Концентрирование карбамида (стр. 4 из 5)

Исходя из поверхности теплообмена выбираем аппарат со следующими характеристиками,

:

Таблица 4.1

F, м2	D, мм	D1, мм	D2,мм	H, мм	M, кг
L=3000мм
40	800	1200	500	11000	3000

Диаметр трубочек d =38´2мм

Номинальная поверхность теплообмена 40м2

Высота труб 3000мм

Диаметр греющей камеры 800мм

Диаметр сепаратора 1200мм

Общая масса аппарата 3000кг

Общая высота аппарата 11000мм

4.2 Определение толщины тепловой изоляции

Толщину тепловой изоляции dн находят из равенства удельных тепловых потоков через слой изоляции от поверхности изоляции в окружающую среду:

, (4.1)

где aв=9,3+0,058tст2 – коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляционного материала в окружающую среду, Вт/(м2*К).

tcт2 – температура изоляции со стороны окружающей среды; для аппаратов работающих на открытом воздухе tcт2=10С0; tcт1 – температура изоляции со стороны аппарата tcт1= tг.п.; tв – температура окружающей среды.

aв=9,3+0,058*10=9,88Вт/м2*К

В качестве материала для тепловой изоляции выберем совелит (85% магнезит + 15% асбеста) имеющего коэффициент теплопроводности

lн=0,09Вт/м2*К.

Получим

Принимаем толщину тепловой изоляции 0,121м.

4.3 Выбор штуцеров

Диаметр штуцеров определим из уравнения расхода

, (4.2)

где V - секундный расход жидкости или пара, м3/с; w - скорость жидкости или пара в штуцерах, м3/с, принимаем по практическим данным,

:

Для пара	15-25м/с
Для жидкости	0,5-3м/с

Диаметр штуцера входа и выхода раствора:

(4.3)

Примем D=80мм.

Диаметр штуцера входа и выхода паров:

, (4.4)

где t0, P0 – температура и давление при нормальных условиях.

Р=Р0, Mr – молекулярная масса раствора.

Mr=0,998*60+(1-0,998)*18=59,916

Подставив, получим:

Принимаем диаметр равный 125мм.

Диаметр штуцера выхода конденсата

Примем диаметр равный 32мм.

Таблица штуцеров,

.

Таблица 4.2

Dy	dT	ST	HT
80	89	4	155
125	133	6	155
32	38	3	155

5. Гидравлический расчет

Гидравлическое сопротивление кожухотрубчатых теплообменников для трубного пространства без поперечных перегородок рассчитывается по формуле

, (5.1)

где l - Коэффициент трения; d – диаметр трубы, м; L – длинна одного хода, м; z – число ходов по трубам; rтр – плотность раствора карбамида в трубном пространстве; wтр – скорость раствора в трубах; wтр.ш. – скорость раствора в штуцерах; n – количество труб шт.

rтр=1220кг/м3; d=0,034м; z=1; L=3.

Определим число Рейнольца по формуле:

, (5.2)

где mр-ра - вязкость (Па*с) раствора при температуре tк, z – число ходов по трубам,

n – количество труб шт., d- внутренний диаметр трубочек, мм.

Как видим число Рейнольдца меньше 2300, Re<2300, тогда коэффициент трения будет рассчитываться по формуле,

:

(5.3)

Скорость жидкости в трубном пространстве рассчитываем по формуле:

, (5.4)

rтр- плотность вещества в трубном пространстве кг/м3.

Подставив значения получим:

Скорость жидкости в штуцерах рассчитываем по формуле:

(5.5)

Подставив все значения в уравнение для расчета гидравлического сопротивления в трубном пространстве получим:

6. Прочностной расчет

6.1 Расчет толщины стенок

6.1.1 Расчет толщины стенки сепаратора

В соответствии с ГОСТ 14249-80 расчет толщины сепаратора, нагруженного внутренним давлением определим по формуле:

, (6.1)

где Рр – расчетное давление в аппарате, МПа; D – внутренний диаметр аппарата, м;

- допустимое напряжение для выбранного материала аппарата при соответствующей температуре, МПа; j - коэффициент сварного шва, . j = 0,9; = 139МПа; Рр = 0,0049МПа.

Тогда

Определим толщину стенки сепаратора с учетом поправки на коррозию:

, (6.2)

где С – поправка на коррозию, мм. С = 2мм.

. Окончательно принимаем

6.1.2 Расчет толщины стенки греющей камеры

Давление равно давлению греющего пара Р=Рг=0,4МПа.

Толщина стенки рассчитывается по формуле:

Определим толщину стенки греющей камеры с учетом поправки на коррозию:

,

где С – поправка на коррозию, мм. С = 2мм.

Окончательно принимаем

6.2 Расчет крышек и днищ выпарного аппарата

6.2.1 Расчет крышек и днища сепаратора

Расчет крышек делается в соответствии с ГОСТ 14249-80 по формуле:

(6.3)

- давление вторичного пара, МПа; R – радиус кривизны крышки, мм.

Радиус кривизны крышки рассчитывается по формуле:

, (6.4)

где

- диаметр аппарата, мм; - высота крышки, мм.

Высота крышки рассчитывается по формуле:

, (6.5)

Получим

.

Определим толщину стенки крышки с учетом поправки на коррозию:

,

где С – поправка на коррозию, мм. С = 2мм.

Окончательно принимаем

В связи с ослаблением крышки сепаратора конструктивно примем

Таблица 6.1

D, мм	Sд, мм	Hд, мм	Hц, мм	Fд, м2	Vд, м3
1200	6-8	300	25	1,65	0,2534

6.2.2 Расчет крышки и днища греющей камеры

Определим толщину днища греющей камеры

;

;

;

;

Получим:

.

Определим толщину стенки крышки с учетом поправки на коррозию: