Розрахунок діаметру штуцерів

Мета розрахунку: визначити діаметр штуцерів.

Схема штуцера зображена на рисунку 4.3.

 

Рисунок 4.3 – Схема штуцера

Вихідні дані:

Масова витрата бензолу G₁ = 3,33 кг/с

Густина бензолу ρ₁ = 844,12 кг/м³

Масова витрата води G₂ = 1,88 кг/с

Густина води ρ₂ = 994,85 кг/м³

При русі рідини під тиском швидкість її руху лежить у межах 0,8 – 3м/с.

Приймемо швидкість w = 0,8 м/с.

Методика розрахунку наведена в [5].

Розрахунок:

Діаметр штуцера, в якому рухається бензол:

м

Діаметр штуцера, в якому рухається вода:

м

Висновок: за [7, таблиця 27.1] рекомендоване значення діаметру штуцера для бензолу складає D _у=100 мм, для води – D _у=100 мм.

Розрахунок гідравлічного опору теплообмінника

Метою гідравлічного розрахунку є визначення гідравлічного опору трубопроводів при заданому тепловому навантаженні.

Схема пластинчатого теплообмінника наведена на рисунку 4.4.

w2

w1

G1

G2

Рисунок 4.4 – Схема пластинчатого теплообмінника

Вихідні дані:

Для гарячого теплоносія (бензолу):

Масова витрата бензолу G₁ = 3,33 кг/с

Швидкість руху бензолу м/с

Густина бензолу ρ₁ = 844,12 кг/м³

Критерій Рейнольдса для бензолу

Масова витрата води G₂ = 1,88 кг/с

Швидкість руху води м/с

Густина води ρ₂ = 994,85 кг/м³

Критерій Рейнольдса для води

Еквівалентний діаметр каналу 8мм

Приведена довжина каналу L = 1,12м

Діаметр штуцера D _у= 100мм

Число пакетів х = 1

Розрахунок здійснюємо за методикою, викладеною в [4, стор. 35].

Розрахунок:

Коефіцієнт гідравлічного опору при турбулентному режимі:

Швидкість руху бензолу в штуцерах:

м/с

При швидкості рідини в штуцерах менше 2,5 м/с їх гідравлічний опір можна не враховувати. Тоді формула для обчислення гідравлічного опору для гарячого теплоносія (бензолу) матиме вигляд:

Па

Коефіцієнт гідравлічного опору при турбулентному режимі:

Швидкість руху бензолу в штуцерах:

м/с

При швидкості рідини в штуцерах менше 2,5 м/с їх гідравлічний опір можна не враховувати. Гідравлічного опіру для холодного теплоносія (води):

Па

Напір насосу, що необхідний для перекачування буде становити:

де h₃ – запас напору насоса.

Висновок: Для перекачування бензолу за ГОСТ 10392-89 обираємо вихревий консольний насос марки 2/26 продуктивністю 7,2 м³/год напором 26 м коефіцієнтом корисної дії 0,33. Частота обертів вала насосу складає 24 с^-1.

Згідно ГОСТ 22247-96: Насоси відцентрові консольні для води, обираємо консольний насос марки 100-80-125 продуктивністю 27,8 м³/год напором 20 м коефіцієнтом корисної дії 0,74. Частота обертів вала насосу складає 48 с^-1.

Механічні розрахунки основних елементів конструкції теплообмінника

Розрахунок товщини стінки коробчастої обичайки

Мета розрахунку: визначити товщину стінки коробчастої обичайки.

Розрахункова схема наведена на рисунку 4.5.

Рисунок 4.5 – Конструкція зварної коробчастої обичайки

 

Вихідні дані:

Висота [ГОСТ 15518-87] Н = 1540 мм

Ширина [ГОСТ 15518-87] В = 400 мм

Поправковий коефіцієнт [7, стор.408] η = 1

Допустима напруга [7, стор.82] = 380 МПа

Робочий тиск р = 1МПа

Розрахунок здійснюємо за методикою, викладеною в [7, стор. 430].

Розрахунок:

Номінальна допустима напруга для сталі ВСт3сп3 за границею міцності:

Номінальна допустима напруга за границею текучості:

Остаточно допустима напруга:

1=145,45 МПа

Номінальна розрахункова товщина гладкої прямокутної стінки s’ визначається за формулою:

Відношення висоти до ширини окремих пласких елементів Н/В = 3,85.

Вважаючи елемент жорстко закріпленим, знаходимо величину коефіцієнта К, що залежить від способу кріплення стінки чи її елемента,по графіку, приведеному на рисунку 4.6:

1 – для прямокутної пласкої стінки, шарнірно спертої за периметром; 2 – для прямокутної пласкої стінки, жорстко закріпленої за периметром

Рисунок 4.6 – Графіки для визначення коефіцієнта К

За графіком значення коефіцієнта складає:

K=0.5.

Номінальна розрахункова товщина гладкої прямокутної стінки:

Товщина стінки з урахуванням додавань:

s = s’+C_k+C₀ = 16,58+1+0,74 = 18 мм,

де C_k = 1 мм – додавання на корозію або інший вид хімічної взаємодії робочого середовища на матеріал;

C₀ = 0,42 – додавання на округлення товщини стінки.

Висновок: товщина стінки складає 18 мм.