Проектирование сетевого подогревателя

1 КОНСТРУКЦИЯ СЕТЕВЫХ ПОДОГРЕВАТЕЛЕЙ

Подогреватели сетевой воды выполняются двух типов: вертикальные (ПСВ) и горизонтальные (ПСГ).
Вертикальные сетевые подогреватели с площадью поверхности нагрева 90-500 м2 выполняются двух- или четырехходовыми с прямыми трубками диаметром 19 мм из латуни. Основными узлами этих аппаратов (рисунок 2) являются: корпус, трубная система, верхняя и нижняя (плавающая) водяные камеры.
Верхняя водяная камера крепится к фланцу верхней части обечайки корпуса. Она имеет патрубки для подвода и отвода сетевой воды и систему перегородок для создания необходимого числа ходов воды.
Верхняя трубная доска размещается между фланцами корпуса и водяной камеры. Нижние концы трубок поверхности нагрева закрепляются в нижней трубной доске, к которой присоединятся нижняя (плавающая) водяная камера. В нижней камере, как и в верхней, предусмотрены перегородки для создания необходимого числа ходов, а также выводы для опорожнения и отвода паровоздушной смеси.
Сетевая вода поступает в приемный отсек верхней водяной камеры. Для создания четырех ходов в верхней камере устанавливаются две взаимно перпендикулярные перегородки. Из приемного отсека вода попадает в трубки и в нижнюю (плавающую) камеру. Для создания четырех ходов в нижней камере устанавливается одна расположенная по диаметру перегородка. Из нижней камеры вода вновь поступает в трубки. Отвод сетевой воды производится из патрубка верхней водяной камеры.


Рисунок 2 - Вертикальный сетевой подогреватель:
1 - корпус; 2 - водяная камера; 3 - греющая секция; 4 - подвод пара; 5, 6 - подвод сетевой воды и отвод ее; 7- указатель уровня; 8- отвод конденсата; 9- опорожнение греющей секции; 10 - отвод паровоздушной смеси

Греющий пар омывает трубки снаружи. При этом для организации направленного потока трубная система имеет наружные перегородки. Образующийся на поверхности трубок конденсат пара стекает в нижнюю часть корпуса подогревателя. На линии отвода конденсата из подогревателя

устанавливается регулирующий клапан, получающий импульс от датчика,

1 Конструкция сетевых подогревателей

Подогреватели сетевой воды выполняются двух типов: вертикальные (ПСВ) и горизонтальные (ПСГ).
Вертикальные сетевые подогреватели с площадью поверхности нагрева 90-500 м2 выполняются двух- или четырехходовыми с прямыми трубками диаметром 19 мм из латуни. Основными узлами этих аппаратов (рисунок 2) являются: корпус, трубная система, верхняя и нижняя (плавающая) водяные камеры.
Верхняя водяная камера крепится к фланцу верхней части обечайки корпуса. Она имеет патрубки для подвода и отвода сетевой воды и систему перегородок для создания необходимого числа ходов воды.
Верхняя трубная доска размещается между фланцами корпуса и водяной камеры. Нижние концы трубок поверхности нагрева закрепляются в нижней трубной доске, к которой присоединятся нижняя (плавающая) водяная камера. В нижней камере, как и в верхней, предусмотрены перегородки для создания необходимого числа ходов, а также выводы для опорожнения и отвода паровоздушной смеси.
...

3 Тепловой и конструктивный расчет.

3.1 Ориентировочно по существующим конструкциям выбираем
Наружный диаметр трубок dнар=18×1 мм,
Внутренний диаметр трубок dвн=16 мм,
3.2 Выбираем из справочника оптимальную скорость теплоносителя внутри трубок ω0 = 2 м/с.
3.3 Определяем число трубок и уточним скорость.
Определим температуру насыщения воды при давлении греющего пара

Температура воды на выходе из подогревателя:

Температура воды на входе в подогреватель:

Температурный напор.
, где
0С
0С
Температурный напор:
0С
Найдем средние температуры теплоносителей.
0С
0С
0С- пленка конденсата
0С
Теплоемкость воды и ее плотность определяется по средней температуре из таблиц (при 111,7 0С):
св = 4,2 кДж/(кг∙К);
ρв = 947,7 кг/м3;
Расход воды Gв=120 кг/c

Число труб

Принимаем число трубок 288, уточняем скорость:

Расположение трубок в трубной решетке: по вершинам равностороннего треугольника.
Шаг между центрами трубок:
t = dн∙1,5=0,018∙1,5=0,027 м=27 мм

4 Гидравлический расчет.
Гидравлический расчет теплообменного аппарата сводится к определению потерь давления по тракту каждого теплоносителя от входа в аппарат до выхода из него.
Общее падение давления по тракту складывается из потерь давления в элементах аппарата: входных и выходных патрубках, камерах и коллекторах, в трубных пучках и т.п. Для удобства расчета все составляющие полной потери давления условно разделяют на сопротивление трения при проходе жидкости по линейным участкам тракта аппарата и местные сопротивления, обусловленные наличием в теплообменнике локальных препятствий, изменяющих направление, форму и скорость потока жидкости.
В общем виде полное сопротивление подсчитывается по формуле
,
где - сопротивление трения;
- местные сопротивления.
4.1 Расчет линейного сопротивления трения.
...

5.2 Расчет днищ и крышек.
Днища и крышки изготавливаются из того же металла, что и корпус аппарата. В теплообменных аппаратах чаще всего применяются эллиптические или сферические днища с отбортовкой для обеспечения качественной сварки с цилиндрической части корпуса или крышки.

Расчетная толщина стенки крышки, м, подверженной внутреннему давлению, определяется по формуле:
м
hв =0,25·0,530=0,1325 м - высота выпуклой части крышки, м;
k – коэффициент, ,
d – наибольший диаметр неукрепленного отверстия в крышке;
- коэффициент прочности сварного шва, ;
С – прибавка на коррозию, м.
Принятая толщина S=9 мм стенки крышки подлежит контрольной проверке на допустимые напряжения при гидравлическом испытании аппарата:

Расчетная толщина стенки днища, м, подверженной внутреннему давлению, определяется по формуле:
м
hв =0,1325 м - высота выпуклой части днища, м;
k – коэффициент, ,
- коэффициент прочности сварного шва, ;
С – прибавка на коррозию, м.
...

5.4 Расчет фланцевых соединений.
Расчет фланцевых соединений состоит из расчета фланцев и болтов.
Нагрузка на болты в рабочих условиях складывается из силы QР, компенсирующей силу внутреннего давления, и силы R, создающей давление на прокладку, обеспечивающее герметичность соединения, которые определяются по формулам:
,
Dср.п. – средний диаметр прокладки;
b – ширина прокладки, м;
qп – предварительное удельное давление на прокладку, МПа; для прокладок из паронита q = 15 МПа;
Р – расчетное давление, Па;

-Расчет толщины тарелки плоского приварного фланца h для корпуса аппарата.
1∙106 Н;
Н,
Задаемся диаметром болта Dш=0,024 м, определяем допускаемую нагрузку, Н, на один болт:
,
и число шпилек:
, принимаем nш=20 шт.
...