«Спроектировать кожухотрубный теплообменник для испарения аммиака в составе холодильной установки» (стр. 1 из 3)

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.

1. 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
С	Не больше		Cr	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

2.1 Описание технологической схемы установки

Принципиальная схема холодильной установки представлена на рисунке 2.1.

Для отвода тепла в окружающую среду обычно применяют систему оборотного водоохлаждения. В целом централизованная система хладоснабжения обеспечивает высокую степень надежности при меньшем резерве оборудования и меньшей численности обслуживающего персонала.

Схема холодильной установки включает три контура: контур промежуточного хладоносителя для отвода тепла от охлаждаемых технологических объектов; контур холодильной машины аммиака; систему оборотного водоохлаждения для передачи тепла оборотной воде.

Аппараты установлены в помещениях основного производства и связаны коммуникациями хладоносителя с машинно – аппаратным отделением холодильной установки, размещенной в специальном здании.

Контур рабочего тела компрессионной холодильной машины включает основное холодильное оборудование (компрессоры, конденсаторы, испарители, автоматические дроссельные устройства) и вспомогательные аппараты (сепарационные устройства, маслоотделители, ресиверы, приборы автоматического регулирования и контроля, арматура).

Пары аммиака из испарителя И1,И2 отсасываются компресс-сором Аг1 – Аг4 и нагреваются в конденсатор Кд1, Кд2, где сжижаются, отдавая тепло атмосферному воздуху. Жидкий аммиак через дроссельное устройство Д1 и Д2 подается в испаритель И1 и И2, где превращается в пар, воспринимая тепло.