ТЕПЛОВОЙ И КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТЫ
3.1.Расход греющего теплоносителя: кг/час = 22,2 кг/с или м3/час = 0,0236 м3/c 3.2 . Производительность подогревателя: КВт = 5600.103 ккал/час
3.3.Расход воды, нагреваемой в межтрубном пространстве: кг/час = 15,54 кг/с или м3/час = 0,016 м3/с
3.4.Скорость теплоносителя в трубном пространстве: Задаем в первом приближении w1=1м/с. 3.5. Площадь проходного сечения трубок : м2 3.6. Выбираем подогреватель по МВН-2050-62. Согласно ГОСТу он имеет: наружный диаметр корпуса 325 мм и внутренний 309 мм, число стальных трубок (размером 16*14 мм) n=151 шт., площадь проходного сечения трубок = 0,0204 м2, Площадь проходного сечения межтрубного пространства = 0,0446 м2 3.7. Скорость воды в трубках и в межтрубном пространстве: м/с м/с Так как скорость в межтрубном пространстве не соответствует принятым стандартам, то установим опоры-турбулизаторы, обеспечивая тем самым необходимую скорость ωмт = 1м/с.
3.8. Эквивалентный диаметр для межтрубного пространства: м 3.9. Средняя температура воды в трубках и между трубками: С при этой температуре температурный множитель, необходимый для дальнейших расчетов (по таблице А5Т = 3056) С (по таблице А5МТ = 2490) 3.10. Режим течения воды в трубках и межтрубном пространстве: При t = 120o C т = 0,252.10-6 м2/с – в трубках; При t = 70o C мт = 0,415.10-6 м2/с – в межтрубном пространстве. Reт = 60238; Reмт = 50120. Режимы течения турбулентные.
3.11. Коэффициенты теплоотдачи (для турбулентного режима течения воды): 8120 ккал/м2.ч.град 5402 ккал/м2.ч.град 3.12. Расчетный коэффициент теплопередачи: Коэффициент теплопроводности стали 39 ккал/м2.ч.град 1889 ккал/м2.ч.град Определяем по формуле для плоской стенки, так как ее толщина менее 2,5 мм. 3.13. Температурный напор: о С
3.14. Поверхность нагрева подогревателя: м2 3.15. Длина хода по трубкам: Средний диаметр трубок d = 0,5.(0,016+0,014) = 0,015 м. м.
3.16. Число секций (при длине одной секции l = 4,086 м): Принимаем 2 секции Уточненная поверхность нагрева подогревателя согласно технической характеристике выбранного аппарата составит: м2 3.17. Действительная длина хода воды в трубках и межтрубном пространстве: ; (при подсчете LМТ расстояние между патрубками входа и выхода сетевой воды, равное 3,5 мм , выбрано из конструктивных соображений). ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ 4.1.Коэффициенты гидравлического трения: Для трубок и межтрубного пространства определяем по формуле Альтшуля при k = 0,3.10-3 мм (для бесшовных стальных труб изготовления высшего качества): ;
4.2.Коэффициенты местных сопротивлений: Для потока воды в трубках, принимаем по таблице Вход в трубки …………….. 1,5 . 2 = 3 Выход из трубок …………. 1,5 . 2 = 3 Поворот в колене ………... 0,5 . 1 = 0,5 Суммарный коэффициент местных сопротивлений для потока воды в межтрубном пространстве определяется из выражения: Отношение сечений входного и выходного патрубка fМТ/fпатр = 1. 4.3.Потери давления: С учетом дополнительных потерь XСТ от шероховатости (для загрязненных стальных труб по таблице принимаем XСТ = 1,51): = мм.вод.ст Потери в межтрубном пространстве подсчитываются по аналогичной формуле, но лишь в том случае, когда сумма значений коэффициентов местных сопротивлений определена по указанной выше формуле, в противном случае расчет потерь значительно усложняется. Итак, = мм.вод.ст. МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ 5.1.Расчет корпуса аппарата: Корпус изготовлен из стали типа Ст-3; коэффициент прочности сварных швов - ; допускаемое напряжение для марки стали Ст-3 - [s] =142,7 МПа; труба, служащая для изготовления корпуса бесшовная горячекатаная по ГОСТ 8732-58. 5.1.1.Определение толщины стенки корпуса: где P = 0,8 МПа – расчетное давление; [s] = 134,3 МПа – допускаемое напряжение для марки стали Ст-3; jр = 0,9 – расчетныйкоэффициент прочности сварных швов; С = 4 мм – прибавка к расчетной толщине стенки; h = 1 – коэффициент, учитывающий класс аппарата; 5.1.2.Напряжение при гидравлическом испытании аппарата: следовательно принимаем Sф = 6мм. 5.1.3.Максимально допустимое избыточное давление среды в аппарате: ; 5.2.Проверка на прочность латунных трубок: Трубки изготовлены из латуни Л68 ГОСТ 494-52; dнар=16мм; толщина s = 1мм; допускаемое напряжение sдоп = 4,5 кг/мм2; на минусовой технологический допуск и коррозию добавить величину С = 0,5мм. 5.2.1.Определение необходимой толщины стенки трубок: 5.3.Расчет термических напряжений и относительных удлинений материалов трубок и корпуса: Т.е. корпус аппарата термических напряжений не выдержит, поэтому необходим защита от относительных удлинений в виде температурной компенсации. Для этого установим линзовые компенсаторы. 5.4.Расчет трубных решеток: Рассчитаем на прочность трубные доски, имеющие жесткую конструкцию, одинаковые по форме, закреплению и размерам.
где: D = 309мм – диаметр трубной доски, на которой распространяется давление; К = 0,162 – коэффициент; P = 15кг/см2 – перепад давлений по сторонам трубной доски; n = 151 – число труб в трубной доске; sдоп = 14кг/см2 – допустимое напряжение для стали Ст3 при t = 20-200о С С = 2мм – величина, принимаемая на коррозию (принимаем по 1мм на каждую сторону); j - коэффициент ослабления решетки отверстиями. j = ; где b – расстояние между осями труб. 5.4.1.Проверка на надежность развальцовки труб в стальной трубной доске: По конструктивным соображениям принимаем толщину трубной доски равной толщине приварного фланца по ГОСТ 1255-54, так как они выполняются вместе. Определим, выполнено ли условие надежности вальцовочного соединения по сечению мостика между отверстиями. Площадь мостика должна быть ≥ минимально допустимой. fmin = 4,8dн = 4,8.16 = 77мм2 f = S.5 = 24,2.5 = 121мм2 fmin ≤ f => условие надежности выполнено. 5.4.2.Проверка прочности конического перехода: ; Переход имеет продольный сварной шов, выполненный сваркой под флюсом с одной стороны, поэтому . Из конструктивных и технологических соображений принимаем S1 = 8мм 5.5.Расчет фланцевых соединений. 5.5.1.Выбор типа фланца: Выбираем тип фланца плоский приварной; Толщина стенки S = 8мм; Диаметр фланца D = Dвн = 325мм; Толщина цилиндрической части фланца S1 = S + C = 8 + 8 = 16мм; Толщина тарелки фланца: ;
5.5.2.Выбор и расчет шпилек: Выбираем шпильки, изготовленные из стали марки 20К. Рабочая температура шпильки – tш = 155о С; допускаемое напряжение при рабочей температуре
Номинальный диаметр шпилек: dош = 23мм; соответственно рекомендуемый тип шпилек М20 (dо = 0,023м; l = 0,035м)
lш = 5.0,023 = 0,115м.
; где: Dб – диаметр болтовой окружности шпильки; Dб = Dнп + dо + 0,01 = 0,381 + 0,023 + 0,01 = 0,414м = 414мм; Dнп – наружный диаметр прокладки; Dнп = D + 2S + 2bо + 2u = 325 + 2.6 + 2.12 + 2.8 = 381мм; u – расстояние от внутренней кромки фланца до внутренней кромки прокладки; u = 2.δ = 2.4 = 8мм; δ = 4мм – толщина прокладки; S = 6мм – толщина стенки корпуса; bо = 12мм – ширина прокладки. Конструктивно задано 12 шпилек, следовательно количество шпилек Zp = 12 шт удовлетворяет расчетным условиям.
5.5.3.Проверка выполнения условия прочности для шпилек: Минимальное усилие R на прокладку, необходимое для сохранения ее плотности при рабочих условиях: ; где: Dрп = Dнп - bо = 0,365 - 0,012 = 0,353мм – расчетный диаметр прокладки; b = - эффективная ширина прокладки; q = mxP = 1,50 . 1,375 . 2,2 = 4,54МПа – удельное давление на прокладку в рабочих условиях; (коэффициенты m и x выбираются по таблице).
Fp = R + Q = 0,191 + 0,215 = 0,406МН
; где: ; Следовательно рассчитанное количество шпилек удовлетворяет прочностным условиям. 5.5.4.Расчет изгибающего момента от усилий, действующих в рабочем состоянии: По таблицам определяем параметры фланцев (в зависимости от размера шпилек): dо = 23мм; е = 35мм; а = 10мм; 2а1 = 6мм. Наружный диаметр фланца: Dнф1 = Dб + е + 2а1 = 414 + 35 + 6 = 455мм. Рассчитаем плечи моментов сил, действующих на фланцы. •усилие от давления в корпусе: •усилие на прокладку: •усилие внутренний участок тарелки фланца: Изгибающий момент от усилий: =
dor = 0,5 . do = 0,5 . 0,023 = 0,0115м = 11,5мм
РАСЧЕТ ОПОР АППАРАТА Так как аппарат горизонтальный, то его установку производим на две седловые опоры. Вертикальная сила Q (реакция опоры): - максимальный вес аппарата;
где k1 – коэффициент, определяемый по аппроксимирующей зависимости; ; где δ = 240о – угол охвата корпуса аппарата опорой;
где σфунд = 10МПа – допускаемое напряжение сжатия для бетона марки 500;
где b = 0,082м – ширина поперечных ребер опоры; σм = 148МПа – допускаемое напряжение материала одной плиты; а = 0,140м – расстояние между поперечными ребрами опоры; b/а = 0,082/0,140 = 0,59; k2 = 0,28 – коэффициент, определяемый в зависимости от соотношения b/а;
где - общая длина всех ребер на опоре;
где σкр = min(σm/3; σ1/5);
Критическая длина тонкостенной оболочки: ; где Dc – средний диаметр оболочки (корпуса); S – толщина стенки оболочки;
; ; соответственно (принимаем меньшее из двух значений 0,897 и 0,7) – принимаем η = 0,7.
Популярное: Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация... Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (385)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |