Расчет тепловой изоляции, Механический расчет - Расчет кожухотрубного теплообменника для стерилизации масла

Любое нагретое тело теряет тепло в окружающую среду, что существенно увеличивает затраты на данный процесс. Для снижения этих затрат и соблюдения требований техники безопасности используют тепловую изоляцию.

Температура на поверхности изоляции из условий безопасности работы

TИз = 45°С.

Температура окружающей среды:

T0 = 20°С.

Толщина тепловой изоляции:

ДИз = лИз*(tСт1 - tИз) / б0*( tИз - t0),где

TСт1 = 151,1°С,

ДИз = 0,064*(151,1-45) / 11,49*(45-20) =0,024м =24мм.

Примем в качестве теплоизоляционного материала минеральная вата (предельная температура использования 600°С):

ЛИз = 0,064 Вт/(м2*К).

Так как термическое сопротивление теплоотдачи от горячего теплоносителя изолируемой поверхности, а также термическое сопротивление этой поверхности очень малы по сравнению с термическим сопротивлением изоляции, то удельный тепловой поток можно рассчитать:

Q = б0*(tИз - t0), где

Б0 - суммарный коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности аппарата к воздуху, Вт/(м2*К),

Б0 = 9,74 + 0,07*( tИз - t0) = 9,74 + 0,07*(45-20) = 11,49 Вт/(м2*К),

Q = 11,49*(45-20) = 287,25 Вт/м2.

Механический расчет

Корпус теплообменного аппарата выполняется сварным, из листовой стали 20К. Тогда допускаемое напряжение в зависимости от температуры стенки выбираем [у]* = 142 Мпа, таб. 33 [5].

Расчет толщины стенок на внутреннее давление:

Толщина стенки при расчете на внутреннее давление проверяется по формуле:

Д = (Р*D/2[у]Доп*ц) + С, где

Д - толщина стенки корпуса, м;

Р - внутреннее избыточное давление в корпусе, МПа;

D - внутренний диаметр корпуса, м;

[у]Доп - допускаемое напряжение, МПа, [у]Доп = [у]*з = 142*0,9 = 127,8 МПа,

З - коэффициент, учитывающий конструкцию и условия работы аппарата, з = 0,9 для сосудов, обогреваемых топочными газами, таб.34 [5];

Ц - коэффициент прочности сварного шва, для односторонней сварки

Ц = 0,65;

С - поправка на коррозию, овальность и т. д., С = 0,001 м. [4]

Д = 0,044*1,04/2*127,8*0,65 + 0,001 = 0,0013 м = 1,3 мм.

Расчет толщины стенок на наружное давление:

Толщина стенок на наружное давление при разрежении в аппарате:

Д = (РН*DН/2*[у]С*ц) + С,

Где РН - наружное избыточное давление, МПа;

DН - наружный диаметр цилиндра, м;

[у]С - допускаемое напряжение на сжатие, МПа, [у]С = [у]Доп = 127,8 МПа;

С - конструктивная прибавка, С = 0,001 м. [3].

Д = 0,12*0,325/2*127,8*0,65 + 0,001 = 0,0021 м = 2,1 мм.

Расчет толщины трубных решеток:

Толщина трубных решеток выбирается в зависимости от диаметра размещенных в ней труб. Шаг между соседними трубами должен быть не меньше t = 4,8dН = 4,8*0,026 = 0,125, тогда толщина трубной решетки при заданном шаге:

ДР = 4,8* dН / (t - dН),

ДР = 0,125 / (0,125 - 0,026) = 1,27 мм.

Расчет толщины крышек:

Форма крышек и днищ в теплообменных аппаратах бывает различной (сферической, эллиптической, конической или плоской).

Номинальная толщина стенки эллиптического днища:

Д =

Где К - фактор формы днища, К = 1,2, [3] табл. 5,8 с.124

Д =

Похожие статьи




Расчет тепловой изоляции, Механический расчет - Расчет кожухотрубного теплообменника для стерилизации масла

Предыдущая | Следующая