Расчет кожухотрубного теплообменника (стр. 4 из 6)
По данным [1 табл.1.7] допускаемая разность температур кожуха и труб (не требующая установки компенсирующего устройства) при давлении Рy 
1,6 МПа составляет 60 оС.
Для рассматриваемого теплообменного аппарата температура стенки трубок
0С.(см. подраздел 1.7), а минимальная температура кожуха может быть принята равной температуре пара, т.е. tст (к) = 133 оС.
Разность температур кожуха и трубок
0С,следовательно, установка компенсирующего устройства не требуется.
2.7 Опоры аппарата
Химические аппараты устанавливают на фундаменты или специальные несущие конструкции при помощи опор. Тип опоры выбирают в зависимости от конструкции оборудования, нагрузки и способа установки. При установке вертикальных аппаратов широко применяются лапы на полу или на фундаментах. При наличии нижних опор аппарат устанавливают на три или четыре точки, при подвеске между перекрытиями – на три лапы и более.
Расчетную нагрузку, воспринимаемую опорой аппарата, определяют по максимальной силе тяжести его в условиях эксплуатации или гидравлического испытания (при заполнении аппарата водой) с учетом возможных дополнительных внешних нагрузок от силы тяжести трубопроводов, арматуры и т. д. Вес аппарата (с жидкостью) делится на число "лап", и по допустимой нагрузке на опору выбирают ее основные размеры по [1, табл. 2.13].
Принимаем число лап равным 3, а допустимую нагрузку равную 4000 Н.По [1, табл. 2.13] выбираем основные размеры опор вертикального аппарата при допустимой нагрузке 4000 Н: a=75 мм, a1=95 мм, b=95 мм, с=20 мм, c1=50 мм, h=140 мм, h1=10 мм, S1=5 мм, k=15 мм, k1=25 мм, d=12 мм.
Рис. 12 Опора вертикального аппарата
3. Гидравлический расчет
Цель гидравлического расчета – определение величины сопротивлений различных участков трубопроводов и теплообменника и подбор насоса, обеспечивающего заданную подачу и рассчитанный напор при перекачке воды.
Теплоносители должны подаваться в теплообменный аппарат под некоторым избыточным давлением для того, чтобы преодолеть гидравлическое сопротивление аппарата и системы технологических трубопроводов за аппаратом, переместить теплоноситель из одной точки пространства в другую (например, поднять его) и иметь возможность сообщить ему дополнительную скорость. При этом теплоноситель должен обладать достаточной энергией в заданной точке технологической схемы.
Потери энергии жидкостью и газами при их движении, обусловленные внутренним трением, определяют величину гидравлического сопротиления [1, с. 79].
3.1 Расчет гидравлических сопротивлений трубопроводов и аппаратов, включенных в них
Теплообменные аппараты включаются в трубопроводы, входящие в состав насосных установок, образующих технологические схемы различных пищевых или химических отраслей промышленности. Расчету принадлежит схема насосной установки, предлагаемая в задании на проектировании.
Различают два вида гидравлических сопротивлений (потерь напора): сопротивление трения и местные сопротивления:
и 
. Для расчета потерь напора по длине пользуются формулой Дарси-Вейсбаха [2]:
,где
- гидравлический коэффициент трения; 
- длина трубопровода, по которому протекает теплоноситель, м;d – диаметр трубопровода, м;
- скоростной напор,м.Для расчета потерь напора в местных сопротивлениях применяют формулу Вейсбаха:
,где
- коэффициент местных сопротивлений; - скоростной напор за местным сопротивлением.3.1.1 Разбивка трубопровода насосной установки на участки:
Гидравлическому расчету подлежит схема, представленная на рис. 12.
Рис. 12 – Схема насосной установки
1 –емкость; 2 – насос; 3 – теплообменник; 5 – стерилизуемый аппарат.
Трубопровод состоит из всасывающей и напорной линий. Всасывающая линия – трубопровод от нижней части емкости до насоса. Напорная линия – участок трубопровода от насоса до теплообменника, теплообменник 3, участок от теплообменника 3 до стерилизуемого аппарата 4.
3.1.2 Определение геометрических характеристик участков трубопровода, скоростей и режимов движения в них теплоносителя
Диаметры всасывающего и напорного трубопроводов определим из уравнения расхода (12), принимая по [1, табл. 1.4] скорость во всасывающем трубопроводе
м/с, а в напорном – 
м/с. 
м.По ГОСТ 8732-78 [4, таб. 2.34] выбираем трубу для всасывающего трубопровода диаметром 70 мм.
Скорость движения воды на всасывающем участке трубопровода:
м/с,а режим движения
– турбулентный, так как Re>104 [6, с.43].где
м2/с – кинематический коэффициент вязкости при t=140С.
мПо ГОСТ 8732-78 [4,таб. 2.34] выбираем трубу для напорного трубопровода диаметром 50 мм.
Скорость движения воды на напорном участке трубопровода
м/с.Режим движения воды на напорном участке трубопровода от насоса до теплообменника
– турбулентный, так как Re>104 [6, с. 43].Режим движения воды на напорном замкнутом участке трубопровода, включающего теплообменник и стерилизуемый аппарат.
- турбулентный, так как Re>104,где
м2/с - кинематическая вязкость воды при t = 92°С3.1.3 Расчет сопротивлений трубопроводов и аппаратов, включенных в них
Всасывающий участок трубопровода
При турбулентном режиме движения гидравлический коэффициент трения
может зависеть и от числа Рейнольдса, и от величины шероховатости трубы.Рассчитаем гидравлический коэффициент трения
для гидравлически гладких труб по формуле Блазиуса: 
. (14) 
.Проверим трубу на шероховатость, рассчитав толщину вязкого подслоя
и сравнив ее с величиной абсолютной шероховатости стальной бесшовной новой трубы: 
, 
м, 
, значит, труба гидравлически гладкая и 
. На всех остальных участках трубопровода будем считать трубы гидравлически гладкими.По формуле Дарси-Вейсбаха
, (15) 
м.Согласно схеме насосной установки (рис. 12) на всасывающей линии имеются следующие местные сопротивления: два плавных поворота на 90
– 
,[1, табл. 3.3]. Следовательно, 
, а по формуле Вейсбаха:
, (16)где
– коэффициент местных сопротивлений; 
– скоростной напор за местным сопротивлением. 
м.Суммарные потери напора на всасывающем участке трубопровода:
м.