dн» (см. рис.6);
·                     толщина стенки трубы «S» (см. рис.6);
·                     высота выступания труб «h» над плоскостью трубной решетки (см. рис.6);
·                     глубина развальцовки труб «L» (см. рис.6);
·                     наличие отбуртовки конца трубы (см. рис.8);
·                     наличие сварки в соединении трубы с трубной решеткой (см. рис.7)
<imagedata src=«28149.files/image044.png» o:><img width=«341» height=«174» src=«dopb123375.zip» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1027"><imagedata src=«28149.files/image046.png» o:><img width=«348» height=«234» src=«dopb123376.zip» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1028">
                              2 Расчетно-конструкторская часть.
2.1 Тепловой расчет аппарата.
Исходные данные. Проектируемый кожухотрубный теплообменник предназначен для пастеризации продукта от начальной (на входе в аппарат) температуры t1=12 0С, до конечной (на выходе из аппарата) t2=70 0С. Производительность аппарата G=2,8<shape id="_x0000_i1056" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image048.wmz» o:><img width=«28» height=«41» src=«dopb123377.zip» v:shapes="_x0000_i1056">. Продукт попадает в трубное пространство принудительно с помощью насоса и двигается по трубам со скоростью w=2,0 <shape id="_x0000_i1057" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image050.wmz» o:><img width=«20» height=«41» src=«dopb123378.zip» v:shapes="_x0000_i1057">. Греющий пар подводится в меж трубное пространство с температурой tп=140 0С. Теплообменные трубы Æ30´2,5 мм (внешний диаметр d=30 мм, толщина стенки dст=2,5 мм), длина труб в пучке lТ=2,5 г. Материал труб — медь, толщина слоя загрязнения на поверхности трубок s=0,001 г, абсолютная шероховатость внутренней стенки трубки D=0,01. Коэффициент полезного действия (к.п.д) насоса <shape id="_x0000_i1058" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image052.wmz» o:><img width=«22» height=«29» src=«dopb123379.zip» v:shapes="_x0000_i1058">=0,8.
Средняя разность температур теплоносителя и продукта <shape id="_x0000_i1059" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image054.wmz» o:><img width=«41» height=«32» src=«dopb123380.zip» v:shapes="_x0000_i1059">, 0С (по формуле (1.16)):
       <shape id="_x0000_i1060" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image056.wmz» o:><img width=«148» height=«89» src=«dopb123369.zip» v:shapes="_x0000_i1060">,
Dtб=tп-t1=140-12=128 0С,                                                        (2.1)
Dtм=tп-t2=140-70=70 0С.                                                           (2.2)
Так как <shape id="_x0000_i1061" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image035.wmz» o:><img width=«61» height=«67» src=«dopb123370.zip» v:shapes="_x0000_i1061">=1,829<2, то средний температурный напор можно находить с определенной точностью как среднеарифметическую разность (соответственно формуле (1.17)):
<shape id="_x0000_i1062" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image057.wmz» o:><img width=«12» height=«23» src=«dopb123381.zip» v:shapes="_x0000_i1062"><shape id="_x0000_i1063" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image057.wmz» o:><img width=«12» height=«23» src=«dopb123381.zip» v:shapes="_x0000_i1063"><shape id="_x0000_i1064" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image057.wmz» o:><img width=«12» height=«23» src=«dopb123381.zip» v:shapes="_x0000_i1064"><shape id="_x0000_i1065" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image057.wmz» o:><img width=«12» height=«5» src=«dopb123382.zip» v:shapes="_x0000_i1065"><shape id="_x0000_i1066" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image060.wmz» o:><img width=«261» height=«50» src=«dopb123383.zip» v:shapes="_x0000_i1066">0С.<shape id="_x0000_i1067" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image057.wmz» o:><img width=«12» height=«23» src=«dopb123381.zip» v:shapes="_x0000_i1067">
Средняя температура продукта tср, 0С:
tср=tп-Dtср=140-99=41 0С.                                                          (2.3)
Разность температур теплоносителя и стенки Dt1, 0С:
Dt1=(R1/R)Dtср=(0,6)×99=59,4 0С                         (2.4) [1]        Разность температур стенки и продукта Dt2, 0С:
<shape id="_x0000_i1068" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image062.wmz» o:><img width=«420» height=«63» src=«dopb123384.zip» v:shapes="_x0000_i1068">0С.      (2.5)
Температура стенки со стороны теплоносителя Dtст1, 0С:
tст1=tп-Dt1=140-59,4=80,6 0С.                                      (2.6)
Температура стенки со стороны продукта Dtст2, 0С:
tст2=tср+Dt2=41+33,66=74,66 0С.                                               (2.7)
Температура пленки конденсата теплоносителя tпл, 0С:
tпл=0,5(tп+tст1)=0,5(140+80,6) =110,3 0С.                (2.8)
Теплофизические свойства пленки конденсата (при температуре пленки tпл=110,3 0С) (соответственно [6]): динамический коэффициент вязкости жидкости mпл=0,228×10-3 (Па×с), удельная теплоемкость cпл=4,2×103 <shape id="_x0000_i1069" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image014.wmz» o:><img width=«67» height=«51» src=«dopb123359.zip» v:shapes="_x0000_i1069">, коэффициент теплопроводности lпл=0,682 <shape id="_x0000_i1070" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image064.wmz» o:><img width=«59» height=«51» src=«dopb123362.zip» v:shapes="_x0000_i1070"> и плотность rпл=950 <shape id="_x0000_i1071" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image065.wmz» o:><img width=«51» height=«59» src=«dopb123385.zip» v:shapes="_x0000_i1071">. Удельная теплота конденсации пара (при температуре tп=140 0С) r=2150×103<shape id="_x0000_i1072" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image067.wmz» o:><img width=«51» height=«51» src=«dopb123358.zip» v:shapes="_x0000_i1072"> (соответственно [6]).
Коэффициент теплоотдачи от греющего пара к стенкам теплообменных трубок a1, <shape id="_x0000_i1073" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image007.wmz» o:><img width=«73» height=«59» src=«dopb123360.zip» v:shapes="_x0000_i1073">:
<shape id="_x0000_i1074" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image068.wmz» o:><img width=«183» height=«68» src=«dopb123386.zip» v:shapes="_x0000_i1074">                                          (2.9)
<shape id="_x0000_i1075" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image070.wmz» o:><img width=«393» height=«68» src=«dopb123387.zip» v:shapes="_x0000_i1075"><shape id="_x0000_i1076" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image007.wmz» o:><img width=«73» height=«59» src=«dopb123360.zip» v:shapes="_x0000_i1076">.
Теплофизические свойства продукта, который нагревается (при температуре tср=41 0С) (соответственно [6]): динамический коэффициент вязкости mпр=0,719×10-3 (Па×с), коэффициент объемного расширения bпр=0,397×10-3<shape id="_x0000_i1077" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image072.wmz» o:><img width=«51» height=«59» src=«dopb123388.zip» v:shapes="_x0000_i1077">, удельная теплоемкость cпр=4159 <shape id="_x0000_i1078" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image074.wmz» o:><img width=«61» height=«47» src=«dopb123389.zip» v:shapes="_x0000_i1078">, коэффициент теплопроводности lпр=0,634 <shape id="_x0000_i1079" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image064.wmz» o:><img width=«59» height=«51» src=«dopb123362.zip» v:shapes="_x0000_i1079"> и плотность rпр=991 <shape id="_x0000_i1080" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image065.wmz» o:><img width=«51» height=«59» src=«dopb123385.zip» v:shapes="_x0000_i1080"> .
Теплофизические свойства пристеночного слоя продукта (при температуре tст2=74,66 0С) (соответственно [6]): коэффициент динамической  вязкости mст=0,4×10-3 (Па×с), удельная теплоемкость cст=4225 <shape id="_x0000_i1081" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image076.wmz» o:><img width=«67» height=«51» src=«dopb123359.zip» v:shapes="_x0000_i1081">, коэффициент теплопроводности lст=0,669 <shape id="_x0000_i1082" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image064.wmz» o:><img width=«59» height=«51» src=«dopb123362.zip» v:shapes="_x0000_i1082"> и плотность rст=975 <shape id="_x0000_i1083" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image065.wmz» o:><img width=«51» height=«59» src=«dopb123385.zip» v:shapes="_x0000_i1083">.
Критерий Рейнольдса (Re) для потока продукта:
<shape id="_x0000_i1084" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«28149.files/image077.wmz» o:><img width=«478» height=«62» src=«dopb123390.zip» v:shapes="_x0000_i1084">   (2.10)
Критерий Прандтля для потока продукта (Pr) и для пристеночного слоя продукта (Prст):
<shape id="_x0000_i1085" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«28149.files/image079.wmz» o:><img width=«340» height=«64» src=«dopb123391.zip» v:shapes="_x0000_i1085">,                (2.11)
<shape id="_x0000_i1086" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«28149.files/image081.wmz» o:><img width=«341» height=«59» src=«dopb123392.zip» v:shapes="_x0000_i1086">.                   (2.12)
Критерий Нуссельта (Nu) (для случая развитого турбулентного движения жидкостей в трубах и каналах (Re>10000) по формуле (1.8)):
Nu=<shape id="_x0000_i1087" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image083.wmz» o:><img width=«259» height=«69» src=«dopb123393.zip» v:shapes="_x0000_i1087">
Nu=<shape id="_x0000_i1088" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image085.wmz» o:><img width=«331» height=«68» src=«dopb123394.zip» v:shapes="_x0000_i1088"> =355.
Коэффициент теплоотдачи от стенки теплообменных труб к продукту a2, <shape id="_x0000_i1089" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image087.wmz» o:><img width=«73» height=«59» src=«dopb123360.zip» v:shapes="_x0000_i1089">:
<shape id="_x0000_i1090" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«28149.files/image088.wmz» o:><img width=«400» height=«60» src=«dopb123395.zip» v:shapes="_x0000_i1090"><shape id="_x0000_i1091" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image087.wmz» o:><img width=«73» height=«59» src=«dopb123360.zip» v:shapes="_x0000_i1091"> (2.13)
Термическое сопротивление стенки ( без учета термического сопротивления загрязнений) Rст, <shape id="_x0000_i1092" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image090.wmz» o:><img width=«73» height=«67» src=«dopb123396.zip» v:shapes="_x0000_i1092">:
Rст=<shape id="_x0000_i1093" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image092.wmz» o:><img width=«235» height=«67» src=«dopb123397.zip» v:shapes="_x0000_i1093"> <shape id="_x0000_i1094" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image094.wmz» o:><img width=«73» height=«67» src=«dopb123396.zip» v:shapes="_x0000_i1094">,[2]                      (2.14)
Общий коэффициент теплопередачи между средами К, <shape id="_x0000_i1097" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image087.wmz» o:><img width=«73» height=«59» src=«dopb123360.zip» v:shapes="_x0000_i1097"> (по формуле (1.7)):
<shape id="_x0000_i1098" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«28149.files/image095.wmz» o:><img width=«456» height=«79» src=«dopb123398.zip» v:shapes="_x0000_i1098"> <shape id="_x0000_i1099" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image087.wmz» o:><img width=«73» height=«59» src=«dopb123360.zip» v:shapes="_x0000_i1099">.
Тепловая нагрузка аппарата (количество тепла, которое передается через поверхность теплообмена от теплоносителя до продукта) Q, (Вт) (по формуле (1.4)):
Q=Gcпр(t2-t1)=2,8×4159(70-12)=675422 Вт.
Необходимая поверхность теплообмена F, (м2) (по формуле (1.1)):
<shape id="_x0000_i1100" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«28149.files/image097.wmz» o:><img width=«247» height=«56» src=«dopb123399.zip» v:shapes="_x0000_i1100">(м2).
Затрата теплоносителя (греющего пара) Gгр, <shape id="_x0000_i1101" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image099.wmz» o:><img width=«44» height=«48» src=«dopb123357.zip» v:shapes="_x0000_i1101">:
<shape id="_x0000_i1102" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«28149.files/image100.wmz» o:><img width=«413» height=«55» src=«dopb123400.zip» v:shapes="_x0000_i1102"><shape id="_x0000_i1103" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image102.wmz» o:><img width=«44» height=«48» src=«dopb123357.zip» v:shapes="_x0000_i1103">.   (2.15) [3]
2.2 Конструктивный расчет аппарата
Площадь сечения всего потока продукта (площадь сечения пучка труб) f, (м2):
<shape id="_x0000_i1104" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«28149.files/image103.wmz» o:><img width=«267» height=«56» src=«dopb123401.zip» v:shapes="_x0000_i1104">(м2),                          (2.16)
Количество труб n1 в трубном пучке:
<shape id="_x0000_i1105" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«28149.files/image105.wmz» o:><img width=«487» height=«65» src=«dopb123402.zip» v:shapes="_x0000_i1105">  (2.17)
принимается n1= 3 теплообменных трубы в каждом ходе по трубному пространству.
Уточнённое значение скорости движения продукта w, <shape id="_x0000_i1106" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image107.wmz» o:><img width=«35» height=«48» src=«dopb123403.zip» v:shapes="_x0000_i1106">:
<shape id="_x0000_i1107" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«28149.files/image109.wmz» o:><img width=«219» height=«64» src=«dopb123404.zip» v:shapes="_x0000_i1107">                                            
<shape id="_x0000_i1108" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image111.wmz» o:><img width=«312» height=«55» src=«dopb123405.zip» v:shapes="_x0000_i1108"><shape id="_x0000_i1109" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image107.wmz» o:><img width=«35» height=«48» src=«dopb123403.zip» v:shapes="_x0000_i1109">.               (2.18)
Расчетная длина одной трубки в трубном пучке L, (м):
<shape id="_x0000_i1110" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«28149.files/image113.wmz» o:><img width=«241» height=«56» src=«dopb123406.zip» v:shapes="_x0000_i1110">(м).                        (2.19)
Количество ходов теплообменника z:
<shape id="_x0000_i1111" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image115.wmz» o:><img width=«165» height=«52» src=«dopb123407.zip» v:shapes="_x0000_i1111">,                                      (2.20)
принимается z=4 хода по трубному пространству кожухотрубного теплообменника.
Необходимое количество теплообменных труб в трубной решетке n:
n=zn1=4×3=12 труб.                                                      (2.21)
Диаметр трубной решетки Dр, (мм):
<shape id="_x0000_i1112" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«28149.files/image117.wmz» o:><img width=«457» height=«61» src=«dopb123408.zip» v:shapes="_x0000_i1112">(мм),    (2.22) [4]
Внутренний диаметр кожуха теплообменника D, (мм):
D=t(b-1)+4d=59,4(5-1)+4×30=358 (мм),              (2.23)
принимается для изготовления кожуха теплообменника труба Æ360х5 мм.
Живое сечение межтрубного пространства fмт, (м2):
fмт=0,785((D-2s)2-nd2)=                                                                
=0,785((0,360-2×0,005)2-12×0,032)=87,68×10-3 (м2).       (2.24)
По уравнению объемных затрат V, <shape id="_x0000_i1113" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image119.wmz» o:><img width=«47» height=«59» src=«dopb123409.zip» v:shapes="_x0000_i1113">:
<shape id="_x0000_i1114" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image121.wmz» o:><img width=«116» height=«63» src=«dopb123410.zip» v:shapes="_x0000_i1114">,                                               (2.25)
определяются диаметры патрубков d, м, для рабочих сред:
<shape id="_x0000_i1115" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«28149.files/image123.wmz» o:><img width=«108» height=«63» src=«dopb123411.zip» v:shapes="_x0000_i1115">.                                              (2.26)
Диаметр патрубка для входа пара в аппарат, dп, (м):
<shape id="_x0000_i1116" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«28149.files/image125.wmz» o:><img width=«345» height=«65» src=«dopb123412.zip» v:shapes="_x0000_i1116">(м).
Диаметр патрубка для выхода конденсата пара, dк, (м):
<shape id="_x0000_i1117" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«28149.files/image127.wmz» o:><img width=«369» height=«65» src=«dopb123413.zip» v:shapes="_x0000_i1117">(м).
Диаметр патрубка для входа продукта в аппарат, dвх, (м):
<shape id="_x0000_i1118" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«28149.files/image129.wmz» o:><img width=«379» height=«63» src=«dopb123414.zip» v:shapes="_x0000_i1118">(м).
Диаметр патрубка для выхода продукта из аппарата, dвих, (м):
<shape id="_x0000_i1119" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«28149.files/image131.wmz» o:><img width=«399» height=«67» src=«dopb123415.zip» v:shapes="_x0000_i1119">(м).
2.3 Гидравлический расчет аппарата
Полное гидравлическое сопротивление теплообменного аппарата, DР (Па):
<shape id="_x0000_i1120" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«28149.files/image133.wmz» o:><img width=«444» height=«68» src=«dopb123416.zip» v:shapes="_x0000_i1120">   (2.27) [5]        
Для изотермического турбулентного движения в гидравлично — шероховатых трубах (соответственно /6/):
<shape id="_x0000_i1121" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image135.wmz» o:><img width=«240» height=«69» src=«dopb123417.zip» v:shapes="_x0000_i1121">                                                      
<shape id="_x0000_i1122" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«28149.files/image137.wmz» o:><img width=«436» height=«61» src=«dopb123418.zip» v:shapes="_x0000_i1122">     (2.28) [6]
Сумма коэффициентов местных сопротивлений xг в аппарате:
<shape id="_x0000_i1123" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«28149.files/image139.wmz» o:><img width=«249» height=«32» src=«dopb123419.zip» v:shapes="_x0000_i1123">
<shape id="_x0000_i1124" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image141.wmz» o:><img width=«249» height=«25» src=«dopb123420.zip» v:shapes="_x0000_i1124">,                          (2.29) [7]
<shape id="_x0000_i1125" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image143.wmz» o:><img width=«484» height=«51» src=«dopb123421.zip» v:shapes="_x0000_i1125">(Па) 
Мощность привода насоса N, (Вт), необходимая для перемещения продукта по трубному пространству теплообменного аппарата:
<shape id="_x0000_i1126" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«28149.files/image145.wmz» o:><img width=«73» height=«48» src=«dopb123422.zip» v:shapes="_x0000_i1126">(Вт)                                                          (2.30) [8]
V=<shape id="_x0000_i1127" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image147.wmz» o:><img width=«208» height=«56» src=«dopb123423.zip» v:shapes="_x0000_i1127"><shape id="_x0000_i1128" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image149.wmz» o:><img width=«51» height=«67» src=«dopb123424.zip» v:shapes="_x0000_i1128"> .                                     (2.31)
N=<shape id="_x0000_i1129" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image151.wmz» o:><img width=«216» height=«55» src=«dopb123425.zip» v:shapes="_x0000_i1129"> (Вт).
2.4 Расчеты на прочность
Допустимые напряжения при расчете по предельным нагрузкам емкостей и аппаратов, которые работают при статических одноразовых нагрузках, определяются согласно ГОСТ 14249-89.
Расчет на прочность гладкой цилиндрической обечайки кожуха, нагруженной внутренним избыточным давлением, проводится согласно ГОСТ 14249-89.
<shape id="_x0000_i1130" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image153.wmz» o:><img width=«233» height=«218» src=«dopb123426.zip» v:shapes="_x0000_i1130">
Рисунок 11 –
Расчетная схема обечайки кожуха теплообменника
Исполнительная толщина стенки обечайки s, (мм):
s³sр+с                                                                   (2.32) [9]
<shape id="_x0000_i1131" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image155.wmz» o:><img width=«368» height=«59» src=«dopb123427.zip» v:shapes="_x0000_i1131">(мм),              (2.33) [10]
с=с1+с2+с3                                                    (2.34) [11]
где с1=Пt=0,1×15=1,5 (мм),                                                    (2.35) [12]
с=1,5+0+0=1,5 (мм),
Исполнительная толщина стенки обечайки s, (мм):
s³sр+с=0,41+1,5=1,91 (мм).
Соответственно приведенным в ГСТУ 3-17-191-2000 значений минимальным толщинам стенок обечаек и днищ принимается s=5,0 мм.
Внутреннее избыточное давление, которое допускается [р], (МПа):
<shape id="_x0000_i1132" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image157.wmz» o:><img width=«413» height=«57» src=«dopb123428.zip» v:shapes="_x0000_i1132">(МПа)    (2.36)
Условие применения расчетных формул (для обечаек и труб при D (<metricconverter productid=«200 мм» w:st=«on»>200 мм):
<shape id="_x0000_i1133" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image159.wmz» o:><img width=«243» height=«44» src=«dopb123429.zip» v:shapes="_x0000_i1133">,                                               (2.37)
условие выполняется.
3 Расчеты и выбор вспомогательного оборудования.
3.1 Выбор насоса
В соответствии с технологической схемой участка пастеризации продукта для перекачивания продукта выбирается шесть центробежных насосов марки Х20/18 с параметрами: подача Q= 5,5×10-3<shape id="_x0000_i1134" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image161.wmz» o:><img width=«51» height=«67» src=«dopb123424.zip» v:shapes="_x0000_i1134">, напор Н= 10,5 (м), частота вращения вала n= 48,3 (с-1), коэффициент полезного действия hн=0,6, приводной электродвигатель типа АО2-31-2 мощностью Nн=3квт.
<imagedata src=«28149.files/image162.png» o:><img width=«254» height=«234» src=«dopb123430.zip» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1029">
      
      Рисунок 12 – Схема установления насоса
Выбранный насос разрешает достичь геометрической высоты подъема жидкости HГ£11 м с учетом потерь напора на преодоление гидравлического сопротивления теплообменного аппарата DР=84453 Па.
3.2 Расчет объема накопительного резервуара и уравнительного бака для пастеризованного продукта.
Номинальный объем емкости накопительного резервуара и уравнительного бака для исходного раствора пастеризованного продукта и конденсата:
<shape id="_x0000_i1137" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«28149.files/image164.wmz» o:><img width=«300» height=«56» src=«dopb123431.zip» v:shapes="_x0000_i1137">(м3),                    (3.1) [13]
Выбирается пять горизонтальных емкостных аппарата.
 

4 Новизна принятых конструктивных решений
Теплообменные аппараты составляют многочисленную группу теплосилового оборудования, занимая значительные производственные площади и превышая зачастую 50% стоимости общей комплектации в теплоэнергетике, химической, нефтеперерабатывающей и пищевой промышленности, и ряде других отраслей. Поэтому правильный выбор теплообменников представляется исключительно важной задачей.
К настоящему времени можно выделить два наиболее распространенных типа теплообменных аппаратов — кожухотрубные и пластинчатые.
Широко известные традиционные кожухотрубные аппараты, обладая рядом преимуществ, вместе с тем имеют и очень существенные недостатки. В частности — неблагоприятные массогабаритные характеристики, низкие показатели надежности. Эти аппараты почти всегда требуют применения грузоподъемного оборудования, предполагают наличие значительных свободных площадей и далеко не всегда могут быть смонтированы, а тем более заменены при ремонте без демонтажа конструкций здания. Применение в этих аппаратах латунных и гладкостенных труб дополняет неприглядную техническую характеристику. Латунь при определенных условиях (которые почти всегда создаются в теплообменниках, применяемых в отоплении и горячем водоснабжении) подвержена обесцинкованию даже в пресной воде. Цинк попадает в воду горячего водоснабжения, кроме того, происходит разрушение стенок труб.
Но даже и когда эти условия не создаются, усиливается влияние другого отрицательного фактора — образование накипи и иных отложений на стенках труб, что приводит к потере работоспособности аппаратов по критерию «тепловая эффективность».
Следует принять во внимание и достаточно высокие цены на эти аппараты вследствие использования большого количества цветного металла.
На сегодняшний день кожухотрубные теплообменники на порядок уступают пластинчатым теплообменникам.
Сравнение пластинчатых теплообменников с кожухотрубными теплообменниками (см. рис.13)
  Обычно кожухотрубные теплообменники эффективно используются при давлениях теплоносителя более 25 кгс/см2. Но при давлениях до 25 кгс/см2 пластинчатые теплообменники являются значительно более эффективными.
    продолжение
--PAGE_BREAK--