Проверочный расчёт деталей и сборочных единиц.

Производим проверочный расчёт стенки трубы змеевика для горячего водоснабжения.

Исходные данные:

D_{тр.зм.нар} = 21 мм—наружный диаметр змеевика;

D_{тр.зм.вн} = 15 мм—внутренний диаметр змеевика;

Материал трубы—медь марки М3.

σ_т^t = 30 ÷ 120 МПа; принимаем σ_т^t = 30 МПа—предел текучести материала.

Р = 600 кПа = 0.6 МПа.

Решение.

Толщину стенки трубы определяют по действительным нормальным напряжениям. Для бесшовной медной трубы толщина стенки определяется по формуле:

h =  ;

где Р—давление в трубопроводе; Р = 0.6 МПа (тех.характеристика).

[σ]—допустимое напряжение с учётом коэффициента запаса прочности, мех. характеристик и рабочей температуры.

n_т = 1.5 – коэффициента запаса прочности для трубы.

Расчёт ведется, исходя из, что tº= 20 ÷ 700 ºC.

[σ]

С₁= 0.866 мм = 0.866 × 10³ м.—добавочная величина на коррозию и на минусовой допуск на толщину стенки.

h =

Определяем действительную толщину стенки трубы змеевика по формуле:

h_д = (D_{тр.зм.нар}- D_{тр.зм.вн})/2 = (21-15)/2 = 3 мм

h< h_д    1.2 мм < 3 мм  (условие выполняется)

Ответ: Действительная толщина стенки больше расчётной, значит труба змеевика из марки М3 выдержит номинальное давление воды в трубопроводе Р = 0.6 МПа.

Повышение технического уровня аппарата (модернизация).

Под модернизацией оборудования понимают внесение конструкцию машины изменений, которые повышают их технический уровень и производительность, а некоторых случаях и долговечность.

Экономически целесообразно производить модернизацию только тогда, когда затраты окупаются в течении 2—3 лет, производительность машины повышается не меньше чем на 20—30 % и машина будет эксплуатироваться не менее 5-ти лет.

Примеры модернизации технологического оборудования с целью сокращения основного времени, изменение технологических возможностей оборудования и автоматизации его.

В курсовом проекте предлагается увеличить расход воды для горячего водоснабжения за счет увеличения длины змеевика с 6 до 9 м

Конструктивно это возможно.

Изгиб трубы змеевика произвести не только в горизонтальной плоскости, но и вертикальной. Змеевик будет сложной конфигурации, при этом увеличится площадь теплообмена.

F_мод = π×D_{тр.зм.вн}×l_зм^мод = 3.14×15×10³×9 = 0.42 м²

Определяем теплу теплообменника модернизированного змеевика

t₁ = t₂ – =

X —толщина стенки

X = D_тр.зм.^нар - D_.зм.^вн = 21- 15= 6 мм = 6×10^-3м

Q_c = [(45 -15)×0.42×0.63]/6×10^{-3 =} 13230 Вт = 13.2 кВт

 Определяем расход горячей воды

Q_c = G_c^мод× С×(t₂ – t₁);

G_c^мод =  кг/с

 Определяем часовой расход горячей воды

G_ч^мод = G_с^мод× 3600 = 0.104× 3600 = 374.4 кг/ч

Вывод: Производительность модернизированного аппарата по горячему водоснабжению составила G_ч^мод = 374.4 кг/ч.