Курсовая с практикой на тему Расчёт горизонтального кожухотрубного теплообменника для пастеризации молока. (Вариант 13)

Содержание:

Введение…………………………………………………………………2
1 Описание конструкции кожухотрубных теплообменников………..3
2 Выбор схемы и основных размеров теплообменника………………9
3 Тепловой расчет……………………………………………………….14
4 Расчет элементов корпуса на прочность…………………………….17
Заключение………………………………………………………………25
Список использованной литературы…………………………………..26

Введение:

В пищевой промышленности значительную роль играют процессы, связанные с передачей теплоты от одних сред (теплоносителей) к другим через разделяющую их стенку. Такие процессы называются теплопередачей, а для их осуществления используются поверхностные (рекуперативные) теплообменные аппараты.
Среди таких аппаратов в пищевой промышленности используются и кожухотрубчатые теплообменные аппараты, поверхность теплопередачи которых образована пучком труб, герметично закрепленных в трубных решетках.
По способу передачи тепла различают следующие типы теплообмен¬ных аппаратов:
— поверхностные, в которых оба теплоносителя разделены стенкой,
причем тепло передается через поверхность стенки;
— регенеративные, в которых процесс передачи тепла от горячего
теплоносителя к холодному разделяется по времени на два периода и происходит при попеременном нагревании и охлаждении насадки теплооб-менни¬ка;
— смесительные, в которых теплообмен происходит при непосредс-твенном соприкосновении теплоносителей.
Поэтому в промышленности наибольшее распространение получили поверхностные теплообменники, которые, в свою очередь, разде¬ляются на трубчатые, пластинчатые, спиральные, с поверхностью, образо¬ванной стенками аппарата, с оребренной поверхностью теплообмена.
К конструкции теплообменных аппаратов предъявляется ряд требова-ний: они должны отличаться простотой, удобством монтажа и ремонта. В ряде случаев конструкция теплообменника должна обеспечивать возможно меньшее загрязнение поверхности теплообмена и быть легко доступной для осмотра и очистки.
Трубное пространство теплообменника образуется объемом воды, занимающей распределительную камеру, днище и все теплообменные трубки аппарата. Чем меньше число труб в одном ходе аппарата, тем при заданном расходе теплоносителя выше скорость его движения в трубках аппарата и тем интенсивнее протекает процесс теплоотдачи от стенок трубок аппарата к воде. Одновременно увеличение скорости воды ведет к росту гидравлических сопротивлений (потерь механической энергии потоком воды). Поэтому выбор рациональной скорости движения теплоносителя (воды) в трубном пространстве теплообменника часто осуществляется на основе экономического расчета.
Второй теплоноситель – пар поступает в межтрубное пространство теплообменника, образованное наружной поверхностью теплообменных труб, внутренней поверхностью кожуха и межтрубной поверхностью трубных решеток. Для фиксации теплообменных труб и интенсификации процесса теплообмена при охлаждении пара и его конденсации в межтрубном пространстве устанавливают поперечные перегородки. Перегретый пар описывая поперечный пучок теплообменных труб охлаждается до состояния насыщения, а затем конденсируется на наружной поверхности теплообменных труб. Расчет интенсивности передачи теплоты от пара к воде будем вести по зонам: зона сбива перегрева (охлаждение перегретого пара до температуры насыщения); зона конденсации (превращение пара в жидкость – конденсат).

Заключение:

В результате курсового проекта рассчитан кожухотрубный теплообменник для нагрева воды от 80 ºС до 150 ºС. Производительность аппарата 15000 кг/ч, давление в аппарате 8,0 бар.
По результатам расчета был выбран двухходовой теплообменник диаметром 325 мм, с числом труб 56, длиной теплооб¬менных труб 4000 мм и площадью поверхности .
Для теплообменника с неподвижной трубной решеткой были выбраны цельнотянутые бесшовные трубы из стали марки 08Х18Н10Т диаметром 25х2 мм.

Фрагмент текста работы:

1 ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ  КОЖУХОТРУБНЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВ

Кожухотрубные теплообменники применяются для теплообмена и термохимических процессов между различными жидкостями, парами и газами – как без изменения, так и с изменением их агрегатного состояния. Кожухотрубные теплообменники могут применяться
в качестве конденсаторов, подогревателей и испарителей. В настоящее время конструкция теплообменника в результате специальных разработок с учетом опыта эксплуатации стала намного более совершенной. 
  Преимущества кожухотрубных теплообменников:
— надежность;
— высокая эффективность;
— компактность;
— широкий спектр применений;
— большая площадь теплообмена;
— не повреждает структуру продукта;
— легкая очистка и обслуживание;
— отсутствие «мертвых зон»;
— низкие затраты электроэнергии;
— безопасное использование для персонала.
  Кожухотрубные теплообменники являются одними из самых широко применяемых аппаратов в этой области во многом благодаря своей надежной конструкции и множеству вариантов исполнения в соответствии с различными условиями эксплуатации. 
  Технические характеристики могут меняться в соответствии с технологическими требованиями:
— однофазные потоки, кипение и конденсация по горячей и холодной сторонам теплообменника с вертикальным или горизонтальным исполнением
диапазон давления от вакуума до высоких значений;
— в широких пределах изменяющиеся перепады давления по обеим сторонам вследствие большого разнообразия вариантов;
— удовлетворение требований по термическим напряжениям без существенного повышения стоимости аппарата;
— размеры от малых до предельно больших (5000 м2);
— возможность применения различных материалов в соответствии с требованиями к стоимости, коррозии, температурному режиму и давлению
использование развитых поверхностей теплообмена как внутри труб, так и снаружи, различных интенсификаторов и т.д.;
— возможность извлечения пучка труб для очистки и ремонта. 
  Кожухотрубные теплообменники состоят из пучков труб, укрепленных в трубных досках, кожухов, крышек, камер, патрубков и опор. Трубное и межтрубное пространства в этих аппаратах разобщены, причем каждое из них может быть разделено перегородками на несколько ходов.
  Теплопередающая поверхность аппаратов может составлять от нескольких сотен квадратных сантиметров до нескольких тысяч квадратных метров.
Кожух кожухотрубчатого теплообменника представляет собой трубу, сваренную из одного или нескольких стальных листов. Кожухи различаются между собой главным образом способом соединения с крышками и трубной доской. Толщина стенки кожуха определяется давлением рабочей среды и диаметром кожуха, но принимается не менее 4 мм. К цилиндрическим кромкам кожуха приваривают фланцы для соединения с крышками или днищами. На наружной поверхности кожуха прикрепляют опоры аппарата.
 Трубчатка кожухотрубчатых теплообменников выполняется из прямых или изогнутых (U-образных или W-образных) труб диаметром от 12 до 57 мм. Предпочтительны стальные бесшовные трубы.
В кожухотрубчатых теплообменниках проходное сечение межтрубного пространства в 2-3 раза больше проходного сечения внутри труб. Поэтому при равных расходах теплоносителей с одинаковым фазовым состоянием коэффициенты теплоотдачи на поверхности межтрубного пространства невысоки, что снижает общий коэффициент теплопередачи в аппарате. Устройство перегородок в межтрубном пространстве кожухотрубчатого теплообменника способствует увеличению скорости теплоносителя и повышению эффективности теплообмена.