Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

РЕФЕРАТ

 

 

Пояснительная записка: 38  с., 9 рис., 1 приложение,                           8 источников.

Графические материалы: технологическая схема установки, сборочный чертёж аппарата, сборочные чертежи узлов – всего  3 листа формата А1.

Тема проекта: «Спроектировать кожухотрубный теплообменник для испарения аммиака в составе холодильной установки».

Приведены теоретические основы и особенности процесса теплообмена, выполнены технологические, проектные и прочностные расчеты, расчет гидравлического сопротивления, обоснован выбор материалов для изготовления аппарата.

Расчетами на прочность и герметичность показана надёжность работы запроектированного аппарата.

Ключевые слова: АППАРАТ, УСТАНОВКА, АММИАК, ИСПАРИТЕЛЬ, ТРУБНЫЙ ПУЧОК, РАСЧЁТ, ОПОРА.

 

СОДЕРЖАНИЕ

                                                                                               

Введение                                                                                 5  

1. Теоретические основы разрабатываемого процесса.         6   

 Обоснование выбора конструкции аппарата и материалов        

2.Технологические и проектные расчеты аппарата                11

 2.1 Описание технологической схемы установки             11    2.2 Устройство и принцип работы аппарата                    13                    

2.3 Тепловые балансы и расчеты                                   16

2.4 Материальные балансы и технологические расчеты   18

2.5 Конструктивные расчеты                                      24

3. Прочностные расчеты аппарата                                   26 

3.1 Расчет толщины стенки аппарата                        27         

3.2 Расчет толщины крышки аппарата                               29         

3.3 Расчет и выбор опоры                                              30    

Список литературы                                                                  37

Приложение   

ВВЕДЕНИЕ

 

Процессы и аппарата, общие для различных отраслей химической технологии, получили название основных процессов и аппаратов. В химической промышленности осуществляются разнообразные процессы, в которых исходные материалы в результате химического взаимодействия, представляют глубокие превращения, сопровождающиеся изменением агрегатного состояния, внутренней структуры и состава веществ. Наряду с химическими реакциями, являющимися основной химико-технологический процессов, последние обычно включают многочисленные физические (в том числе и механические) и физико-химические процессы.

К таким относятся: перемещение жидкостей и твёрдых материалов, изменение и классификация последних, сжатие и транспортирование газов, нагревание и охлаждение веществ, их перемешивание, разделение жидких и газовых неоднородных смесей. При этом способ проведения указанных процессов часто определяет возможность осуществления, эффективность и рентабельность производственного процесса в целом.      

      В данном проекте решены задачи по проектированию холодильной установки, в составе которой применён кожухотрубный горизонтальный теплообменник для испарения аммиака.

Конструктивные расчеты.

       По формуле [3]:

                                                                    (2.20)

   определяем диаметры патрубков для рабочих сред при их параметрах (затраты, скорости и плотность)
   Скорости движения теплоносителей:

-для жидкостей:   0,1 — 0,5 м/с - при самотёке;
                         0,5 — 2,5 м/с - в напорных трубопроводах;

- для пара        15- 40 м/с;

- для газов       5-15 м/с.

     Диаметр патрубка для входа и выхода  25 %-ного раствора СаСl₂ в аппарат (при плотности ρ= 1240 кг/м³)

 

   Диаметр патрубка для входа аммиака в аппарат

Диаметр патрубка для выхода пара аммиака из аппарата

Принимаем диаметры патрубков равными:

-  для входа 25 %-ного раствора СаСl₂ в аппарат - 35 мм;

- для выхода 25 %-ного раствора СаСl₂ - 35 мм;

- для входа аммиака в аппарат - 35 мм;

- для выхода пара аммиака из аппарата - 120 мм.

 

3. Прочностные расчеты аппарата

 

Основные расчетные параметры:      

Максимальная рабочая температура среды t=20 ^оС.

Рабочее давление в межтрубном пространстве Р=0,2 МПа.

Рабочее давление в трубном пространстве Р=0,28 МПа.

Расчетное давление для аппаратов с рабочим избыточным давлением Р>0,07 МПа согласно рекомендациям приведенным (2, стр.9) составит

 

Р_мтр=1,1р=1,1·0,2=0,22 МПа.                                    (3.1)

Р_тр=1,1р=1,1·0,28=0,31 МПа.

 

 Расчеты на прочность выполняются с учетом прибавки, в данном случае принимаем равной:

 

С=П∙τ=0,1·20 =4 мм,                                                                       (3.2)

 

где П = 0,2 мм/год – проницаемость материала, мм/год;

t = 20 лет – срок службы аппарата, лет.

Коэффициент прочности сварных швов (φ=0,9 - для стыковой с двухсторонним проваром, выполненной автоматической и полуавтоматической сваркой при контроле швов по длине до 50% [2].

      Допускаемое напряжение слоя листа (сталь Ст3кп) при 20 °С и расчетной температуре соответственно:

 

[σ₂₀]=154 МПа;

 

    [σ]=154 МПа.

Расчетное значение предела текучести для стали Ст3кп [2]:

[σ_т20]=250 МПа.

Допускаемое напряжение в условиях гидравлических испытаний определяется по формуле:

 

[σ]_и=σ_т20/1,1=250/1,1=227 МПа.

 

Пробное давление при гидроиспытании [2]:

 

                        (3.3)

 

   - межтрубного пространства:

 

,

 

- трубного пространства:

 

 

 

Расчет и выбор опоры

 

Расчетные загрузки в горизонтальном аппарате, установленном на двух седловых опорах, показаны на рис. 3.3.

Определяем максимальные нагрузки.

Масса теплообменника согласно табл. 11.10, [4]:

 

M_ап=680 кг.

 

Масса жидкости в теплообменнике при гидроиспытании (полное заполнение):

 

m_ж=ρ_ж(2V_дн+0,785∙D²l_ц),                                       (3.11)                                                                                                     

 

где V_дн – объем эллиптического днища по ГОСТ 6533-78, м³,                    V_дн =0,0055 м³ [2];

1. Для приобретения полной версии работы перейдите по ссылке.енинград, отд-ние, 1982. – 384 с., ил.

2. Анурьев В.И. Справочник конструктора – машиностроителя: В 3-х т. Т.1. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1978. –728с.,ил.

3. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. – 9-е изд., перераб. и доп. – М.: Химия,1973. –754с.

4. ГОСТ 14248 – 79. Испарители с паровым пространством. Типы, основные параметры и размеры.

 

 

Приложение

 

РЕФЕРАТ

 

 

Пояснительная записка: 38  с., 9 рис., 1 приложение,                           8 источников.

Графические материалы: технологическая схема установки, сборочный чертёж аппарата, сборочные чертежи узлов – всего  3 листа формата А1.

Тема проекта: «Спроектировать кожухотрубный теплообменник для испарения аммиака в составе холодильной установки».

Приведены теоретические основы и особенности процесса теплообмена, выполнены технологические, проектные и прочностные расчеты, расчет гидравлического сопротивления, обоснован выбор материалов для изготовления аппарата.

Расчетами на прочность и герметичность показана надёжность работы запроектированного аппарата.

Ключевые слова: АППАРАТ, УСТАНОВКА, АММИАК, ИСПАРИТЕЛЬ, ТРУБНЫЙ ПУЧОК, РАСЧЁТ, ОПОРА.

 

СОДЕРЖАНИЕ

                                                                                               

Введение                                                                                 5  

1. Теоретические основы разрабатываемого процесса.         6   

 Обоснование выбора конструкции аппарата и материалов        

2.Технологические и проектные расчеты аппарата                11

 2.1 Описание технологической схемы установки             11    2.2 Устройство и принцип работы аппарата                    13                    

2.3 Тепловые балансы и расчеты                                   16

2.4 Материальные балансы и технологические расчеты   18

2.5 Конструктивные расчеты                                      24

3. Прочностные расчеты аппарата                                   26 

3.1 Расчет толщины стенки аппарата                        27         

3.2 Расчет толщины крышки аппарата                               29         

3.3 Расчет и выбор опоры                                              30    

Список литературы                                                                  37

Приложение   

ВВЕДЕНИЕ

 

Процессы и аппарата, общие для различных отраслей химической технологии, получили название основных процессов и аппаратов. В химической промышленности осуществляются разнообразные процессы, в которых исходные материалы в результате химического взаимодействия, представляют глубокие превращения, сопровождающиеся изменением агрегатного состояния, внутренней структуры и состава веществ. Наряду с химическими реакциями, являющимися основной химико-технологический процессов, последние обычно включают многочисленные физические (в том числе и механические) и физико-химические процессы.

К таким относятся: перемещение жидкостей и твёрдых материалов, изменение и классификация последних, сжатие и транспортирование газов, нагревание и охлаждение веществ, их перемешивание, разделение жидких и газовых неоднородных смесей. При этом способ проведения указанных процессов часто определяет возможность осуществления, эффективность и рентабельность производственного процесса в целом.      

      В данном проекте решены задачи по проектированию холодильной установки, в составе которой применён кожухотрубный горизонтальный теплообменник для испарения аммиака.

Теоретические основы разрабатываемого процесса.

 Обоснование выбора конструкции аппарата и материалов

 

Теплообменом называется процесс переноса теплоты происходящий между телами, имеющими различную температуру. При этом теплота переходит самопроизвольно от более нагретого к менее нагретому телу. Теплообмен между телами представляет собой обмен энергией между молекулами, а томами и свободными электронами, в результате, которого интенсивность движения частиц более нагретого тела снижается, а менее нагретого возрастает. В результате передачи теплоты происходит и рассматриваемый в данной работе процесс нагревания.
   Тела, которые участвуют в теплообмене, называются теплоносителями.
Теплообменные процессы могут происходить только при наличии разности температур между теплоносителями, т. е. разность температур - движущая сила процесса теплообмена.
   Немаловажным фактом является также направление движения теплоносителей. От него сильно зависит характер процесса. Существует несколько схем движения потоков теплоносителей. Прямоточная схема — горячий теплоноситель взаимодействует с холодным через стенку, при этом потоки направлены параллельно друг другу и в одном направлении, противоточная - потоки параллельны, но направлены в противоположные стороны, и перекрёстная потоки направлены под углом относительно друг друга.

Расчет теплообменного аппарата включает определение необходимой поверхности тепло пере дачи, выбор типа аппарата и нормализованного варианта конструкции, удовлетворяющих заданным технологическим условиям оптимальным образом. Необходимую поверхность теплопередачи определяют из основного уравнения теплопередачи:

                          ,                                            (1.1)      

где:

F – площадь теплообмена, м²;

∆t_ср – средняя температура процесса;

К – коэффициент теплоотдачи;

Q – тепловая нагрузка.
тепловую нагрузку Q в соответствии с заданными технологическими условиями находят по одному из следующих уравнений:
  Для приобретения полной версии работы перейдите по ссылке.

 

Характеристика Ст3кп.

 

Вид поставок - сортовой прокат, в том числе фасонный по: ГОСТ 5949-75, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71, ГОСТ 2879-69, ГОСТ 18968-73, ГОСТ 19442-74. Лист толстый по ГОСТ 7350-77. Лист тонкий по ГОСТ 5582-75.

Назначение - для второстепенных и несущих элементов сварных и несварных конструкций, которые работают при температуре от -40 до  +400 ⁰С.

 

Таблица 1.1 - Химический состав стали Ст3кп

 

С	Мn	Si	Cr	S	P	T	Cu	Ni
	Не больше			Не больше
0,14-0,22	0,05	0,05	До 0,3	0,050	0,040	0,2	0,30	0,3

 

 

 

 

 Таблица 1.2 - Механические свойства стали Ст3кп

 

ГОСТ	Поставка	Разрез, мм	σ	σ	ψ	КСU		НВ, не больше
			МПа		%
			Не больше
7350-77	Листы гарячекатанные или холоднокатанные	Больше 2	---	530	20	---		---

 

Технологические свойства.

Температура начала ковки 1280 ⁰С, конца ковки 750 ⁰С. Разрез до 1000 мм охлаждается штабелями на воздухе или в песочной яме.

Свариваемость - без ограничений. Для толщины более 36 мм рекомендуется подогрев и последующая термообработка.

Обработка резаньем - в горячекатанном состоянии при НВ 124, σ_в= 420 МПа, К_р.б.ст.= 1,8, К_{р.тв.ст.}= 1,6.

Не имеет склонности к отпускной хрупкости.

 

Характеристика ПОН-Б.

 

Таблица 1.3 - Характеристика паронита ПОН-Б

 

	Температура применения		Давление, МПа (кгс/см2)	Среда
	от	До
Паронит ПОН-Б	-40	+200	2,5(25)	Водные растворы солей, аммиак, малоагрессивные вещества

 

Для деталей крепежа возможно использовать сталь 30Х.

 

Сталь 30Х характеризуется повышенной вязкостью и прочностью в термически обработанном состоянии. Сталь имеет малую склонность к отпускной хрупкости и характеризуется хорошей релаксационной стойкостью, что позволяет применять её для изготовления крепёжных деталей. Сталь хорошо деформируется в горячем состоянии, хорошо обрабатывается резанием. Сталь 30Х удовлетворительно сваривается.

2.Технологические и проектные расчеты аппарата