Расчет и выбор нормализованного теплообменного аппарата для охлаждения гексана

тогда получимПринимаем толщину тепловой изоляции для крышек теплообменника 18 мм. Толщина слоя изоляции для кожуха составит3 ОПИСАНИЕ ВЫБРАННОГО ТЕПЛООБМЕННИКА3.1 Описание и принцип работы рассчитанного теплообменного аппаратаКожухотрубчатый теплообменник жесткой конструкции, который состоит из корпуса (или кожуха) 1 и приваренных к нему трубных решеток 2 с пучком труб 3. Выступающие из корпуса части решеток являются одновременно фланцами 5, к которым на прокладках и болтах 6 крепятся сферические или плоские днища 4. Теплообменники крепятся на лапах 7.Рисунок 3.1 – Кожухотрубчатый теплообменник: 1 – корпус; 2 – трубные решетки; 3 – трубы; 4 – днища; 5 – фланцы; 6 – болты; 7 – лапы В кожухотрубчатом теплообменнике один теплоноситель (I) движется внутри труб в трубном пространстве, а второй (II) – в межтрубном, омывая пучок труб снаружи.Трубы в решетках размещены равномерно по периметрам правильных шестиугольников, что обеспечивает компактность расположения. Иногда трубы располагают по концентрическим окружностям. При необходимости обеспечения очистки наружных поверхностей труб применяется коридорное расположение – по сторонам квадратов.Для увеличения скорости протекания в трубном и межтрубном пространствах устанавливают перегородки, уменьшая сечение потока жидкости. На рис.3.2 представлен многоходовыйтеплообменник, который имеет два хода по трубному пространству и семь ходов по межтрубному. Вследствие меньшей площади сечения скорость жидкости в многоходовом теплообменнике возрастает (по отношению к скорости в одноходовом теплообменнике) в число раз, равное числу ходов.Рисунок 3.2 – Многоходовый кожухотрубчатый теплообменник: 1 – кожух; 2 – перегородки в межтрубном пространстве; 3 – перегородки в трубном пространствеКожухотрубчатые теплообменники располагаются вертикально или горизонтально. Вертикальные теплообменники более просты в эксплуатации и занимают меньшую производственную площадь. Горизонтальные теплообменники изготавливаются обычно многоходовыми и работают при больших скоростях теплоносителей, чтобы свести к минимуму расслоение жидкостей вследствие разности их плотностей и температур, а также устранить образование застойных зон. Для увеличения скорости протекания в трубном и межтрубном пространствах устанавливают перегородки, уменьшая сечение потока жидкости. Диаметр стяжек для перегородок для данного аппарата 16 мм, минимальное количество стяжек 6. На рис.3.2 представлен многоходовыйтеплообменник, который имеет два хода по трубному пространству и семь ходов по межтрубному. Вследствие меньшей площади сечения скорость жидкости в многоходовом теплообменнике возрастает (по отношению к скорости в одноходовом теплообменнике) в число раз, равное числу ходов.Рисунок 3.3 - Шестиходовой горизонтальный кожухотрубный теплообменник жесткой конструкцииНи рис.3.3 представлен кожухотрубный теплообменник жесткой конструкции. Данный теплообменник имеет 6 ходов по трубам, в которых движется гексан.Основными элементами теплообменника данной конструкции являются кожух, трубы, трубные решетки, распределительные камеры.Кожух состоит из цилиндрических обечаек, сваренных между собой встык, образующих корпус и ограничивающий снаружи межтрубное пространство в аппарате.С торцов кожух закрыт приваренными к нему двумя плоскими трубными решетками.Концы теплообменных труб в трубных решетках на сварке с подвальцовкой. Размещение концов труб в трубной решетке производится согласно ГОСТ 15118-79 по вершинам правильных треугольников. Распределительные камеры представляют собой крышки, ограничивающие корпус аппарата по трубному пространству с обоих торцов, в которых перегородками гексан, находящийся в трубном пространстве, направляется только в определенные трубы одного из ходов. При необходимости чистки внутренней поверхности труб распределительные камеры выполняют отъемными на фланцах.Для улучшения теплопередачи в межтрубном пространстве предусмотрены поперечные круглые с диаметрально чередующимися в них сегментными срезами перегородки, диаметр которых на 3-5 мм менее внутреннего диаметра кожуха и которые установлены на равном расстоянии друг от друга.Эти перегородки, обеспечивая движение среды в межтрубном пространстве поперек труб, служат для последних одновременно и промежуточными опорами.Диаметр стяжек для перегородок для данного аппарата 16 мм, минимальное количество стяжек 6.В межтрубном пространстве перед отверстиями подводящих среду штуцероа предусмотрены круглые козырьки-отражатели для предотвращения повреждения прилегающих труб от механического воздействия на них поступающего потока жидкости и эрозии. Проходное сечение в штуцерах распределительных камер не должно превышать проходное сечение труб одного хода.Кожухотрубные теплообменники обладают рядом преимуществ.Одним из главных плюсов таких устройств является их низкая стоимость. По сравнению с другими типами оборудования, кожухотрубные приборы обойдутся намного дешевле, чем, например, пластинчатые или ребристые.Низкая стоимость этих приборов связана с тем, что они имеют более простую конструкцию. Тепло передаётся по трубкам от одной среды к другой. Передача более чистой среды осуществляется непосредственно по кожуху.Немаловажным достоинством кожухотрубных теплообменных аппаратов является то, что они способны выдержать большое давление различных сред, которые принимают участие в процессе теплообмена.Ещё один плюс этих приборов состоит в том, что они продолжают свою работу даже в тех случаях, если были произведены компрессионные удары средней силы. Это является немаловажной и весьма существенной характеристикой, которую следует учитывать при выборе того или иного вида теплообменника.Стоит также выделить и такое преимущество, как возможность продолжения работы в случаях поломки одной или нескольких внутренних трубок. При возникновении такой ситуации капитальный ремонт при необходимости можно отложить на время, поскольку оборудование может продолжить свою работу без значительного снижения КПД.Плюсом кожухотрубных устройств будет и то, что они способны адаптироваться к любой среде, будь это морская или речная вода, нефтепродукты, масла, химически активные среды и т.п. Вне зависимости от конкретного типа рабочей среды, показатель надёжности приборов будет таким же высоким.Однако, несмотря на весомые достоинства кожухотрубных теплообменных аппаратов, нельзя не отметить и существенные недостатки. Например, большие габариты и сложность при монтаже и обслуживании. Кроме того, эти устройства имеют низкую эффективность теплообмена.ЗАКЛЮЧЕНИЕВ курсовом проекте на тему «Расчет и выбор нормализованного теплообменного аппарата для охлаждения гексана» выполнены следующие расчеты:-технологический и уточненный расчет поверхности аппарата;-расчет стандартных штуцеров;-расчет толщины тепловой изоляции.Также приведена сравнительная характеристика типов теплообменных аппаратов, дано описание проектируемого аппарата, указаны его достоинства и недостатки.Выбранный шестиходовой теплообменник жесткой конструкции имеет следующие данные:Диаметр кожуха, мм 800диаметр труб, мм 25×2общее число труб 384число ходов 6поверхность теплообмена, м2 181длина труб,м 6СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ1. Гельперин, Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии./Н.И.Гельперин – М.: Химия, 19812. Дытнерский, Ю.И Процессы и аппараты химической технологии: В двух томах. 1 т./Ю.И Дытнерский.-М.:Химия,19953. Касаткин, А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. /А.Г.Касаткин – М.: Химия, 19713. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию: Уч. пос. для вузов / Ю.И. Дытнерский, Г.С. Борисов, В.В. Брыков. - М.: Химия,19914. Романков, П.Г. Методы расчета процессов и аппаратов химической технологии (примеры и задачи)./П.Г.Романков, В.Ф.Фролов, О.М.Флисюк. Учеб.пособие для вузов. - Спб.:Химиздат, 2009