Прочностной расчёт

3. Прочностной расчёт

Материал кожуха, труб, трубной решётки и других элементов аппарата выполнены из Ст20. Для данного диапазона температур:

s*_доп=100МПа- номинальное допускаемое напряжение

[s]=s*_доп*h_к; (3-1)

h_к=1-поправочный коэффициент;

[s]=110МПа;

1) Цилиндрический кожух.

Определение толщины стенки в местах нагруженным давлением 11 ата, то есть от выхода из трубной решётки одного корпуса до входа в трубную решётку другого корпуса:

На данном участке водяного тракта внутренний диаметр принимаем, равным:

D_в1=D_в^мин+5, мм;

D_в^мин=200 мм

D_в1=200мм+5мм=205мм;

Расчётная толщина стенки:

d_р1=;  (3-2)

j_св=1-коэффициент прочности, учитывающий ослабление цилиндра сварным швом по табл. 3.2 [1];

d_р1==11 мм; (3-3)

Конструктивная толщина стенки, принимается из условия:

d_к1³d_р1+С,

С=2мм-поправка на коррозию стенки под действием среды омывающей её, принимаем:

d_к1=13мм.

(3-4)

Определение толщины стенки кожуха в межтрубном пространстве при давлении 3.5ата:

D_в2=220 мм - внутренний диаметр кожуха;

d_р2= - расчётная толщина стенки кожуха;  (3-5)

j_св=1-коэффициент прочности, учитывающий ослабление цилиндра сварным швом по табл. 3.2 [1];

d_р2==4 мм;

Конструктивная толщина стенки, принимается из условия:

d_к2³d_р2+С;

С=3 мм-поправка на коррозию стенки под действием среды омывающей её, принимаем

d_к2=7 мм.

(3-6)

2) Плоские днища и крышки.

а) Толщина днища или крышки, нагруженные давлением 11 ата, определяется по формуле:

(3-7)

Где значения К и расчетного диаметра D_R1 в зависимости от конструкции днищ и крышек принимаются по табл. 3.3 [1]

K=0.45 и D_R1=D_B1=205 мм (тип 4).

Коэффициент ослабления К₀ днища или крышки отверстиями в зависимости от характера расположения отверстий в днище (крышке): без отверстий К₀=1

Конструктивная толщина днища или крышки принимается из условия:

d₁³d_1р+С;

С=1 мм-поправка на коррозию стенки под действием среды омывающей её, принимаем

d₁=30 мм.

Допускаемое давление на плоское днище или крышку определяется по формуле:

(3-8)

Где К_р – поправочный коэффициент

(3-9)

б) Толщина днища или крышки, нагруженные давлением 3,5 ата, определяется по формуле:

(3-10)

Где значения К и расчетного диаметра D_R2 в зависимости от конструкции днищ и крышек принимаются по табл. 3.3 [1]

K=0.45 и D_R2=D_B2=220 мм (тип 4).

Коэффициент ослабления К₀ днища или крышки отверстиями в зависимости от характера расположения отверстий в днище (крышке): без отверстий К₀=1

Конструктивная толщина днища или крышки принимается из условия:

d₂³d_2р+С;

С=1 мм-поправка на коррозию стенки под действием среды омывающей её, принимаем

d₂=18,6 мм.

Допускаемое давление на плоское днище или крышку определяется по формуле:

(3-11)

3)  Расчет трубных решеток.

Для теплообменных аппаратов с плавающей головкой толщина неподвижной трубной решетки определяется по формуле

(3-12)

где D_с.п. – средний диаметр прокладки фланцевого соединения, м;

Р = max{|P_м|; |P_т|; |P_м – P_м|}, то есть Р = 11×10⁶ Па.

Величину D_с.п. принимаю 0,22 м.

Тогда

.

Заключение

кожухотрубный теплообменный аппарат

В данной курсовой работе мы ознакомились с основой расчёта тепломассобменного оборудования.

В ходе расчёта определены конструктивные размеры и параметры. В итоге мы получили: число трубок в каждом из корпусов-132 шт., длина каждой трубки – 5,7 м, толщина стенки кожуха – 7 мм, толщина днища – 18,6 мм, толщина трубных решеток – 20 мм, площадь поверхности нагрева – 64 м²

Общие потери давления, обусловленные гидравлическими сопротивлениями водяного тракта, составляют для конденсата 51,4 кПа, а для химически очищенной воды 42,55 кПа.

Литература

1.  Степанцова Л.Г. Расчет и проектирование теплообменных аппаратов: учебное пособие по курсу «Промышленные тепломассообменные процессы и установки». – Челябинск: ЮУрГУ, 1985

2.  Краснощёков Е.А. Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче. – М.: Энергия, 1980

3.  Бакластов А.М., Горбенко В.А. Промышленные тепломассообменные процессы и установки. – М.: Энергоатомиздат, 1986