КУРСОВОЙ ПРОЕКТ. Ведущий размерный признак – признак, который берется за основу при выделении типа фигуры

Ведущий размерный признак – признак, который берется за основу при выделении типа фигуры. Остальные размерные признаки, характеризующие каждый тип, называются подчиненными.

Свойства: ♦ определяют основные габаратные размеры; ♦ располагаются в разных плоскостях; ♦ имеют тесную связь с подчиненными разм. признакими и наименьшую м/д собой; ♦ должны быть легко определяемыми. У женщин это Р, Ог3, Об; у мужчин Р, Ог3, От.

Интервал безразличия – это промежуток, внутри которого разница м/д между смежными размерами (ростами, полнотами) изделия не ощущается потребителем. По Р (±3), Ог3(±2), Об (±2), От (±2). Для женщин S (44) 164-88-96, M (46) 170-96-104, у мужчин L (50) 182-100-88.

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

По курсу «основы конструирования»

 

«ПСВ-125»

 

0161.05.КП.01.16.ПЗ

 

Нормоконтроль Самородов А. В

 

Проверил Самородов А. В.

 

 

Признать, что студент Садков А.В. выполнил и защитил курсовую работу с оценкой «» _______________

 

 

«» ______________2005 г.

 

Архангельск

2005 г.

Оглавление:

1.Описание аппарата…………………………………………..……2 стр.

2. Расчет недостающих термодинамических параметров………………..7 стр.

3. Гидравлический расчёт патрубков (штуцеров)………………9 стр.

4. Конструктивный расчёт теплообменника…………………………..…12 стр.

5. Проверка патрубков (штуцеров) на прочность…………………….....15 стр.

6. Расчёт толщины стенки цилиндрической обечайки……..…16 стр.

7. Расчёт толщин днищ и крышек цилиндра теплообменного аппарата.17 стр.

8.Укрепление отверстий…………………………………………..19 стр.

 

9.Расчет анкерных связей…………………………………………23 стр.

 

10. Расчет трубной решетки………………………………………25 стр.

11. Проверка принятой толщины трубной решётки на дополнительные условия……………………………………………………………………..27 стр.

 

12. Расчёт теплообменных труб на прочность…………………………..31 стр.

 

13. Расчет прокладочной обтюрации……………………………32 стр.

 

14. Расчёт фланцевого соединения……………………………………….34 стр.

15. Расчёт болтового соединения фланцев…………………………....…36 стр.

 

16. Расчёт цельных плоских приварных фланцев……………..…….….38 стр.

 

17. Расчёт опор теплообменного аппарата...…………………...……….41 стр.

 

18. Расчёт тепловой изоляции……………………………………..…….46 стр.

 

19. Список используемой литературы.…………………………48 стр.

 

 

1. Описание аппарата.

 

Сетевые подогреватели служат для подогрева паром из отборов турбин сетевой воды, используемой для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения тепловых потребителей. Небольшие сетевые подогревательные установки с теплопроизводительностью порядка 10–20 МВт имеются практически на всех ГРЭС, где они служат для отопления жилых посёлков. Значительно более крупные подогревательные установки применяют на отопительных ТЭЦ, снабжающих теплотой города и городские районы.

Подогреватель состоит из цилиндрического корпуса – обечайки (9) с большим патрубком для ввода греющего пара (4) и расположенной над корпусом верхней водяной камеры (1) со сдвоенным патрубком (2) для подвода и отвода сетевой воды. В верхней водяной камере (крышке) имеется перегородка (15). Внутри корпуса размещается поверхность нагрева в виде пучка прямых труб (10) диаметром 19 мм и толщиной 1 мм. Трубы верхними концами развальцованы в трубной решётке (3,6), прижатой шпильками к фланцу корпуса. К фланцу трубной решетки (16) на шпильках (11) крепится фланец нижней водяной камеры (15). Таким образом, нижняя водяная камера (7) подвешена на трубах поверхности нагрева и может перемещаться вверх или вниз при их температурном удлинении или укорочении. Трубы из латуни, имеющей более высокий коэффициент температурного удлинения, чем такой же коэффициент стали корпуса. Длина труб составляет 5-5,5 м.

Температура сетевой воды на входе в подогреватель и ее подогрев изменяются в зависимости от температурного режима теплосети и режима работы теплофикационной установки.

Максимальный подогрев сетевой воды в подогревателе составляет 20–40⁰С. Соответственно в процессе эксплуатации изменяется и температура труб поверхности нагрева подогревателя. Корпус подогревателя при работе приобретает температуру, близкую к температуре насыщения греющего пара отбора, которая всегда выше температуры сетевой воды. В результате возникает переменная разность температур между корпусом и трубами подогревателя, которая максимально может достигать 20–30⁰C.

Подвешенную на трубах нижнюю водяную камеру принято называть плавающей камерой, ее вертикальные перемещения компенсируют разность температурных удлинений труб и корпуса подогревателя и тем самым исключают появление в трубах компенсационных усилий и напряжений. Для разгрузки трубных решеток от нагрузки, вызванной разностью давлений сетевой воды и греющего пара, используются анкерные связи (17), соединяющие трубные решетки с крышками водяных камер.

Корпус подогревателя в месте приварки парового патрубка усиливается накладкой. К нему привариваются также лапы для крепления подогревателя на металлоконструкциях (опорах) (14). На чертеже сдвоенный патрубок на верхней водяной камере для подвода и отвода сетевой воды изображается с торосферическими заглушками, одна из которых снабжена патрубком с фланцем. Эти заглушки необходимы для проведения гидравлической опрессовки трубной системы аппарата и при его монтаже срезается.

В самом низу корпуса подогревателя имеется фланец для присоединения трубопровода отвода дренажа (конденсата греющего пара) (13).

В нижней части плавающей камеры имеется штуцер (8) для опорожнения трубной системы от сетевой воды перед ремонтом. Этот штуцер при помощи гибкой трубки присоединяется к штуцеру на нижнем днище корпуса подогревателя, сбоку от фланца для отвода дренажа. На корпусе подогревателя выше плавающей водяной камеры расположен штуцер для отсоса воздуха из подогревателя.

Для предохранения труб греющей секции от эрозии каплями воды, поступающими с влажным паром из отбора, служит отбойный щиток (12), устанавливаемый в месте ввода греющего пара.

На патрубках подвода греющего пара, подвода и отвода сетевой воды устанавливаются гильзы для термометров, а у парового патрубка имеется штуцер для присоединения манометра.

В нижней части корпуса подогревателя устанавливается водоуказательное стекло для измерения уровня дренажа. Рядом с ним имеется штуцер для присоединения импульсного устройства для автоматического регулирования уровня дренажа в подогревателе.

Поперечное обтекание паром трубного пучка обеспечивается установкой горизонтальных направляющих перегородок (5), каждая из которых перекрывает немного более половины площади горизонтального сечения корпуса подогревателя. Общее количество горизонтальных перегородок по высоте корпуса подогревателя может достигать 6. Горизонтальные перегородки и вертикальный отбойный щиток крепятся электросваркой на анкерных трубах, соединяющих верхнюю и нижнюю трубные решетки. Общий вид аппарата представлен на рис. 1.1.

Верхняя и нижняя водяные камеры снабжены перегородками, обеспечивающими 2^х или 4^х ходовое движение воды в подогревателе. Схема движения в 4-ходовом аппарате представлена на рис. 1.2. Повышение числа ходов воды приводит к повышению скорости воды и коэффициента теплоотдачи, что позволяет получить экономию на капиталовложениях (меньше поверхность нагрева и затраты металла на подогреватель). Одновременно повышается гидравлическое сопротивление подогревателя по сетевой воде, и это приводит к перерасходу электроэнергии на привод сетевых насосов, а, следовательно, и к росту эксплуатационных расходов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.1. Общий вид аппарата.

 

 

Рис. 1.2. Схема движения в 2 ходовом аппарате.

 

Для данного аппарата используются радиальные перегородки.

 

2. Расчет недостающих термодинамических параметров.

 

Недостающие термодинамические параметры находят исходя из уравнения теплового баланса. Вид уравнения теплового баланса может быть различным в зависимости от агрегатного состояния теплоносителей.

Исходя из того, что один из теплоносителей меняет свое агрегатное состояние (греющий пар затем конденсируется), уравнение теплового баланса имеет вид:

 

 

где Q - тепловой поток аппарата (тепловая производительность), кВт;

G₁ - массовый расход греющего теплоносителя (водяной пар), кг/с;

G₁= 12 кг/с;

G₂ - массовый расход нагреваемого теплоносителя (вода), кг/с;

G₁=70 кг/с;

= r - теплота конденсации паров воды, кДж/кг;

=561,4 кДж/кг;

=2725,5 кДж/кг;

r = 2164,2 кДж/кг;

h - коэффициент удержания тепла изоляцией теплообменника;

h= 0,98;

Давление греющего теплоносителя P₁ = 0,3 МПа;

Давление нагреваемого теплоносителя P₂ = 1,4 МПа;

- температура воды на входе, °С;

- температура нагреваемого теплоносителя на выходе, °C;

=115 °C;

С₂ - массовая теплоёмкость воды, кДж/(кг К);

С₂ = 4,187 кДж/(кг К);

 

2.1) Температуру нагреваемого теплоносителя на входе находим по формуле:

 

= – = °C;

 

2.2) Другие параметры для расчетов:

 

t_нас=133.54⁰C (по P=0,3 мПа из табл. Ривкина 2.1).

3. Гидравлический расчёт патрубков (штуцеров).

 

Патрубки предназначены для и вывода ввода теплоносителя из теплообменного аппарата.

Патрубок представляет собой сборочную единицу в виде отрезка стандартной трубы определенной длины с приваренным к ней фланцем. В случае отсутствия фланца и наличия у трубы стандартной резьбы, патрубок называют штуцером.

 

3.1. Определение внутреннего диаметра патрубков.

Для определения внутреннего расчетного диаметра патрубка воспользуемся уравнением неразрывности (сплошности) потока:

, кг/с

где - площадь поперечного сечения патрубка, по которому движется

теплоноситель, м²;

- плотность теплоносителя в патрубке, кг/м³;

- скорость теплоносителя в патрубке, м/с.

Тогда площадь внутреннего поперечного сечения патрубка находим по формуле:

,

Внутренний диаметр патрубка рассчитывают по формуле:

,

3.1.1. Расчёт водяных патрубков.

 

G = 140 кг/с;

= кг/м³ при = °C (по табл. Ривкина 2.1)

W= 2 м/с;

₌ (м)

Расчётный диаметр патрубка округляем до ближайшего нормали- зованного значения. Принимаем трубы стальные прямошевные для прямых участков трубопроводов по ГОСТ 10705 - 80 табл. 3.4 [2]. Условный диаметр d_у = 350 мм; наружный диаметр d_н = 377 мм; толщина стенки трубы S = 9 мм.

 

3.1.2. Расчёт патрубка паров воды.

G = 12 кг/с;

= 1.6505 кг/м³;

W = 60 м/с

₌ (м)

Принимаем трубы стальные прямошовные для прямых участков трубопроводов по ГОСТ 10705 - 80 табл. 3.4 [2]. Условный диаметр d_у= 400 мм; наружный диаметр d_H =426 мм; толщина стенки трубы S = 10 мм.

3.1.3. Расчёт конденсатного патрубков.

= 931,53 кг/м³ по таблицам [1];

G = 12 кг/ч;

W= 2 м/с;

₌ (м)

Принимаем трубы стальные прямошовные для прямых участков трубопроводов по ГОСТ 8734-58 табл. 3.4 [2]. Условный диаметр d_у= 100 мм; наружный диаметр d_H =108 мм; толщина стенки трубы S = 5 мм.

 

3.2. Подбор фланцев.

Стандартные фланцы принимаются по условному диаметру d_y и давлению, и их размеры представлены в таблице 3.1. Патрубок с присоединенным к нему фланцем показан на рис. 3.1.

Размеры фланца выбираются по ГОСТ 1255-67 табл.13.2 [7]

(Тип а).

 

Таблица 3.1

Фланцы	Dу, мм	Dф, мм	D1, мм	D4, мм	Dб, мм	dб, мм	h, мм	d, мм	h0, мм	число болтов, шт
Для парового патрубка						M20
Для конденсационного патрубка						M16
Для водяного патрубка						M24

 

S

 

H

d

 

 

h P

D₂

D₁

D_б

D

 

 

Рис. 3.1. Патрубок с присоединенным к нему фланцем.

1.Фланец

2.Патрубок(вылет)

 

 

3.3. Определение вылетов фланцевых штуцеров.

 

Каждый патрубок в зависимости от его размера имеет определённую длину вылета, которую назначаем по табл. 25.1 [3]. Эскиз вылета на рис. 3.2.

Для водяных патрубков: l = 200 мм.

Для парового патрубков: l = 200 мм.

Для конденсатного патрубков: l = 150 мм.