Диаметры условного прохода штуцеров

Для D=800 мм и z=2 условный диаметр штуцера dу =200 мм.

Скорость воды в штуцерах

Wш=Gв/(ρ·0,785·dу²);

Wш=21,6/(970·0,785·0,15²)=1,26 м/с.

Скорость воды в штуцерах больше скорости в трубах, поэтому потери давления для входа в аппарат и выхода из аппарата находим по скорости в штуцерах Wш, а потери давления при входе в трубы и выходе из них и при повороте из одного хода в другой - по скорости в трубах. Тогда

∆Р1= ζ1·n1·(Wш²/2)·ρ; (32)

где ζ 1=1,5 – коэффициент местного сопротивления при входе в аппарат и выходе из него;

n1=2 – число штуцеров.

∆Р1= 1,5·4·(1,26²/2)·970=4622 Па.

∆Р2= ζ2·n2·(W²/2)·ρ; (33)

где ζ2=1 – коэффициент местного сопротивления при входе в трубы и выходе из ним;

n2=12 – число входов в трубы и выходов из труб.

∆Р2= 1·12·(0,99²/2)·970=5704 Па.

где ζ3=2,5 – коэффициент местного сопротивления при повороте потока на 180˚;

n3=5 – число поворотов.

∆Р3= 2,5·5·(0,99²/2)·970=5940 Па.

Общее гидравлического сопротивление трубного пространства теплообменника:

∆Р=∆Ртр+∆Р1+∆Р2+∆Р3; (35)

В данной части курсового проекта приведены расчеты на прочность отдельных узлов и деталей выбранного конденсатора с целью определения их размеров.

Расчету на прочность предшествует выбор конструкции материала в зависимости от необходимой химической стойкости, дефицитности и стоимости материала и других факторов.

Исходя из этих параметров выбрана марка стали ст20. Ее основные характеристики приведены в табл.6.1.[1]

Толщину рассчитывают:

где Dн – наружный диаметр обечайки;

δд – допускаемое напряжение на растяжение для материала обечайки, МПа;

φ – коэффициент, учитывающий ослабление обечайки из-за сварного шва и наличия неукрепленных отверстий, φ=0,9[1].

см – прибавка толщины, см=1 мм.

; (37)

=161,6·10⁶ Н/м²;

=166,6·10⁶ Н/м².

Первое значение, как меньшее, является расчетным.

Проверим равенство

=> величиной Р в формуле 36 можно пренебречь.

=3,1·10^-3, толщина значительно меньше допустимой, принимаем s=10 мм.
6.2. Расчет трубной решетки
Одним из основных элементов кожухотрубчатых теплообменных аппаратов являются трубные решетки. Они представляют собой перегородки, в которых закрепляются трубы и которыми трубное пространство отделяется от межтрубного. При конструировании теплообменного аппарата одновременно с проведением теплотехнического расчета необходимо выбрать способ размещения и крепления труб в трубной решетке, конструкцию трубной решетки и рассчитать ее толщину. Наиболее рационально по плотности упаковки труб размещение их по вершинам равносторонних треугольников.

Крепление труб в трубных решетках осуществляется сваркой, пайкой или развальцовкой. Минимальный шаг между трубами рекомендуется принимать в зависимости от диаметра труб dн:

t≥1,3dн+5 мм; (38)

Рассчет толщины трубной решетки зависит от ее конструкции и от конструктивной схемы аппарата.

Наиболее распространенные конструкция трубных решеток изображеа на рис.5.1.

Рис. 6.1. Выбранная конструкция трубных решеток.

Толщина трубной решетки данного типа определяется по формуле (39):

; (39)

.

В виду малой расчетной толщины принимаем sp=10 мм (0,01 м).

Руководствуясь известными значениями внутреннего диаметра Dв=800мм обечайки, толщиной днища s=10мм, выбираем крышку эллиптическую отбортованную стальную с внутренними базовыми диаметрами (ГОСТ 6533-53)[2]. Основные конструктивные характеристики данного вида крышки приведены в табл. 7.2.