Кожухотрубный теплообменник для охлаждения раствора HNO3

Аннота-ция…………………………………………………………………………3
Введе-ние…………………………………………………………………………...5
1. Технологическая схема ………………………………………………………..7
2. Выбор конструкционного материа-ла.………………………………………...7
3. Тепловой и материальный рас-чет…………………………………………….8
4. Гидравлический рас-чет……………………………………………………….16
5. Конструктивный рас-чет………………………………………………………19
5.1. Толщина обечай-ки…………………………………………………………..19
5.2. Дни-ща………………………………………………………………………..19
5.3. Флан-цы………………………………………………………………………19
5.4. Штуце-ра………………………………………………………………….…..20
5.5. Опоры аппара-та……………………………………………………………..21
5.6. Трубная решет-ка……………………………………………………………22
6. Расчет тепловой изоля-ции…………………………………………………....23
Заключе-ние…………………………………………………………………….....25
Литерату-ра……………………………………………………………………….26

Весь текст будет доступен после покупки

Теплообменные аппараты (теплообменники) это устройства, которые применяются для осуществления теплообмена между двумя средами с целью нагрева или охлаждения одной из них. Учитывая с какой целью применяют теплообменные аппараты их называют подогревателями или
холодильниками.
Теплообменники можно классифицировать по разным параметрам.
По принципу функционирования:
1. Контактные. Непосредственный контакт и смешение теплоносителей для нагрева и охлаждения.
2. Рекуперативные. Теплоносители не смешиваются. Одновременно протекают «холодная» и «горячая» среды, тепло передается стенку, разделяющую их.
3. Регенеративные. Поочерёдный нагрев и охлаждение одной
поверхности.
По применению и конструкции:
1. Трубчатые.
2. Пластинчатые.
3. Спиральные.
4. Витые.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Технологическая схема

Охлаждаемый компонент из расходной емкости РЕ с помощью
центробежного насоса ЦН, подается в трубное пространство кожухотрубного теплообменника ТО. В межтрубное пространство теплообменника поступает охлаждающая вода, которая затем сбрасывается в линию оборотного
водоснабжения. Охлажденный компонент из теплообменника самотеком
поступает в приемную емкость ПЕ.

Рис. 1. Технологическая схема

2. Выбор конструкционного материала

Так как 20% HNO? является агрессивным веществом, то в качестве конструкционного материала для основных деталей выбираем нержавеющую сталь 12Х18Н10Т ГОСТ 5632-72, которая является стойкой в сильно
агрессивных средах до температуры 600 ?С [4 c.59].

3. Тепловой и материальный расчет

Кинетический расчет
Задаемся конечной температурой охлаждающей воды,
обеспечивающей турбулентный или переходный режим ее движения в теплообменнике t_2к=20?.
Принимаем противоточную схему движения теплоносителей.

Рис. 2. Схема движения теплоносителей

Тепловой баланс
Средняя разность температур:
?t_б=t_1н-t_2к (1)
?t_м=t_1к-t_2н (2)
?t_б=80-20=60?
?t_м=20-10=10?
Так как отношение (?t_б)/(?t_м )=60/(10=6>2) то
?t_ср=((?t_б-?t_м ))/ln((?t_б)/(?t_м ))? (3)
?t_ср=((60-10))/ln(60/10)? =28?
Средняя температура охлаждающей воды:
t_ср2=((t_2н+t_2к ))/2 (4)
t_ср2=((10+20))/(2=15?)
Средняя температура 20% HNO?:
t_ср1=t_ср2+?t_ср (5)
t_ср1=15+28=43?
Тепловая нагрузка аппарата:
G_1=40 т^ /час (6)
G_1=40 т^ /(час=40/3600=11,11 кг/с)
Q=G_1•c_1•(t_1н-t_1к ) (7)
где c_1= 3,4247 кДж/(кг•К) – теплоемкость 20%HNO? при t_ср1=43?
[3 c. 253]
Q=11,11•3,4247•(80-20)=2283 кВт
Расход охлаждающей воды:
G_2=Q/(c_2•(t_2к-t_2н ) ) (8)
G_2=2283/(4,19•(20-10) )=54,5 кг/с
где c_2=4,19 ( кДж)/((кг•К) ) – теплоемкость воды [1 c. 537].
Конструктивный расчет основного аппарата
Охлаждающая вода поступает в межтрубное пространство, 20%HNO? движется в трубном пространстве. Принимаем ориентировочное значение критерия Рейнольдса ?Re?_1ор= 10000, соответствующее турбулентному
режиму движения жидкости.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Липин, А.А. Расчет теплообменных аппаратов. Кожухотрубчатые теплообменники: учеб. пособие / А.А. Липин, Ю.Е. Романенко, А.В. Шибашов, А.Г. Липин; Иван. гос. хим.-технол. ун-т. – Иваново, 2017. - 76 с.
2. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов. - Л.: Химия,1987. - 576 с.
3. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию / Под ред. Ю.И. Дытнерского. - М.: Химия, 1983. - 272 с.
4. Зайцев И.Д., Асеев Г.Г. Физико-химические свойства бинарных и многокомпонентных растворов неорганических веществ. – М.: Химия, 1988. с. 416.

Весь текст будет доступен после покупки