СЕМЕСТРОВАЯ РАБОТАпо дисциплине «Технологические процессы химических производств» '' Расчёт кожухотрубчатого конденсатора '' Выполнила: студентка гр. АУ – 423 Ткаченко Ю.А. Проверил: Дулькина Н.А.
Волгоград 2009 Содержание
1 Анализ конструкций рекуперативных аппаратов 1.1 Теплообменники. Общие положения 1.2 Элементные (секционные) теплообменники 1.3 Двухтрубные теплообменники типа "Труба в трубе" 1.4 Витые теплообменники 1.5 Погружные теплообменники 1.6 Оросительные теплообменники 1.7 Ребристые теплообменники 1.8 Спиральные теплообменники 1.9 Пластинчатые теплообменники 2 Задание 3 Решение 4 Чертёж общего вида Список использованных источников
Анализ конструкций рекуперативных аппаратов Теплообменники. Общие положения Теплообменник — устройство, в котором осуществляется передача теплоты от горячего теплоносителя холодному (нагреваемому). Теплоносителями могут быть газы, пары, жидкости. В зависимости от назначения теплообменные аппараты используют как нагреватели и как охладители. Применяется в технологических процессах нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, газовой, энергетике и других отраслей промышленности Теплообменники по способу передачи теплоты подразделяют на: 1. Рекуперативные - теплообменник, в котором горячий и холодный теплоносители движутся в разных каналах, в стенке между которыми происходит теплообмен. При неизменных условиях параметры теплоносителей на входе и в любом из сечений каналов, остаются неизменными, независимыми от времени, т.е процесс теплопередачи имеет стационарный характер. Поэтому рекуперативные теплообменники называют также стационарными. В зависимости от направления движения теплоносителей рекуперативные теплообменники могут быть прямоточными при параллельном движении в одном направлении, противоточными при параллельном встречном движении, а также перекрестноточными при взаимно перпендикулярном движении двух взаимодействующих сред.; 2. Регенеративные - одна и та же теплообменная поверхность омывается горячим теплоносителем и нагревается за счёт его теплоты, а при обмывании этой же поверхности холодным теплоносителем она охлаждается отдавая свою теплоту; 3. Смесительные – передача теплоты происходит при непосредственном взаимодействии между носителями.[3] Рассмотрим рекуперативные поверхностные теплообменники непрерывного действия, наиболее распространенные в промышленности. Основными элементами кожухотрубчатых теплообменников являются пучки труб, трубные решетки, корпус, крышки, патрубки. В кожухотрубчатом теплообменнике (рисунок 1) одна из обменивающихся теплом сред 1 движется внутри труб (в трубном пространстве), а другая 2– в межтрубном пространстве.
1 - корпус (обечайка); 2 - трубные решетки; 3 - трубы; 4 - крышки; 5 - перегородки в крышках; 6 - перегородки в межтрубном пространстве. Рисунок 1 - Кожухотрубчатые одноходовой а) и многоходовой б) теплообменники.
Среду обычно направляют противотоком друг к другу. При этом нагреваемую среду направляют снизу вверх, а среду, отдающую тепло – в противоположном направлении. Такое направление движения каждой среды совпадает с направлением, в котором стремится двигаться данная среда под влиянием изменения ее плотности при нагревании и охлаждении. Кроме того, при указанных направлениях движения сред достигается более равномерное распределение скоростей и идентичные условия теплообмена по площади поперечного сечения аппарата. В противном случае, например, при подаче более холодной (нагреваемой) среды сверху теплообменника, более нагретая часть жидкости, как более легкая, может скапливаться в верхней части аппарата, образуя "застойные" зоны. Трубы в решетках обычно равномерно размещают по, периметрам правильных шестиугольников, т.е. по вершинам равносторонних треугольников (рисунок 2а), реже применяют размещение труб по концентрическим окружностям (рисунок 2б). В отдельных случаях, когда необходимо обеспечить удобную очистку наружной поверхности труб, их размещают по периметрам прямоугольников (рисунок 2в). Все указанные способы размещения труб преследуют одну цель обеспечить возможно более компактное размещение необходимой поверхности теплообмена внутри аппарата. В большинстве случаев наибольшая компактность достигается при размещении трубок по периметрам правильных шестиугольников.
а) по периметрам правильных шестиугольников; б) по концентрическим окружностям; в) по периметрам прямоугольников (коридорное расположение). Рисунок 2 - Способы размещения труб в теплообменниках.
Трубы закрепляют в решетках чаще всего развальцовкой (рисунок 3а, б) причем особенно прочное соединение (необходимое в случае работы аппарата при повышенных давлениях) достигается при устройстве в трубных решетках отверстий с кольцевыми канавками, которые заполняются металлом трубы в процессе ее развальцовки (рисунок 3б). Кроме того, используют закрепление труб сваркой (рисунок 3в), если материал трубы не поддается вытяжке и допустимо жесткое соединение труб с трубной решеткой, а также пайкой (рисунок 3г), применяемой для соединения главным образом медных и латунных труб. Изредка используют соединение труб с решеткой посредством сальников (рисунок 3д), допускающих свободное продольное перемещение труб и возможность их быстрой замены. Такое соединение позволяет значительно уменьшить температурную деформацию труб, но является сложным, дорогим и недостаточно надежным.
а) развальцовкой; б) развальцовкой с канавками; в) сваркой; г) пайкой; д) сальниковыми устройствами. Рисунок 3 - Закрепление труб в трубных решетках.
Для увеличения скорости движения теплоносителей с целью интенсификации теплообмена нередко устанавливают перегородки, как в трубном, так и в межтрубном пространствах. Кожухотрубчатые теплообменники могут быть вертикальными, горизонтальными и наклонными в соответствии с требованиями технологического процесса или удобства монтажа. В зависимости от величины температурных удлинений трубок и корпуса применяют кожухотрубчатые теплообменники жесткой, полужесткой и нежесткой конструкции.
Рисунок 4 - Типовые конструкции теплообменников.
Аппараты жесткой конструкции (рисунок 4а) используют при сравнительно небольших разностях температур корпуса и пучка труб, эти теплообменники отличаются простотой устройства. В кожухотрубчатых теплообменниках нежесткой конструкции предусматривается возможность некоторого независимого перемещения теплообменных труб и корпуса для устранения дополнительных напряжений и температурных удлинений. Нежесткость конструкции обеспечивается сальниковым уплотнением на патрубке (рисунок 4б) или корпусе (рисунок 4в), пучком U–образных труб (рисунок 4г), подвижной трубной решетки закрытого и открытого типа (рисунок 4д, е). В аппаратах полужесткой конструкции температурные деформации компенсируются осевым сжатием или расширением специальных компенсаторов, установленных на корпусе (рисунок 4ж). Полужесткая конструкция надежно обеспечивает компенсацию температурных деформаций, если они не превышают 10- 15 мм, а условное давление в межтрубном пространстве составляет не более 2,5 кгс/см2.
|
