Помощь студентам в учебе и написании работ. Заказать дипломную, курсовую, работу. Никольский Помощь

Содержание

Задание
Рассчитать и спроектировать теплообменный аппарат для нагревания воды насыщенным водяным паром.
Вода насосом 1 перекачивается из резервуара 2 через теплообменник 3 по системе трубопроводов и аппаратов 4 (рисунок 1). В теплообменнике вода нагревается от tн до tк насыщенным водяным паром давлением 0,25МПа. Объёмный расход воды V. Давление воды на выходе из системы трубопроводов pк.
Вода подаётся по трубопроводу длиной l=lвс+lн. Длина трубопровода от насоса до теплообменника l`н, высота всасывания hвс, максимальная высота подъёма Н.

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.
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. В (табл. 1.4 [1]) значение скорости теплоносителя в трубном пространстве кожухотрубчатых теплообменников рекомендуется выбирать близкой к 1 м/с.
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).
Аппарат крепится в вертикальном положении на специальной раме или в межэтажном перекрытии с помощью лап.

Список литературы

1. Остриков, А.Н. Расчет и проектирование теплообменников [Текст]: учебник/ А.Н. Остриков, А.В. Логинов, А.С. Попов, И.Н. Болгова; Воронеж. гос. технол. акад. – Воронеж: ВГТА, 2011. – 440 с.
2.Павлов, К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии [Текст]/ К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков.-Л.: Химия, 1987.-586 с.
3. Лащинский, А.А. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры [Текст]/ А.А. Лащинский, А.Р. Толчинский.-Л.: Машиностроение,1970.-753 с.

Подробное описание

📘 О чем эта работа

Выполнен полный проект и тепловой расчёт горизонтального кожухотрубчатого теплообменного аппарата для нагрева воды насыщенным водяным паром при давлении 0,25 МПа. Объект расчёта — нагрев воды с t_н=15°С до t_к=81°С при объёмном расходе V=3,2·10⁻² м3/с; рассчитаны тепловая нагрузка и расход пара, определены основные конструктивные параметры аппарата.

📚 Что внутри

Работа содержит подробные расчёты и пояснения по следующим разделам:

Тепловой расчёт: определение средней температуры нагреваемой воды (tср≈52,9°С), тепловой нагрузки Q≈9,165,749 Вт с учётом потерь (χ=1,05) и расхода пара G≈4,19 кг/с.
Теплотехнический расчёт: вычисление среднего температурного напора, Δtср≈73,4°С, определение свойств теплоносителей при средних температурах (ρ, c, λ, μ).
Расчёт коэффициентов: α при конденсации (приближённо α≈8829 Вт/(м²·К)), определение числа Нуссельта (Nu≈227,7) и режимов течения (Re≈5,7·10⁴ — турбулентный).
Ориентировочный и уточнённый подбор площади: при ориентировочном K=1200 Вт/(м²·К) F≈104,1 м²; при уточнённом K≈1568 Вт/(м²·К) F≈79,6 м²; принята стандартизованная конструкция с F≈90 м².
Конструктивный расчёт: выбор типа аппарата (шестиходовой кожухотрубчатый), диаметр кожуха D=800 мм, трубы стальные 25×2 мм, число труб n=384, длина труб L=3000 мм, скорость в трубах ω≈1,44 м/с.
Детали конструкции: толщина трубных решёток, шаг размещения (шахматное размещение), диаметр отверстий 25,5 мм по ГОСТ, толщины обечайки S=6 мм, исполнение материалов (кожух — Ст3сп5, трубы — сталь 10), фланцы и размеры штуцеров (125 мм, 350 мм, 80 мм по ГОСТ), седловые опоры.
Проверки: необходимость компенсатора (разность температур ≈35,7°С < допустимых 40°С — компенсатор не требуется), расчёт отбойника и расстояний между перегородками (шаг 800 мм).

📊 Для кого подходит

Полезно студентам технических направлений (теплотехника, теплоэнергетика, химическая технология) при выполнении курсовых и практических проектов; инженерам‑проектировщикам как готовая методика расчёта кожухотрубчатого теплообменника для нагрева водой паром.

✨ Особенности

Конкретные численные результаты: тепловая нагрузка, массовый расход пара, значения Re, Nu и α; несколько вариантов площади и обоснование выбора стандартизированной схемы с 384 трубами. Включены ссылки на ГОСТы и справочные таблицы, указаны материалы и стандартные комплектующие (фланцы, опоры), приведены чертежные ориентиры (диаметры, длины, шаги).

Практическая ценность: работа содержит готовые расчёты для внедрения в техническую документацию, подробные обоснования выбора конструктивных элементов и размеров, что экономит время при проектировании и согласовании с нормами.

❓ Частые вопросы

Подойдет ли для моего ВУЗа?
Структура и содержание соответствуют требованиям курсовой работы по профилирующим дисциплинам: вводная часть, расчётная глава, конструктивная часть, выводы и список литературы с указанием ГОСТ и справочных таблиц.

Можно адаптировать?
Да. Все числовые исходные данные и расчёты оформлены таблично и пояснены — легко заменить входные параметры, изменить длину/число труб или материалы и быстро пересчитать показатели.

Готовая курсовая: Кожухотрубчатый теплообменник