Расчет и проектирование вертикального кожухотрубного теплообменника для пастеризации продукта (стр. 4 из 6)
Уточнённое значение скорости движения продукта w,
: 
. (2.18)Расчетная длина одной трубки в трубном пучке L, (м):
(м). (2.19)Количество ходов теплообменника z:
, (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):
(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-nd 2)=
=0,785((0,360-2×0,005)2-12×0,032)=87,68×10-3 (м2). (2.24)
По уравнению объемных затрат V,
: 
, (2.25)определяются диаметры патрубков d, м, для рабочих сред:
. (2.26)Диаметр патрубка для входа пара в аппарат, dп, (м):
(м).Диаметр патрубка для выхода конденсата пара, dк, (м):
(м).Диаметр патрубка для входа продукта в аппарат, dвх, (м):
(м).Диаметр патрубка для выхода продукта из аппарата, dвих, (м):
(м).2.3 Гидравлический расчет аппарата
Полное гидравлическое сопротивление теплообменного аппарата, DР (Па):
(2.27) [5]Для изотермического турбулентного движения в гидравлично - шероховатых трубах (соответственно /6/):
(2.28) [6]Сумма коэффициентов местных сопротивлений xг в аппарате:
, (2.29) [7] 
(Па)Мощность привода насоса N, (Вт), необходимая для перемещения продукта по трубному пространству теплообменного аппарата:
(Вт) (2.30) [8]V=
. (2.31)N=
(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.
 | |
| Рисунок 11 – | Расчетная схема обечайки кожуха теплообменника |
Исполнительная толщина стенки обечайки s, (мм):
s³sр+с (2.32) [9]
(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):
(МПа) (2.36)Условие применения расчетных формул (для обечаек и труб при D (200 мм):
, (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
, 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.  | |
| 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:
(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)