Расчет охладителя конденсата пара (стр. 8 из 12)
м. 
м.Определим конструктивность аппарата:
, 
условие соблюдается.5. Конструктивный расчет аппарата
Гидравлический расчет патрубков.
Определим внутренний диаметр патрубков.
Для определения внутреннего расчетного диаметра патрубка воспользуемся уравнением неразрывности (сплошности) потока:
,где
площадь поперечного сечения патрубка, по которому движется теплоноситель, м2; 
плотность теплоносителя в патрубке, кг/м3; 
м/с скорость теплоносителя в патрубке.Тогда площадь внутреннего поперечного сечения патрубка
находим по формуле: 
,Внутренний диаметр патрубка
определим по формуле: 
,Определим диаметр патрубка для греющего теплоносителя (если теплоноситель не меняет свое агрегатное состояние, то диаметры труб на входе и выходе равны):
м.Расчётный диаметр патрубка округляем до ближайшего стандартного значения. Принимаем трубы стальные прямошевные для прямых участков трубопроводов по табл. 20.9 [6]. Условный диаметр dу = 200 мм; наружный диаметр dн = 219 мм; толщина стенки трубы S = 6 мм, материал сталь 10Г2.
Определим диаметр патрубка для нагреваемого теплоносителя (если теплоноситель не меняет свое агрегатное состояние, то диаметры труб на входе и выходе равны):
м.Расчётный диаметр патрубка округляем до ближайшего стандартного значения. Принимаем трубы стальные прямошевные для прямых участков трубопроводов по табл. 20.9 [6]. Условный диаметр dу = 300 мм; наружный диаметр dн = 325 мм; толщина стенки трубы S = 8 мм, материал стальВСт3.
Подбор фланцев.
Стандартные фланцы принимаются по условному диаметру dy и давлению, и их размеры представлены в таблице 5.1. Патрубок с присоединенным к нему фланцем показан на рис. 5.1.
Размеры фланца выбираются по табл. 20.9 [6] (Тип а).
Таблица 5.1
| Фланцы | Dу,мм | Dн,мм | D,мм | D1,мм | Dб,мм | dб,мм | h,мм | числоболтов,шт. |
| Для патрубка конденсата пара | 200 | 219 | 290 | 232 | 255 | M16 | 22 | 8 |
| Для патрубка воды на ХВО | 300 | 325 | 435 | 365 | 395 | M20 | 24 | 12 |
Рис. 5.1. Фланец плоский приварной
Определение вылетов фланцевых штуцеров.
Каждый патрубок в зависимости от его размера имеет определённую длину вылета, которую назначаем по табл. 25.1 [6].
Для патрубка конденсата пара: l = 130 мм.
Для патрубка воды на ХВО: l = 140 мм.
Крепление труб в трубной решетке.
Соединение труб с трубной решеткой производим способом развальцовки с отбортовкой. Схема крепления труб в трубной решетке представлена на рис. 5.2.
Рис. 5.2. Развальцовка с отбортовкой труб в трубной решётке.
lв – высота вальцовки;
S-толщина трубной решётки;
hв–высота выступа;
dо–диаметр отверстия под трубку в решётке;
dн–наружный диаметр трубки;
В результате вальцевания вследствие осевого усилия, прикладываемого к, концу трубки специальным инструментом, происходит радиальная пластическая раздача трубки до прочноплотного соединения с решёткой. Отбортовка обеспечивает большую прочность по сравнению с простой развальцовкой, а, кроме того, обеспечивает плавный вход жидкости в трубки, в результате чего гидравлическое сопротивление уменьшается. Вальцевание бывает ручным и автоматическим.
Проверка патрубков на прочность.
Условие прочности:
Sприн>Sисп,
где Sприн – принятая толщина патрубка, мм;
Sисп – исполнительная толщина стенки штуцера, мм, определяемая по формуле:
Sисп=Sр+С, мм
где Sp– расчетная толщина стенки штуцера, определяемая по формуле:
,С – прибавка к расчетной толщине штуцера, определяемая по формуле:
С = C1 + С2=1+3 =4 мм.
,где t – время эксплуатации теплообменника, лет; t = 10 лет;
uк – скорость коррозии, мм/год, uк = 0,3 мм/год;
ммПатрубок для конденсата пара.
При температуре
°С, 
154,76 МПа из табл1.3 [7], тогда 
, ммВыбираем стандартную толщину листа из справочника [4] табл. 2.22:
Sисп=0,3+4=4,3 мм.
Т.к. Sприн = 6 мм, то Sисп < Sприн – условие прочности выполняется.
=S– ( 
)=6–4,3=1,7 ммПатрубок для конденсата пара.
При температуре
°С, 138,88 МПа из табл1.3 [7], тогда 
, ммSисп=0,7+4=4,7 мм.
Т.к. Sприн = 8 мм, то Sисп < Sприн – условие прочности выполняется.
=S– ( )=8–4,7=3,3 мм.Расчет толщины стенки цилиндрической обечайки.
Расчет допускаемых напряжений.
Для изготовления обечайки теплообменника выбираем сталь 10Г2 ГОСТ 1050–74.
Допускаемое напряжение [s], МПа вычисляем по формуле:
, МПагде s* – нормативное допускаемое напряжение, МПа; при расчетной температуре
tH = 143,62 s* = 154,76 МПа, по табл. 1.3. [7];
h – поправочный коэффициент; h= 1;
[s] = 154,76*1 =154,76 МПа.
Расчет толщины стенки обечайки.
Расчет выполняем по формуле:
,где Sp– расчетная толщина стенки обечайки, мм;
Рр – расчетное давление, МПа; Рр = P1= 0,4 МПа;
DBH– внутренний диаметр обечайки, мм; DВН = 800 мм;
j – коэффициент прочности сварных соединений; j = I.;
мм.Исполнительную толщину стенки обечайки определяем по формуле:
S = Sp + С, мм
где С – прибавка к расчетной толщине стенки, м, вычисляемая по формуле:
, ммгде C1 – прибавка для компенсации минусовых допусков на толщину листа, мм; С1 = 1 мм; С2=3 мм;
=1,03+1+3=5,03 ммВыбираем стандартную толщину листа из справочника [4] табл. 2.22: S=8 мм.
Расчет толщины стенки цилиндрической части водяной камеры
Используем сталь 10Г2 ГОСТ 1050–74
t = 35 °С
138,875 МПа Рраб=Р2=0,6МПа 
ммS=
=1,73+1+3+0,7=5,73 ммВыбираем стандартную толщину листа из справочника [4] табл. 2.22:
S=8 мм. Длину выбираем исходя из формулы:
,где
ширина укрепляемой зоны 
мм 
мм.Расчет фланцев для обечайки
В качестве фланца проектируемого аппарата выбираем фланец плоский приварной. Материал фланца: сталь 20. Базовые размеры выбранных фланцев сведены в таблицы 5.2 Эскиз фланцев для аппаратов с указанием базовых размеров представлен на рисунке 5.2
Таблица 5.2 Базовые размеры плоского приварного фланца для аппарата
| Dвн, мм | D, мм | DБ, мм | D1, мм | dБ, мм | z, штук | h, мм |
| 800 | 930 | 880 | 850 | М20 | 24 | 28 |
