Расчет теплообменника

 

 

По номограмме при D/d_нар=3,125 и Д₁/Д₂=1 выбираем .

 

Определяем  эффективность ребристой поверхности:

 

 

 

Коэффициент теплопередачи, отнесенный к средней  площади поверхности трубы:

 

 

Площадь поверхности  нагрева:

 

м²

 

Количество  труб:

Количество  продольных рядов труб в пучке:

Диаметр кожуха теплообменника:

Находим диаметры штуцеров:

м²;

м.

 

 

3. Выбор основного  оборудования

 

Выбор вентилятора

Объемный расход воздуха

 

 

где 1,1-коэффициент запаса.

 

По значению потерь давления и расходу воздуха выбираем вентилятор:

ВЦ14-46-5К-02 с расходом 3,67 м³/с и перепадом давления 2,7 кПа в количестве 2ух агрегатов, установленных последовательно.

Тип двигателя АО2-61-4 мощностью 13кВт.

 

 

Конструкция привода вентилятора.

Вентиляторы и привод должны иметь низкую стоимость, жесткость  и надежность. Поэтому вентиляторы с диаметром от 1,5 м часто устанавливаются непосредственно на валу двигателя. Если используются вентиляторы большего диаметра, то для уменьшения шума (растущего с увеличением частоты вращения) частота вращения вентилятора должна быть уменьшена. Самым экономичным способом уменьшения частоты вращения является использование клиновидной ременной передачи между двигателями и вентилятором.

Клиновидные ремни используются при мощности приводов до 30—40 кВт. При  более высоких мощностях приводов используются различные типы редукторов с шестеренчатой передачей. Они  могут быть установлены на бетонной опоре при удлиненном вале вентилятора  или непосредственно закреплены на ступице вентилятора.

Поскольку вентилятор всегда обеспечивает постоянный объемный расход воздуха, необходимо увеличение мощности привода при снижении температуры, особенно в зимних условиях, когда уменьшается плотность воздуха. Это должно быть учтено при выборе двигателя вентилятора, мощность которого не регулируется. В этом случае мощность двигателя должна быть на 25—30% выше. Для вентиляторов, лопасти которого приспособлены для работы в летних и зимних условиях, запас мощности может составлять до 15%.

Выбор насоса подачи воды

Выбор насосов сводится к  выбору по требуемой производительности и напору и подаче.

подача (расход):

 

напор насоса:

где — необходимый подпор в аппарате;

— общее падение давления воды.

По значению потерь напора, равного  и расходу воды выбираем насос:

Х2/25 с расходом 4,8*10^-4 кг/с в количестве 2ух агрегатов, установленных параллельно, тип двигателя АОЛ-12-2 мощностью 1,1кВт.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. оценка гидравлического  сопротивления

 

 

 Аэродинамический расчёт воздушного  тракта.

 

1. Потери  давления на трение на пути  движения воздуха:  

          

 

Относительная шероховатость:

 

 

2. Потери давления  на местных сопротивлениях:

 

 

3. Потери давления  на входе и выходе из труб:

 

Принимаем , следовательно:

 

 

4. Потери на  поворотах рекуператора:

 

 

5. Суммарные  потери при движении воздуха  через теплообменник, определяются  выражением:

 

 

 Гидравлический расчёт водяного  тракта.

 

1. Потери давления на трение на пути движения воздуха:   

 

 

Относительная шероховатость:

 

 

2. Потери давления  на входе и выходе из труб:

 

Принимаем , следовательно

 

 

3. Потери на  поворотах рекуператора:

 

 

4. Суммарные  потери при движении воды через  теплообменник, определяются выражением:

 

 

 

 

 

 

 

5. Подбор вспомогательного оборудования

 

Для обеспечения подвода  теплоносителя (воды) от насосов к  теплообменнику требуется выбрать  трубопровод. Диаметр трубопровода определим при скорости теплоносителя 1 м/с.

м

Выбираем ближайший больший стандартный диаметр 32 мм.

Материал  труб – сталь.

Задвижка - промышленная трубопроводная арматура, в которой запорный или регулирующий орган перемещается возвратно-поступательно перпендикулярно оси потока рабочей среды. Материал корпусных деталей - углеродистая сталь.

К задвижкам относятся  запорные устройства, в которых проход перекрывается поступательным перемещением затвора в направлении, перпендикулярном движению потока транспортируемой среды. В сравнении с другими видами запорной арматуры задвижки имеют следующие  преимущества: незначительное гидравлическое сопротивление при полностью  открытом проходе; отсутствие поворотов  потока рабочей среды; возможность  применения для перекрытия потоков  среды большой вязкости; относительно небольшая строительная длина; возможность  подачи среды в любом направлении.

К недостаткам задвижек следует  отнести: невозможность применения для сред с кристаллизирующимися включениями; сравнительно небольшой  допускаемый перепад давления на затворе; невысокая скорость срабатывания; возможность получения гидравлического  удара в конце хода; трудности  ремонта изношенных уплотнительных поверхностей затвора при эксплуатации. Выбираем задвижку с D=20 мм.

Основные параметры задвижки:

Наименование 31лс77нж(ЗКС):

• давление условное Ру кгс/см2: 160 кгс/см2 (16,0 МПа);

• температура рабочей  среды: до + 425°С;

• тип присоединения: фланцевое  с присоединительными размерами  по ГОСТ 12815-80, муфтовое, под приварку внахлест, встык;

• климатическое исполнение: У1 (до - 40°С), ХЛ (от -60 до +40°С);

• класс герметичности: по ГОСТ 9544-93: “А”;

• материал корпуса: углеродистая и легированная сталь;

• материал уплотнения затвора: нержавеющая сталь.

Материалы основный деталей:

Корпус и крышка - сталь 25; 15ХМ; 15Х5М; 12Х18Н10Т; 18ХГТ

Уплотнительная поверхность  затвора - сталь 20Х13; 08Х18Н10Т; 14Х17Н2

Набивка сальника - "Графлекс" Н 1200

6. Контрольно-измерительные  приборы

 

Схемами автоматизации  предусматривается:

 

- регулирование  температуры приточного воздуха;

- блокировка  регулирующего клапана на теплоносителе  с пуском вентилятора;

- блокировка  рециркуляционной заслонки, противопожарного  клапана КЛОП-1 на приточном воздуховоде  и заслонки наружного воздуха  с пуском вентилятора;

- контроль  перепада на фильтре;

- контроль  напора воздуха в подающем  воздуховоде;

- местный  контроль температуры воздуха  и теплоносителя;

- местное  управление из венткамеры;

- дистанционное  управление из обслуживающего  помещения;

 

Для насоса подачи воды предусматривается:

 

- местное  управление;

- дистанционное  управление;

- сигнализация  нормальной работы на щите  управление.

 

 

Для управления работой и  обеспечения нормальных условий  эксплуатации теплообменные аппараты должны быть снабжены арматурой и  контрольно-измерительными приборами (КИП) и приборами безопасности, доступными для наблюдения и обслуживания.

Их наименование:

предохранительные устройства;

манометры;

приборы для измерения  температуры сред;

приборы безопасности;

питательные приборы.

 

Выбираем термометр сопротивления  Элемер ТС

- Назначение

Термометры технические  предназначены для контроля и  измерения температуры жидких, твердых, газообразных и сыпучих сред - как  неагрессивных, так и агрессивных. Применяются в различных отраслях промышленности.

- Особенности  и преимущества

В технологии датчиков используются технологии:

- лазерная сварка 

  -пайка серебряным  припоем. Для производства термометров  используются высококачественные  материалы: 

- Ряд номинальных  статических характеристик

Номинальная статическая  характеристика термометров ТС выбирается из ряда: 50П, 100П, Pt100, Pt500, 50М, 100М.Для двойных  чувствительных элементов: 2х50П, 2х100П, 2хPt100, 2хPt500, 2х50М, 2х100М.

 

Таблица 6.1. Технические характеристики

 

Диапазон измеряемых температур, С
ТС-50П, 100П, Pt100(H)	-50...+350, -50...+200
ТС-50П, 100П, Pt100(C)	-50...+500
ТС-50М, 100М	-50...+180

 

Особенности исполнения
Условное давление измеряемой среды	0,4...6,3
Защитная арматура	сталь 12Х18Н10Т
Материал головки	Прессматериал АГ-4В, силумин

 

Выбираем  электромагнитный расходомер SIMA FC 2.

Назначение  и область применения электромагнитных расходомеров:

Расходомер Sima FC 2 предназначен для общих промышленных измерений расхода жидкостей  с предпочтительным применением  в водном хозяйстве.

 

Преимущества  и особенности:

-  высокая  точность измерения расхода и  объема 

-  возможность  измерения расхода в обоих  направлениях 

-  качественная  футеровка проточной части 

-  стабильность  метрологических характеристик 

-  самоочистка  электродов 

 

Технические характеристики:

Индукционный  расходомер SIMA FC 2 состоит из вычислителя  и датчика, поставляемых в комплекте.

 

Характеристики датчика SIMA FC2
Проводимость измеряемой жидкости	>=5MuС/см-1
Футеровка	техническая резина  галар  тефлон
Давление среды	до 2,5 МПа
Материал электродов	химически стойкая сталь  титан  платина  hasteloy
Характеристики вычислителя SIMA FC2
Питание	230В (+10%,-15%), 50 Гц
Потребляемая мощность	12ВА макс
Температура окружающей среды	от -5 до +45 С
Диапазон измерения	от 0.1 до 10 м/сек

 

Выбираем датчик давления BD Sensors DPS +.

Выносной датчик дифференциального  давления, предназначенный для низких давлений, используется в промышленности или в лабораторных исследованиях.

На теплообменном  аппарате манометры должны быть установлены  на выходе сред до запорного устройства и предохранительного клапана и  на входе сред.

 

Манометры, устанавливаемые  на теплообменниках, должны иметь класс  точности не ниже:

-2,5 - для рабочего давления  до 25 кгс/см²;

-1,5 — для рабочего давления  свыше 25 до 140 кгс/см² включительно;

-1,0 — для рабочего давления  свыше 140 кгс/см².

 

Манометры не допускаются  к применению в следующих случаях:

-на манометре отсутствуют  пломба или клеймо о проведении  проверки;

-истёк срок проверки  манометра;

-стрелка манометра при его включении не возвращаетсякнулевомупоказанию шкалы на величину, превышающуюполовинудопустимойпогрешности для данного манометра;

-разбито стекло или  имеются другие повреждения манометра,  которые могут отразиться на правильности его показаний.

7. Заключение

 

В данном курсовом проекте  спроектирован прямоточный ребристый  рекуперативный теплообменник для нагрева воздуха от 20 ^ОС до 28 ^ОС за счет теплоты горячей воды.

В результате проведенных  расчетов были определены требуемая  площадь теплообмена, выбраны длина  труб, число труб, определена схема  движения теплоносителей.

Проведен тепловой и гидравлический расчеты теплообменного аппарата.

После чего, на основании  проведенных расчетов было выбрано  основное и вспомогательное оборудование, а также контрольно-измерительные  приборы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список  использованных источников

 

 

1.Бакластов А.М. «Проектирование, монтаж и эксплуатация теплоиспользующих установок

2.Дытнерский Ю. И. Процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов. Изд. 2-е. В 2-х кн.: Часть 1. Теоретические основы процессов  химической технологии. Гидромеханические и тепловые процессы и аппараты. М.: Химия, 1995.

3.Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии / К.Ф.Павлов, П.Г.Романков, А.А.Носков под ред. П.Г.Романкова, 10  издание, переработанное и дополненное.Л.:”Химия”, 1987.

            4.Ривкин С.Л., Александров А.А. «Теплофизические свойства воды и водяного пара». М.: Энергия, 1980.