Расчет горизонтального бойлера- аккумулятора

Содержание
Введение
1 Задание на курсовой проект
2 Описание теплообменного аппарата
3 Тепловой и конструктивный расчеты
3.1 Определить число трубок
3.2 Определить расположение трубок в трубной решетке
3.3 Определить коэффициент теплопередачи
3.4 Определить площадь поверхности нагрева, размеры ее элементов и число ходов
3.5 Определить внутренний диаметр корпуса
3.6 Определить диаметры патрубков
4 Гидравлический расчет аппарата
4.1. Расчет линейного сопротивления трения
4.2 Расчет местных сопротивлений
4.3 Расчет коэффициентов местных сопротивлений
5 Механический расчет элементов конструкции теплообменного аппарата
5.1 Расчет корпуса аппарата
5.2 Расчет днищ и крышек
5.3 Расчет укрепления отверстий
5.4 Расчет термических напряжений
5.5 Расчет трубных решеток
5.6 Расчет фланцевых соединений
5.7 Расчет опор аппарата
5.8 Расчет на устойчивость
6 Расчет тепловой изоляции
6.1 Выбор материала тепловой изоляции
6.2 Расчет толщины основного слоя тепловой изоляции
7 Контрольно-измерительные и регулирующие приборы
8 Требования «Ростехнадзора»
Список используемой литературы

Расчетная толщина опорной плиты, м,, (59)где b – ширина поперечных ребер опоры (см. рис. 8), м;k2коэффициент, определяемый по рис. 10[12]в зависимости от отношенияb/a;σм – допускаемое напряжение материала опорной плиты, МПа.Фактическая толщина опорной плиты Sпф>10 мм.Расчетная толщина ребра 1 из условия прочности на изгиб и растяжение, м,, (60)где D – наружный диаметр корпуса аппарата, м;σ – допускаемое напряжение материала, МПа.Толщины ребер 1 и 2 проверяют на устойчивость от действия сжимающей нагрузки q, Н, приходящейся на единицу длины ребра, (61)где lоб – общая длина всех ребер в опоре, м:lоб= a(m-1)+bm;здесь m – число ребер на опоре.lоб= 0,25(2-1)+0,152=0,55 м;Расчетная толщина ребер, м, из условия устойчивости, (62)σкр – допускаемое напряжение на устойчивость, МПа,, (63)где σm– предел текучести материала, МПа:σ1 – критическое напряжение, МПа:, (64)где Е – модуль упругости материала ребер, МПа;Sp – большее из значений Sppи Spr;h2 – высота крайнего наружного ребра, м.Условие прочности опор при действии изгибающей силы Р2, (65)где h1 – высота среднего ребра опоры, м;W – момент сопротивления горизонтального сечения по ребрам у основания опоры, м3.=146 МН5.8 Расчет на устойчивостьЦель расчета на устойчивость корпуса аппарата – определение критического давления, при котором он может утратить свою цилиндрическую форму и стать эллиптическим или волнообразным.Критическая длина тонкостенной оболочки (66)где Dc– средний диаметр оболочки (корпуса или днища), м;S –толщина стенки оболочки, м.Критическое напряжение:Так как0,5Dc<L<Lкр (67)Критическое давление, МПа,(68)Допустимое с точки зрения устойчивости наружное давление, МПа, (69)Коэффициент η принимается меньшим из двух значений:η=0,7 или η=λ/(λ+1), где λ=σm/σкр.6 Расчет тепловой изоляции6.1 Выбор материала тепловой изоляцииВ соответствии с действующими нормативными документами (в частности, СНиП 41-03-2003) для теплоизоляции оборудования с температурой содержащихся в нем веществ в диапазоне от 20 до 300 °С следует применять материалы и изделия с плотностью не более 200 кг/м3 и коэффициентом теплопроводности в сухом состоянии не более 0,06 Вт/(м·К). 6.2 Расчет толщины основного слоя тепловой изоляцииВыбор конструкции и расчет толщинытепловой изоляции производится из условий соблюдения двух основных параметров: 1) допустимой температуры поверхности изоляции ; 2) допустимого теплового потока с неё[].По санитарным нормам температура поверхности изоляции оборудования, находящегося в закрытом помещении при температуре окружающей среды  = 25 0С не должна превышать величины = 45 0С.Для выполнения этого требования из условия равенства тепловых потоков со стороны теплоносителя к изолируемой стенке аппарата и теплового потока с поверхности изоляции в окружающую среду толщина основного стоя тепловой изоляции должна быть не менее, (70)где коэффициент теплопроводности основного слоя изоляции, выбираем пенополистирол, =0,05 Вт/мК, , температуры изолируемой стенки аппарата, поверхности изоляции и температура окружающей среды; коэффициент теплоотдачи с поверхности изоляции в окружающую среду.Теплопроводность при рассчитанной средней температуре определяется по справочным таблицам [3]:. (71)Принимаем толщину слоя изоляции 140 мм и проводим проверку полученной величины по допустимому тепловому потоку []=56 Вт/м2. Для этого рассчитывают тепловой поток с изолированной поверхности аппарата по формуле . (72)Так как полученный результат удовлетворяет условию , расчет считается законченным. Если величина расчетного теплового потока превышает допустимую, необходимо увеличить принятую толщину тепловой изоляции и повторить проверку по условию . 7 Контрольно-измерительные и регулирующие приборыДля управления работой и обеспечения безопасных условий эксплуатации аппараты в зависимости от назначения должны быть оснащены приборами для измерения давления, приборами для измерения температуры, предохранительными устройствами, указателями уровня жидкости.При испытании теплообменных аппаратов в эксплуатационных условиях обычно замеряются:температура воды на входе в аппарат;температура воды на выходе из аппарата;давление воды на входе в аппарат;давление воды на выходе из аппарата;расход воды через аппарат.Для производства замеров указанных величин теплообменный аппарат должен быть оснащен соответствующими измерительными приборами.Место установления, класс точности, шкала и частота поверки приборов определяется согласно Правилам.При необходимости контроля уровня жидкости в аппаратах, имеющих границу раздела сред, должны применяться указатели уровня.В теплообменном аппарате КИП являются термометры, манометры, измерительные диафрагмы. На всасывающей линии воды устанавливают приемный клапан и задвижку (для отключения насоса). Нанагнетательной – обратный клапан, регулирующую задвижку, а также вентиль залива насоса водой перед пуском, манометр.Шкала манометра выбирается таким образом, чтобы рабочее давление составляло 3/4 предела измерений данного манометра. Диаметр манометра должен быть не менее 100 мм при установке на высоте до 2 м от уровня пола. Температура в месте установки манометра не должна превышать 600С. Манометр устанавливается строго вертикально.Обратный клапан и манометр устанавливают за насосом на нагнетательной линии воды.Термометры устанавливают в специальные гильзы, которые расположены в штуцерах на входе и на выходе воды.При автоматическом управлении необходима установка манометров как прямого действия (на теплообменнике), так и непрямого действия (на пульте).Если манометр находиться на высоте 2-5 м от пола, где находиться теплообменный аппарат, то и диаметр манометра – 250 мм. Манометры итермометры допускаются к эксплуатации после прохождения технического освидетельствования.Для измерения температуры теплоносителей рассчитываемого теплообменного аппарата будут использоваться техническиертутные термометры ТТ с пределами измерения 0-300 0С (для пара) и 0-160 0С (для воды).Давление воды и пара будет измеряться манометрами типа МТ (механическими показывающими и самопишущими манометрами с одновитковой трубчатой пружиной) с пределами измерений , соответственно 0-1МПа и 0-1,6 МПа.Для измерения расхода теплоносителей будет использоваться диафрагма типа ДБ, Сигнал с диафрагмыидет на дифманометр ДСЭР (сильфонныйдифманометр).8 Требования «Ростехнадзора»Основные требования к кожухотрубчатым теплообменным аппаратам изложены в «Правилах устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением».Конструкция аппаратов должна обеспечивать надежность и безопасность эксплуатации в течение расчетного срока службы, указанного в паспорте, и предусматривать возможность проведения технического освидетельствования и ремонта. Для поддержания экономичной и безотказной работы теплообменных аппаратов необходим регулярный контроль за состоянием отдельных элементов оборудования, определение фактических показателей работы аппаратов и сопоставление их с нормативными, анализ причин ухудшения показателей работы иих оперативное устранение.Определение фактических значений эксплуатационных показателей эффективности работы аппаратов производится на основании данных гидравлических испытаний.Гидравлическому испытанию подлежат все аппараты после их изготовления.Пробное давлениеРпр при гидравлическом испытании определяется по формуле,гдеР расчетное давление, МПа (кгс/см2);[σ]20,t допускаемые напряжения для материала соответственно при +20°С и расчетной температуре t, МПа (кгс/см2),=1,25∙0,5∙=0,61 МПа.Испытание проводят чистой водой с температурой не ниже 5оС и не выше 40оС, которую закачивают с помощью гидравлического насоса в аппарат.Давление следует поднимать равномерно до достижения им значения пробного.Давление при гидравлическом испытании контролируется манометрами. После выдержки под пробным давлением давление снижают до расчетного, при котором производят визуальный осмотр наружной поверхности, разъемных и сварных соединений. Не допускается обстукивание аппарата во время испытаний. После проведения гидравлического испытания вода должна быть полностью удалена.Результаты испытаний считаются удовлетворительными, если во время их проведения отсутствуют: падение давления по манометру; пропуски испытательной среды (течь, потение, пузырьки воздуха или газа) в сварных соединениях и на основном металле; признаки разрыва; течи в разъемных соединениях; остаточные деформации.Корпус аппарата и его элементы, в которых при испытании выявлены дефекты, после их устранения подвергаются повторным гидравлическим испытаниям пробным давлением.Список используемой литературыСтандартные кожухотрубчатые теплообменные аппараты общего назначения (каталог). М.: ЦМНТИХимнефтемаш, 1988.Теплоэнергетика и теплотехника. В 4 кн. 3-е изд./под общ.ред. А.В.Клименко, В.М.Зорина. М.: Изд-во МЭИ, 1999.Теплообменники энергетических установок: учебник для вузов / К.Е.Аронсон [и др.]; под ред. Ю.М. Бродова. Екатеринбург: Сократ, 2002. 968 с.Подогреватели сетевой воды в системах теплоснабжения ТЭС и АЭС: учебное пособие / Ю.М.Бродов[и др.]; под ред. Ю.М.Бродова Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 1999. 38 с. Бакластов А.М. Проектирование, монтаж и эксплуатация тепломассообменных установок/А.М. Бакластов, В.А. Горбенко, П.Г.Удыма М.: Энергоиздат, 1981. 336 с.Лебедев П.Д. Теплоиспользующие установки промышленных предприятий (курсовоепроектирование)/П.Д. Лебедев, А.А. Щукин. М.: Энергия, 1970. 408 с.Теплообменники [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: http://www.mgn.ru/~dimka-info/1.htmПБ 03-576-03. Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением. М.:Госгортехнадзор РФ, 2003.Кутателадзе С.С. Справочник по теплопередаче/ С.С.Кутателадзе, В.М.Боришанский. М.: Госэнергоиздат, 1959. 414с.Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям/И.Е.Идельчик. М.: Машиностроение, 1975. 560 с.СНиП 41-03-2003. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. СПб.: Изд-во ДЕАН, 2004. 64 с.Кожухотрубчатые теплообменные аппараты: методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Тепломассообменноеодборудование промышленных предприятий» / сост. В.Г.Тупоногов, А.В.Мудреченко. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2007. 44 с.