Расчет пароводяного подогревателя (стр. 6 из 6)
tк=175-85=90 0С,
tт=175-20=155 0С,
γ=(0,74 155-0,74 90)=44.171,
ρ=
=5.52,К=
=9228.37 
, 
Рр=(0,6+0,4 0,74+0,6 0,0002)0,59 106=2.386 МПа,
Рр=(0,6+0,4 0,74+0,0002)0,21 106=908331.35 Па,
3.10 Определяем толщину трубной решетки
, мм.δр=
=7.89 мм,3.11 Определяем толщину трубной решетки из условия прочности на изгиб
, м,где D0 - диаметр окружности, на которую опирается трубная доска, м;
Рр - расчетное давление, Па;
Ψ - коэффициент, зависящий от формы и споcоба крепления трубной доски;
φ - коэффициент, учитывающий ослабление трубной решетки;
С - поправка на минусовые допуски проката, коррозию и т.д., м.
При расчетном давлении, действующем со стороны крышки, в качестве Dо принимается внутренний диаметр корпуса, поэтому Dо=Dвн, м.
В данном подогревателе используем круглые трубные доски, I не подкрепленные анкерными связями, следовательно, Ψ = 0,5.
Вычисляем коэффициент, учитывающий ослабление трубной доски,
,где Dн - наружный диаметр кожуха, м;
N1 - наибольшее количество трубок в одном ряду, шт.;
d0 - диаметр отверстия под трубку в трубной доске, м,
d0=dн+0,0008, м.
3.12 Определяем наибольшее количество трубок в одном ряду
, шт.,N1=
=15.71 шт.,d0=0,029+0,0008=0,0298 м,
φ=
=0,2434,=7,89 мм,
δр=где К - кольцевой зазор между крайними трубками и корпусом аппарата, м;
S - шаг между трубками, м.
Производим определение толщины трубной решетки, исходя из условия надежности развальцовки:
, м,где q - допускаемое напряжение на вырывание трубок из решетки, МПа;
Ртр - осевое усилие в наиболее нагруженной трубке, Н;
dн - наружный диаметр трубок, м.Для трубок, завальцованных с отбортовкой, q= 40 МПа.
δр=0,0158≥
,3.13 Определяем осевое усилие в наиболее нагруженной трубке
, Н,где δТ - толщина трубки, м; а σ- напряжение изгиба в трубной решетке, МПа.
Ртр=128 106 3,14(0,029-0,001)0,001=11259.47 Н,
3.14 Расчет фланцевых соединений и болтов.
3.14.1 Определяем полное усилие, действующее на все болты фланцевого соединения,
Q=P+Pупл , Н ,
где Р - сила внутреннего давления среды на площадь, Н;
Рупл - сила, необходимая для обеспечения плотности соединения при давлении рабочей среды, Н.
, Н,где Dпр - средняя линия прокладки, м;
Рс - сила внутреннего давления среды на площадь, Па.
3.14.2 Определяем среднюю линию прокладки
Dпр=0,5(Dн-Dв) , м,
где Dн и Dв - наружный и внутренний диаметры прокладки соответственно, м.
Dпр=0,5(0,60157-0,6)=0,618 м,
Р=0,785 0,00082 0,6 106=170983.5 Н,
3.14.3 Определяем силу, необходимую для обеспечения плотности соединения,
, Н,где q - расчетное удельное давление на единицу площади прокладки, Па;
Fпр - площадь прокладки, м2.
3.14.4 Вычисляем площадь прокладки
, м2.Fпр=0,785(0,601572-0,62)=0,599943 м2,
Рупл=15,9 106 0,0015=9539 103 Н,
Q=376,8+23545,9=9710 к Н.
Расчетная нагрузка не должна вызывать повреждение прокладки или превосходить ее прочность, поэтому следует соблюдать условие
.Q=23922,7≤15,9 106 0,0015.
3.14.5 Определяем диаметр болта
, м,где Q - полное усилие на все болты, Н;
Dпр - средняя линия прокладки, м;
ŋ - поправочный коэффициент (ŋ = 0,8÷0,9);
σт – предел текучести материалов болтов при рабочей температуре (для стали марки 20 σт = 245 МПа), Па.
dБ=
=0,0925м3.14.5 Вычисляем количество болтов во фланцевом соединении
, шт.,где L - общая длина окружности, на которой расположены центры болтов, мм;
tб - шаг между болтами, мм.
Из конструктивных соображений шаг между болтами принимают в пределах 2,5÷5 диаметров болтов:
tб = (2,5÷5)dб, мм.
3.14.6 Определяем длину окружности, на которой расположены центры болтов,
L=π(Dвн+δк+dб+К) , мм,
где δК-толщина стенки кожуха, мм;
К - монтажный зазор (К=25÷ЗО мм), мм;
dб - диаметр болтов, мм; Dвн - внутренний диаметр корпуса, мм.
L=3,14(0,6+0,00157+4464,9+0,01)=80.77 мм,
tБ=2,5 4464,9=0.4526 мм,
Z=
=174.6 шт.,3.14.7 Определяем расчетное усилие на болт
, Н.РБ=
=55609.4 Н.3.14.8 Определяем толщину приварного фланца
, м.где r0 - радиус окружности расположения болтов, м;
r- внутренний радиус корпуса, м;
σдоп = 230 - допускаемое напряжение на изгиб, МПа;
а = 0,6 - для фланцев, подверженных изгибу.
3.14.9 Определяем радиус окружности расположения болтов
r0=(Dвн+δк+dб+К)0,5,м.
r0=(0,6+0,00157+4464,9+0,01)0,5=2232,76 м,
h=
=36.73 м.Обобщение результатов механического расчета:
1.Толщина стенок кожуха и днища – δ=15,3мм.
2.Параметры трубной решетки:
расчетное давление –Р=919653.8 МПа;
толщина –δ=7,89 мм.
4. Характеристики фланцевого соединения:
количество болтов – Z=174шт.;
расчетное усилие на болт –P=55,6кН;
диаметр болтов - d=9 мм;
высота фланца - h=36,7мм.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
В данном курсовом проекте произведен расчет кожухотрубчатого теплообменного аппарата. По начальным данным в задании были произведены расчеты его размеров (Dв=617.4 мм), входных и выходных патрубков.Расчитан расход пара на обогрев воды Dп=8,13
. В результате пересчёта, при длине трубок 4м, получен 2-х ходовой теплообменник. Толщина кожуха такого теплообменника составила 4мм.Количество труб для прогрева с расходом воды Gв=0,0567 
получено 187шт.Мощность насоса N=528.37 кВт.Кожухотрубный рекуперативный аппарат двухходовой (противоточный).
Рис.1
Изменения температуры теплоносителей в пароводяном подогревателе.
Рис.2.
