Гидравлический расчет теплообменника

Гидравлический расчёт выполняют для определения потерь давления и затрат энергии на преодоление этих потерь, а также выбора средств для транспортировки теплоносителей при движении их через аппарат и все другие каналы (трубопроводы) установки.

Скорость жидкости в трубах :

                            (3.15)

n = (4S_T)/ ( ) =(4∙0,011)/(3,14∙0,021²)=32 ;(3.16)

 - относительная шероховатость труб;

 - высота выступов шероховатостей, в расчётах можно принять ∆=0,02

Коэффициент трения :

      (3.17)

 

Диаметр штуцеров в распределительной камере принимаем равными 80 мм.

Скорость в штуцерах :

                         (3.18)

В трубном пространстве следующие местные сопротивления : вход в камеру и выход из неё , 1 поворот на , четыре входа в трубы и четыре выхода из них .

 Гидравлическое сопротивление трубного пространства равно :

           (3.19)

= 11257,4 Па.

Число рядов труб, омываемых потоком в межтрубном пространстве :

Принимаем m = 4 .

Диаметр штуцеров в кожухе (по п. 2.3):

d_мтр.ш = 0,400 м

Плотность газового потока при 200 ^оС:

                (3.20)

Скорость потока в штуцерах:

                      (3.21)

Скорость газа в самом узком сечении межтрубного пространства площадью S_мтр. = 0,045 м² равна :

                               (3.22)

В межтрубном пространстве следующие местные сопротивления : вход и выход жидкости через штуцера , 22 поворотов через сегментные перегородки и 23 сопротивление трубного пучка при его поперечном обтекании

Сопротивление межтрубного пространства равно :

(3.23)

 

Расчет и выбор насоса для подачи сырьевой смеси

Рассчитаем насос для подачи этилена в реактор.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

1

КР 04.00.ПЗ

Разраб.

Коритич Н.В.

Пров .

Конс.

Н.контр.

Утв.

Расчет и подбор насоса для подачи сырьевой смеси

Лит.

Листов

3

71206618000 БГТУ, 2018

Расход этилена при рабочих условиях равен

 м³/с (данные для расчета в п. 2.3). Монтажная схема насоса представлена на рисунке 4.1:

Рисунок 4.1 – Монтажная схема насоса

 

Диаметр газоходов найдем по формуле

                                                                         (4.1)

При перекачивании газа с помощью компрессора (под средним давлением) ω_р = 20 м/с [2].

Выбираем стальную трубу c наружным диаметром 159 мм и внутренним диаметром d_вн = 150 мм =0,15 м.

Фактическая скорость газа в трубе:

Для выбора вентилятора необходимо рассчитать гидравлическое сопротивление системы ∆P_общ.

 

 

где ∆P_кол – сопротивление в колонне, Па;

У

∆P_пр – сопротивление прямых участков газохода, Па;

     ∆P_м.с. – сумма гидравлических потерь в местных сопротивлениях, Па.

Сопротивление прямых участков газохода определим по формуле [4]:

                                                         ,                                     (4.3)

где l =100 м – длина прямых участков (принимаем);

λ – коэффициент трения;

ρ – плотность газа в газопроводе, кг/м³;

ω – скорость газа в газопроводе, м/с;

 – сумма коэффициентов местных сопротивлений, которая равна:

где ξ_пов – коэффициент сопротивления отвода под углом 90^о;

ξ_вх – коэффициент сопротивления входа в трубу;

ξ_вых – коэффициент сопротивления выхода из трубы;

m – число отводов под углом 90°.

ξ_вент – коэффициент сопротивления выхода из трубы;

Коэффициенты местных сопротивлений соответственно равны: ξ_пов= 1,1 – для колена с углом 90° при диаметре трубы более 50 мм; ξ_вх= 0,5 – вход в трубу с острыми краями;; прямоточный вентиль при диаметре труб 250 мм: ξ_вент=0,42; ξ_вых= 1 – выход из трубы. Число отводов принимаем равным m= 5, число прямоточных вентилей – 4.

Определяем критерий Рейнольдса по формуле:

                                                ,                                              (4.4)

где w_г - скорость газовой смеси, м/с;

d – внутренний диаметр трубопровода, м;

ρ – плотность газовой смеси, кг/м³;

μ_г – динамическая вязкость газовой смеси, Па·с.

Плотность этилена при нужных параметрах определяем по формуле:

                                                                                             (4.5)

где ρ_о – плотность  этилена  при нормальных условиях (ρ_о =1,26 кг/м³). Т=125+273=398 К

 кг/м³

Найдем критерий Рейнольдса Re:

Коэффициент трения зависит от критерия Рейнольдса Re и шероховатости e. Принимаем, что коррозия трубопровода незначительна. Тогда абсолютная шероховатость согласно [4] с. 14 будет равна Δ=1,5·10^{-4 м. Тогда относительную шероховатость e найдем по формуле (5.4):}

.

Число Рейнольдса больше 560/е=560/1·10^-3=5,6∙10⁵, поэтому расчет коэффициента трения производится по формуле:

Подставив численные значения величин в формулу, получим:

       

Суммарное гидравлическое сопротивление равно:

∆P_общ=(0,40∙10⁶ - 0,1∙10⁶) + 10286= 0,31 ∙ 10⁶ Па.

Пересчитаем его на стандартные условия:

                                                                          (4.6)

где ρ₀ = 1,26 кг/м³ – плотность газовой смеси при стандартных условиях, кг/м³.

Согласно рассчитанному гидравлическому сопротивлению, а также расходу газа, выбираем два компрессора 2А-34 с характеристиками: Q=0,63 м³/с; r ∙g∙H=80000 Па; n=48,3 c^-1; двигатель – АО2-82-2 [4] с. 42.

 

Заключение

В ходе выполнения курсовой работы конструктивный расчет основного реактора и вспомогательного оборудования – теплообменника и сырьевого насоса. Для основного реактора были определены толщина обечайки, толщина крышек и днища, штуцеров, фланцев, а также произведен расчет и подбор опоры аппарата. Для теплообменника проведены тепловой, гидравлический и проверочный расчеты.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

1

КР 00.00 ПЗ

Разраб.

Коритич Н.В.

Пров.

Конс.

Н.контр.

Утв.

Заключение

Лит.

Листов

1

71206618000 БГТУ, 2018

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

1

КР 00.00 ПЗ

Разраб.

Коритич Н.В.

Пров.

Конс.

Н.контр.

Утв.

Литература

Лит.

Листов

1

71206618000 БГТУ, 2018

Литература

1. Воробьева Г.Я. Коррозионая стойкость материалов в агрессивных средах химических производств./Г. Я. Воробьева. 2-е изд., перераб. и доп.-М.:Химия,1975 – 816 с..

2. Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры: Справочник. - М - Л.: Машиностроение, 1971.-748с

3. Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию. –М,.: Химия, 1991.- 496 с.

4. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность: ГОСТ 14249 - 89. введ. 01.01.90 - М.,1990 – 55 с.

5. Лащинский А. А. Конструирование сварных химических аппаратов: Справочник. - Л.: Машиностроение, 1981.- 382 с.

6. Поникаров И.И. и др. Расчеты машин и аппаратов химических производств и нефтегазопереработки – М.: Альфа-М, 2008. - 720 с.

7. Вихман Г.Л., Круглов С.А., Основы конструирования аппаратов и машин нефтехимических заводов - М.: 1977.-327

8. Павлов К.Ф., Романков П. Г., Носков А. А.. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. – Л.: «Химия»», 1987. – 576 с.

9. Рид Р., Прадениц Ж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей. Справочное пособие. Перевод с английского под ред. Б.И. Соколова – Л.: Химия, 1982 – 625 с.

10. Кузнецов А.А., Кагерманов С.М., Судаков Е.К. Расчеты процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности. – Л.: Химия, 1974 – 344 с.

11.  Плановский А. Н., Рамм В. М., Каган С. З. Процессы и аппараты химической технологии. – М.: ГНТИ химической литературы, 1962. – 839 с.

---

Дата добавления: 2020-11-27; просмотров: 683; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!