МИНИСТЕРСТВО КУЛЬТУРЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ КИНО И ТЕЛЕВИДЕНИЯ»

Кафедра общей химической технологии и экологии

Пояснительная записка

к курсовому проекту по процессам и аппаратам химической технологии на тему:

«Кожухотрубчатый теплообменник»

Выполнила:

Студентка Сусарова Т. В.,

735 гр., 3 курс, дневное отделение

Руководитель проекта:

Соколов Ю.С.

Санкт-Петербург

2010

Содержание

1. Задание курсового проекта 4

2. Введение 5

3. Расчетная часть 7

3.1. Тепловой расчет 7

1. Определение тепловой нагрузки: 7

9

По рисунку VIII [3] определим . 9

Так как Gr₁*Pr₁=437579*6.3=2,8*10⁶ > 5*10⁵, а значит, критерий Нуссельта необходимо определить следующим образом: 10

3.2. Расчет гидравлического сопротивления 15

Гидравлический расчет проводим для вариантов 1 и 2. 15

Вариант 1 15

Скорость жидкости в трубах: 15

Скорость жидкости в трубах по формуле 3.12: 17

3.3. Выбор оптимального нормализованного варианта на основе технико-экономического анализа 19

4. Список используемой литературы 22

1. Задание курсового проекта

Вариант Т2ТК

Рассчитать и спроектировать (по размерам ГОСТ) кожухотрубчатый теплообменник для нагрева раствора в количестве G₁, кг/с от температуры t_1н до температуры t_2н. Нагрев осуществляется водой, начальная температура которой t_2н, конечная t_2к. Свойства нагреваемого раствора представлены в Таблице1.

Таблица 1

G1, кг/с	3
температура t1н, 0С	15
температура t1к, 0С	35
температура t2н, 0С	50
температура t2н, 0С	40
плотность- , кг/ м3	1100
теплопроводность- , Вт/ м* К	0,55
вязкость- , Па*с	0,8*10-3
теплоемкость- с1, Дж/ кг* К	4300
коэффициент объемного расширения - , К-1	48*10-5

2. Введение

Процессы теплообмена имеют большое значение в химической, энергетической, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности. В теплообменных аппаратах теплопередача от одной среды к другой через разделяющую их стенку обусловлена рядом факторов и является сложным процессом, который принято разделять на три элементарных вида теплообмена: теплопроводность, конвекцию и тепловое излучение. На практике эти явления не обособлены, находятся в каком-то сочетании и протекают одновременно. Для теплообменников наибольшее значение имеет конвективный теплообмен или теплоотдача, которая осуществляется при совокупном и одновременном действии теплопроводности и конвекции.

Процессы теплообмена осуществляются в теплообменных ап­паратах различных типов и конструкций.

По способу передачи тепла теплообменные аппараты делят на поверхностные и смесительные. В поверхностных аппаратах рабочие среды обмениваются теплом через стенки из теплопро­водного материала, а в смесительных аппаратах тепло передается при непосредственном перемешивании рабочих сред.

Смесительные теплообменники по конструкции проще поверхностных: тепло в них используется полнее. Но они пригодны лишь в тех случаях, когда по технологическим условиям произ­водства допустимо смешение рабочих сред.

Поверхностные теплообменные аппараты, в свою очередь, делятся на рекуперативные и регенеративные. В рекуперативных аппаратах теплообмен между различными теплоносителями происходит через разделительные стенки. При этом тепловой поток в каждой точке стенки сохраняет одно и то же направление. В регенеративных теплообменниках теплоносители попеременно соприкасаются с одной и той же поверхностью нагрева. При этом направление теплового потока в каждой точке стенки периодически меняется. Рассмотрим рекуперативные поверхностные теплообменники непрерывного действия, наиболее распространенные в промышленности.

Основными элементами кожухотрубчатых теплообменников (Рис.1) являются пучки труб, трубные решетки, корпус, крыш­ки, патрубки. Концы труб крепятся в трубных решетках разваль­цовкой, сваркой и пайкой.

Рис.1. Кожухотрубчатый теплообменник

  Для увеличения скорости движения теплоносителей с целью интенсификации теплообмена нередко устанавливают перегородки, как в трубном, так и 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.

Аппараты жесткой конструкции 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 от температурных удлинений. Нежесткость конструкции обеспечивается сальниковым уплотнением на патрубке или корпусе, пучком U образных труб, подвижной трубной решеткой закрытого и открытого типа.

В аппаратах полужесткой конструкции температурные деформации компенсируются осевым сжатием или расширением специальных компенсаторов, установленных па корпусе. 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.