Расчет параметров теплообменного аппарата "труба в трубе"

Усилие, приходящееся на один болт:

P0 = 0,785 * [( Dн2 - Dв2)* σу + Dср2 * р ] / z , где

z – число болтов на фланце. Примем z = 4

Dн и Dв – наружный и внутренний диаметр прокладки, м

σу – удельное давление уплотнения, σу = 3,5 МПа

р – давление внутри аппарата

P0 = 0,785 * [( 0,003249 – 0,001156)* 3,5 +0,00207 *0,294 ] / 4 = 0,785 * [0,0073 +0,000609] / 4 = 0,001438 МН

 

Внутренний диаметр резьбы болта:

dв = 1,13 + 0,0005, где

0,0005 – поправка на  коррозию, м

[σ] – допускаемое напряжение на растяжение болта, [σ]ст = 120 МПа

dв = 1,13 + 0,0005 = 0,0044 м

 

Так как это внутренний диаметр болта, а не наружный, и это минимально возможный диаметр, то возьмем с небольшим запасом по ГОСТ 7798-70 болт М8.

 

5. РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ

 

Поскольку по наружной трубе движется пар с температурой 132,9 оС, а также по каналам движется масло с температурой в пределах 125 оС, то можно использовать такой достаточно распространенный и относительно недорогой теплоизоляционный материал как минеральный войлок, который как раз рассчитан на предельную температуру применения tпр = 60-200 оС.

Так как по трубе течет пар, который имеет большой коэффициент теплоотдачи (αп = 12770,26  Вт/м2*К), то расчеты упрощаются и минимальную толщину тепловой изоляции δиз можно определить с помощью графика по зависимости:

 

х*lnx =( λиз/ αв * rнтр  ) * (tп -  tиз  /  tиз -  tв) ,

х = rиз / rнтр - по графику,

λиз = 0,065  Вт/м*К

Примем tиз = 45 оС, tв = 20 оС,

tп = 132,9 оС

rнтр   - радиус наружной трубы, rнтр  0,5*dн =  0,5 *0,038 = 0,019 м

αв – коэффициент теплоотдачи от изоляции к воздуху, Вт/м2*К

αв = αл + αк = 9,74 +0,07 ( tиз -  tв) = 11,49  Вт/м2*К

Тогда х*lnx =( 0,65/ 11,49 * 0,019) * (87,9  / 25) = 0,2977 * 3,516 =  1,04  (см. график)

По графику при х*lnx = 1,04: х = 1,8 , тогда rиз = rнтр *  х = 0,019* 1,8 = 0,0342 м

Толщина изоляции δиз = rнтр ( х – 1)= 0,019 (1,8 -1) = 0,0152 м

Проверка температуры внутренней поверхности трубы:

t1 = tп – q1/ λст *2π*rвн , где

q1 = αв ( tиз -  tв) = 287,25 Вт/м2

rвн = 0,017 м

λст = 46,5  Вт/м*К

Тогда t1 = 132,9 – 287,25/ 46,5*2* 3,14* 0,017 = 132,9 – 57,86 = 75 оС

 

Общие потери тепла:

Qпот = q1 *L = 287,25* 120 =34470 Вт

 

Уточняем расход пара:

Дгр = Q1 + Qпот / r*x = 243595 +34470 / 2165800 *0,95 = 0,135 кг/с

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

1. Солнцев В.Д. Процессы и аппараты пищевых производств: учебно – методическое пособие по курсовому проектированию. Владивосток: ТГЭУ, 2006. – 100 с.
2. Лунин О.Г. Теплообменные аппараты пищевых производств. / О.Г. Лунин, В.Н. Вельтищев. – М.: Агропромиздат, 1987. – 238 с.
3. Лунин О.Г. Курсовое и дипломное проектирование технологического оборудования пищевых производств / О.Г. Лунин, В.Н. Ветильщев, М. Ю. Березовский и др. – М.: Агропромиздат, 1990. – 269 с.
4. Кавецкий Г.Д. Процессы и аппараты пищевой технологии. – 2-е изд., перераб. / Г.Д. Кавецкий, Б.В Васильев. - М.: Колос,1999. – 551 с.
5. Липатов Н.Н. Процессы и аппараты пищевых производств: учеб. для студентов, вузов, обуч. по спец 1011 «Технология и организация обществ.питания».-М.: Экономика,1987. – 271 с.

 

							Лист
Изм.	К.уч.	Лист	№  док.	Подпись	Дата