Смекни!
smekni.com

Проектирование горизонтального кожухотрубного теплообменного аппарата для подогрева продукта пер (стр. 3 из 4)

L к = lн + 2* L кам = 9 + 2*0,25 = 9,5м.

3.4. Габаритная длина теплообменника:

L т = L к + 0,1 = 9,5 + 0,1 = 9,6 м.

3.5. Расстояние от фланца до оси патрубка входа конденсатора,

принимаем = 0,15 м.

3.6. Диаметр окружности центров болтовых отверстий принимаем

Dб = Dв + 0,07 = 0,6 + 0,07 = 0,67 м

3.7. Наружный диаметр фланца корпуса принимаем:

Dф = Dб + 0,05 = 0,67 + 0,05 = 0,72 м.

3.8. Диаметр патрубков для бульона: (1) 3.42.

dр = 1,13
*ρ), где ω = 2 м/с – средняя скорость жидкости в нагнетательных проводах насосных установок. (1) т.3.3.

dр = 1,13
0,5/(970,2*2) = 0,018м.

Принимаем патрубки из стальной бесшовной горячекатаннойной трубы

По ГОСТ 8732-78 диаметром d 32*3 мм (1) т.22.

3.9. Диаметр патрубков для конденсата:

dкд = 1,13
*ρ) = 1,13
0,785/(968,5*1) = 0,032м,

где ω = 1 м/с – для конденсата греющего пара.

Принимаем трубы из стальной бесшовной горячекатаннойной трубы

По ГОСТ 8732-78 диаметром d 32*3 мм (1) т.22.

4. Гидравлический расчёт.

Гидравлический расчёт выполняют для определения потерь давления и затрат энергии на преодоление этих потерь, а также выбора средств для транспортировки теплоносителей при движении их через аппарат и все другие каналы (трубопроводы) установки.

4.1. Расчётная гидравлическая схема


Весь путь движения продукта делим на 3 участка.

4.2. Гидравлическое сопротивление трубопроводов подачи бульона из бака в теплообменник. Принимаем диаметр трубопровода d = 32*2,5мм. Внутренний диаметр трубопровода и эквивалентный диаметр:

dв = dэ = dн - 2* δст = 32 - 2*2,5 = 27 мм = 0,027 м.

Плотность бульона концентрацией Вн = 6% при начальной температуре

tнб = 140С:

Тн = 273 + tнб = 273 +14 = 287 К.

1/ρб = 10-2*((100 – Вн)/ ρв + Вс/ ρс + Вж/ ρж) 5(73)

ρв = 999,4 кг/м3 (4) т.3

ρс = 1016,4 кг/м3, (6) II. 129.

ρж = 1098 – 0,605* Тн = 1098 – 0,605*287 = 924,3 кг/м3.

1/р = 10-2((100 - 6)/ 999,4 + 4,5/ 1016,4 + 1,5/ 924,3) = 0,10005*10-3 м3/ кг

ρб = 999,5 кг/м3

Динамический коэффициент вязкости: (4) II. 12.

µ б = µ с(1 + 2,5φ) = 1,098*(1+2,5*0,06) = 1,263*10-3 Па*с.

Где µ с = 1,098 мПа*с – динамический коэффициент вязкости среды (3) т.VI.

Скорость бульона в трубопроводе:

ω б = Gн/0,785* d²в * ρб = 0,5/0,785*0,000441*659,63 = 2,19м/с

Критерий Рейнольдса:

Re б = ω б*dэ* ρб б = 2,19*0,027*659,63/1,263*10-3 = 30882˃10000 – развитое турбулентное течение.

Коэффициент трения: (1) 3.56.

λ = 1/(0,78*ln Re – 1,5)² = 0,023

Принимаем длину трубопроводов l = 3 м

Местные сопротивления:

Вход в трубопровод ξ1 = 1 (3) стр.26

Калено гладкое: R = 4d – 2 = ξ =1*2 = 2

Вентиль нормальный D25 мм – 2:

ξ = 6*2 = 12 (3) т. XIII

Сумма местных сопротивлений:

Σ ξ = 1+2+12 = 15

Полное гидравлическое сопротивление трубопровода: (1) 77.

4.3. Гидравлическое сопротивление трубопроводов подачи конденсата из сборного бака в теплообменник.

Диаметр трубопровода оставляем как и для бульона d = 32*2,5мм

dв = dэ = 0,027 м.

Длина трубопровода l = 3 м

Плотность конденсата при начальной температуре tнкд = 1380С (3) т.XXXIX, ρкд=927,9 кг/ м3

Динамический коэффициент вязкости конденсата

µ кд = 0,199*10-3 Па*с

Критерий Рейнольдса:

Re кд = ω кд*dэ* ρкд кд.

Скорость конденсата:

ω кд = Gкд/0,785* d²в * ρкд = 0,785/ 0,785*0,000441*927,9 = 2,45 м/с

Re кд = 2,45*0,027*927,9/0,000199 = 321741 ˃ 105 (1) стр. 78

Абсолютная средняя шероховатость труб ∆ = 0,1мм = 0,0001 м

Относительная шероховатость трубы:

е = ∆/ dэ = 4*10-3м

Коэффициент трения:

λ = 1/(0,78*ln(3,7/е))² = 0,035

Местные сопротивления:

Вход в трубопровод: ξ = 1

Вентиль нормальный D25 мм – 2: ξ = 6*2 = 12

Колено гладкое 90˚ : R = 4d – 3, ξ =1*3 = 3

Сумма местных сопротивлений:

Σ ξ = 1+3+12 = 16

Полное гидравлическое сопротивление трубопровода: (1) 77.

4.4. Гидравлическое сопротивление по линии бульона:

Коэффициент трения:

λ = 1/(0,78*ln Re – 1,5)² =0,17

Длина канала l = z* lн = 6,13*3 = 18,4 м.

Эквивалентный диаметр dв = dэ = 0,021 м

Местные сопротивления:

Входная и выходная камеры – 2:

ξ = 1,5*2 = 3

Вход в трубки и выход из них 12:

ξ = 1*12 = 12

Поворот на 180˚ через промежуточную камеру – 5:

ξ =2,5*5 = 12,5.

Вентиль нормальный Dу = 25 мм – 2:

ξ = 6*2=12

Сумма местных сопротивлений:

Σ ξ = 3 +12 + 12,5 + 12 = 39,5

Полное гидравлическое сопротивление по линии бульона:

4.5. Полное гидравлическое сопротивление по линии конденсата:

Коэффициент трения при Re = 18759:

λ = 1/(0,78*ln Re – 1,5)² =0,026

Длина канала l = L = 3м

Местные сопротивления:

Входная и выходные камеры

= 1,0*4=4 [3] стр.26

Вход в трубки и выход из них:

=1,0*6=6

Поворот на 180 через промежуточную камеру:

=2,5*5=12,5

Вход в межтрубное пространство под углом 90˚ к рабочему потоку - ξ = 1,5

Выход из межтрубного пространства под углом 90˚ - ξ = 1

Огибание перегородок, поддерживающих трубы:

Принимаем расстояние между перегородками l = 0,5 м

Число перегородок n = L/l - 1 = 3/0,5 - 1 = 5

ξ = 0,5*5 = 2,5

Вентиль нормальный Dу25 – 2

ξ = 6*2 = 12

Сумма местных сопротивлений:

Σ ξ = 4 + 6 + 12,5 + 1,5 + 1 + 2,5 + 12 = 39,5

Полное гидравлическое сопротивление по линии конденсата:

4.6. Гидравлическое сопротивление трубопроводов подачи бульона в выпарную установку.

Плотность бульона концентрацией Вн = 6% при конечной температуре

tбк = 94,53˚С

Тн = 273 + tбк = 367,53 К

1/ρб = 10-2*((100 – Вн)/ ρв + Вс/ ρс + Вж/ ρж) 5(73)

ρв = 960 кг/м3 (4) т.3

ρс = 1016,4 кг/м3, (6) II. 129.

ρж = 1098 – 0,605* Тн = 1098 – 0,605*367,53 = 875,64 кг/м3.

1/р = 10-2((100 - 6)/ 960 + 4,5/ 1016,4 + 1,5/ 875,64) = 0,00104063 м3/ кг

ρб = 961 кг/м3

Динамический коэффициент вязкости: (4) II – 12

µ б = µ с(1 + 2,5φ) = 0,345*(1+2,5*0,06) = 0,4*10-3 Па*с.

Где µ с = 0,345 мПа*с – динамический коэффициент вязкости среды (3) т.VI.

Скорость бульона в трубопроводе:

ω б = Gн/0,785* d²в * ρб = 0,5/0,785*0,000441*961 = 1,5 м/с

Критерий Рейнольдса:

Re б = ω б*dэ* ρб б = 1,5*0,027*961/0,4*10-3 = 97301˃10000 – развитое турбулентное течение.

Абсолютная средняя шероховатость новых стальных труб:

Δ = 0,1 мм = 0,0001 м

Относительная шероховатость трубы:

е = Δ/ dэ = 0,0001/0,027 = 4*10-3

Коэффициент трения: (1) 3.56.

λ = 1/(0,87*ln (3,7/ е))² = 0,028

Местные сопротивления:

Вентиль нормальный ξ = 6

Выход из трубы ξ = 1

Сумма местных сопротивлений:

Σ ξ = 1+6 = 7

Полное гидравлическое сопротивление трубопровода: (1) 77.

4.7. Принимаем геометрическую высоту подъёма жидкости Нг = 5 м (конструктивно).

Потеря давления, развиваемого насосом на подъём конденсата:

= ρкд * g * Нг = 927,9*9,81*5 = 45513 Па

Потеря давления, развиваемого насосом на подъём бульона:

= ρб * g * Нг = 987*9,81*5 = 48412 Па

4.8. Подбор насоса для подачи бульона:

Полный напор развиваемый насосом: (3) стр.91

=
+
+
+
= 27770 + 65132 +10930 + 48412 = 143244 Па