Проектирование теплообменного аппарата

ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ 8
1.1. Характеристика теплообменного процесса 8
1.2 Обзор кожухотрубных теплообменных аппаратов 9
1.3 Техническое обоснование кожухотрубного теплообменного аппарата 27
ГЛАВА 2. ОПИСАНИЕ КОЖУХОТРУБНОГО ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА 34
2.1 Устройство кожухотрубного теплообменного аппарата 34
2.2 Техническая характеристика кожухотрубного теплообменного аппарата 39
2.3 Принцип работы кожухотрубного теплообменного аппарата 40
2.4 Расчетная часть 41
2.4.1 Технологический расчет кожухотрубного теплообменного аппарата 41
2.4.2 Гидравлический расчет кожухотрубного теплообменного аппарата 45
2.4.3 Определяется толщина тепловой изоляции кожухотрубного теплообменного аппарата 48
2.4.4 Механический расчёт кожухотрубного теплообменного аппарата 49
ГЛАВА 3. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОЙ РАБОТЫ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ КОЖУХОТРУБНОГО ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА 52
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 59
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 60
ПРИЛОЖЕНИЕ А 65
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 66
ПРИЛОЖЕНИЕ В 67

Весь текст будет доступен после покупки

Теплообменные аппараты широко используются во многих отраслях промышленности, таких как пищевая, нефтеперерабатывающая, химическая, энергетическая и транспортная. В зависимости от области применения к теплообменникам предъявляются различные требования по конструкции, материалам, рабочим параметрам и условиям эксплуатации. В условиях продолжающегося экономического развития, роста энергоёмкости производств и внедрения новых технологий теплообменные аппараты подвергаются постоянному совершенствованию и модернизации.
В последнее время значительное внимание уделяется повышению эффективности теплообменников за счёт интенсификации процессов теплообмена. Исследования показывают, что применение дополнительных конструктивных элементов, таких как спиральное оребрение в кожухотрубных теплообменниках, позволяет повысить эффективность аппарата до 17 %. Также установлено, что увеличение турбулентности потока, например за счёт эксцентричного вращения внутренней трубы в теплообменнике типа «труба в трубе», может привести к росту теплоотдачи более чем в два раза. Изучение влияния формы труб показало, что эллиптические трубы обладают лучшими теплопередающими свойствами по сравнению с круглыми, а коэффициент теплопередачи может возрастать в несколько раз. Эффективным способом интенсификации теплообмена является и гофрирование труб, которое увеличивает теплопередачу и является экономически целесообразным решением.
При этом повышение эффективности теплообменных аппаратов не должно сопровождаться снижением их надёжности и безопасности эксплуатации. Увеличение параметров потока теплоносителей, таких как давление и скорость, должно осуществляться строго в соответствии с действующими стандартами и методиками расчёта, поскольку превышение допустимых значений может привести к повреждению аппарата и выходу из строя всего технологического оборудования. В связи с этим при проектировании и модернизации теплообменных аппаратов особое значение имеет соблюдение нормативных требований и проведение расчётов, обеспечивающих оптимальное соотношение эффективности, надёжности и долговечности оборудования.
Актуальность исследования. Актуальность данной работы обусловлена необходимостью повышения энергетической эффективности технологических процессов и рационального использования тепловой энергии. Классические кожухотрубные теплообменные аппараты остаются наиболее распространёнными благодаря своей универсальности, надёжности и возможности работы в широком диапазоне температур и давлений. Однако их конструкция требует совершенствования с целью увеличения коэффициента теплопередачи, снижения металлоёмкости и эксплуатационных затрат. В этой связи проектирование и модернизация кожухотрубных теплообменных аппаратов является актуальной научно-технической задачей.
Объект исследования. Объектом исследования в данной работе является процесс теплопередачи в теплообменных аппаратах промышленного назначения.
Предмет исследования. Предметом исследования является классический кожухотрубный теплообменный аппарат, его конструктивные особенности и теплотехнические характеристики.
Предметная область. Предметная область исследования включает теплотехническое оборудование промышленных предприятий, процессы теплообмена, методы расчёта и проектирования теплообменных аппаратов.
Цель работы. Целью данной работы является проектирование и модернизация кожухотрубного теплообменного аппарата с целью повышения эффективности теплообмена при соблюдении требований надёжности и безопасности эксплуатации.

Весь текст будет доступен после покупки

ГЛАВА 1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ

1.1. Характеристика теплообменного процесса

Теплообменник ? это устройство, которое может быть использовано для обработки теплопередачи между двумя жидкостями, имеющими разные температуры, без смешивания жидкостей друг с другом. Теплообменник применяется при рекуперации отработанного тепла для уменьшения необходимости в дополнительном отоплении. Теплообменник может функционировать как нагревательный или охлаждающий. Теплообменник используется для процесса передачи тепла от высокотемпературной жидкости к низкотемпературной жидкости. В этом случае теплообменник используется в качестве нагревателя для процесса сушки. Теплообменник-это реализация процесса теплопередачи между двумя жидкостями, которые разделены стенками и имеют разные температуры. Использование теплообменников в процессе теплопередачи может значительно повысить температуру, одним из которых является послеуборочная сушка. Теплообменники, по движению потоков различаются на следующие: параллельном потоке и противотоке, последние могут увеличить общий коэффициент теплопередачи рис 1.
Теплообменник является одним из эффективных устройств, которое широко применяется для рекуперации тепла в различных инженерных приложениях, поскольку он может увеличить теплопередачу с небольшой площади обмена. Теплообменник является ключевым компонентом большинства систем преобразования энергии и широко используется для различных видов преобразования энергии, выработки электроэнергии., и применение рекуперации энергии/отработанного тепла.




Рисунок 1. Виды движения потоков теплоносителей

1.2 Обзор кожухотрубных теплообменных аппаратов

Теплопередача в процессе кипения является выгодной из-за высокого коэффициента теплопередачи, связанного с процессом. Во многих приложениях для передачи тепла наблюдается кипение на трубах и пучках труб. Исследования пучков труб важны, поскольку они являются неотъемлемой частью кожухотрубных теплообменников, ребойлеров, испарителей, используемых в промышленных и непромышленных целях. Аналогичным образом, трубные пучки вертикальной конфигурации являются неотъемлемой частью ядерных реакторов. В этом обзоре на основе имеющейся литературы проанализировано влияние различных параметров, влияющих на теплообмен в пучках труб со стороны оболочки двухфазных кожухотрубных теплообменников. Включенные исследования подразделяются на влияние рабочих параметров при кипячении потока и при кипячении бассейна. Устройства для передачи тепла при кипении в бассейне не требуют какого-либо оборудования с активным потоком, в то время как в случае кипения потока оборудование с активным потоком необходимо для непрерывной подачи рабочей жидкости. Для разработки эффективного теплообменного устройства, содержащего пучки труб, необходимо учитывать совокупное влияние таких параметров, как тепловой поток, массовый поток, качество, геометрия труб, расстояние между ними и т.д. В этой статье освещаются различные критические параметры, рассмотренные в исследованиях, доступных в открытой литературе, которые влияют на теплообмен в теплообменных устройствах с двухфазным потоком. Проведены экспериментальные исследования процессов, протекающих в трехпоточной вихревой трубе, работающей во влажном воздухе. Исследованы два типа закручивающих устройств: однопроходная спираль (улитка) и многозаходные из пяти изогнутых каналов.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Абрамов О.В. Процессы и аппараты пищевых производств: Учебник для вузов / А.Н. Остриков, О.В. Абрамов, А.В. Логинов . - СПб.: ГИОРД, 2012. - 616 c.?
2. Авроров В.А., Тутов Н.Д., Терентьев А.Б., Николаев В.С. Диагностика, ремонт, монтаж, сервисное обслуживание оборудования пищевых производств. Учебное пособие для студентов ВУЗов. ООО «ТНТ», 2012. 664 с.
3. Антипов, С.Т. Проектирование, конструирование и расчет техники пищевых технологий: Учебник / С.Т. Антипов, А.М. Васильев, С.И. Дворецкий и др. - СПб.: Лань, 2013. - 912 c.
4. Арет В.А., Руднев С.Д. Реология и физико-механические свойства материалов пищевой промышленности. Учебное пособие. — СПб.: ИЦ Интермедия, 2014. — 252 с.
5. Аристов, А.И. Метрология, стандартизация и сертификация: Учебник для студентов учреждений высшего профессионального образования / А.И. Аристов, Л.И. Карпов, В.М. Приходько. - М.: ИЦ Академия, 2013. - 416 c.
6. Аристов, А.И. Метрология, стандартизация, сертификация: Учебное пособие / А.И. Аристов, В.М. Приходько, И.Д. Сергеев, Д.С. Фатюхин. - М.: НИЦ ИНФРА-М, 2013. - 256 c.
7. Атрошенко, Ю.К. Метрология, стандартизация и сертификация. сборник лабораторных и практических работ.: Учебное пособие для прикладного бакалавриата / Ю.К. Атрошенко, Е.В. Кравченко. - Люберцы: Юрайт, 2016. - 176 c.

Весь текст будет доступен после покупки