Расчет кожухотрубного теплообменника

ORIGIN :=1

Выбор материалов:

• • корпус, фланцы, опоры — низколегированная сталь;
• • теплообменные трубы, решетки, крышки — высоколегированная сталь.

Исходные данные

Производительность G, т/ч:

G:=

Начальная температура:

:=

Конечная температура:

t_K :=

Температура пара:

t_n:=

Коэффициент теплопередачи К, Вт/м²-К:

К:=

Теплоемкость С, Дж/кг-К:

С:=

Плотность р, кг/м³:

Р^:=

z :=1

GIO³ _{ . ,_г ,

_Л--C-(t_K -t_H)z/z = l

Q:= 3600 ^{к н J}

V • р • С • (t_K - t_H) otherwise

Q =

At₆ =

^{:= —}

At_M =

АГ_б+ДС_м .г Дг_б

2 ДГ_М

ДГ_ср := ДГб -ДГм о^е^е

1п^

дг_ср —

Р:=—-—

К-ДГ_ср

Р =

Параметры теплообменника

Внутренний диаметр обечайки И, м:

И:=

Внутренний диаметр труб б, м:

<1:=

Угол при вершине треугольного размещения труб:

а :=

Масса теплообменника М, кг:

М:=

Назначение расчетных параметров материалов

Расчетное давление Р, МПа:

Р:=

Расчетная температура Г_р, °С:

г_р :=

Низколегированный или конструкционный материал

Минимальное значение предела прочности стали су_{1 в}, МПа: о1_в :=

Минимальное значение предела текучести стали _т, МПа: о1_т :=

Коэффициент запаса прочности по пределу прочности, п_в: п_в:=

Коэффициент запаса прочности по пределу текучести, п_т : п_т :=

Нормативное допускаемое напряжение стали по пределу прочности, МПа:

с1:=^

П_в

Нормативное допускаемое напряжение стали по пределу текучести, МПа:

а1:=^

п_т

Принимаю для стали, МПа о1 :=

Допускаемое напряжение для стали су_{2 доп}, МПа:

ц:=0.85

с>1доп :=су1т|

Срок службы аппарата П, лет:

П:=10

Скорость коррозии IV = (0,01—0,05), мм/год:

IV :=

Прибавка к толщине на коррозию С, м:

_С.^(УУ-П)

1000 с =

Дополнительная прибавка к толщине С₁₅ м:

0.001

Коэффициент прочности сварных швов, м:

(р:=

Высоколегированный материал

Минимальное значение предела прочности стали су_{2 в}> МПа: о2_в :=

Минимальное значение предела текучести стали су_{2 т}, МПа: су2_т :—

Коэффициент запаса прочности по пределу прочности, п_в: п_в :=

Коэффициент запаса прочности по пределу текучести, пр. щ:=

Нормативное допускаемое напряжение стали по пределу прочности МПа:

а2:=^

П_в

Нормативное допускаемое напряжение стали по пределу текучести, МПа:

_₉. ^а2т

су 2.—-----

п_т

Принимаю для стали, МПа су 2 :=

Допускаемое напряжение для стали с_доп, МПа:

ц:=0.85

а2_доп:=с2-т]

Срок службы аппарата П, лет:

П:=10

Скорость коррозии IV = (0,01—0,05), мм/год:

№:=10

Прибавка к толщине на коррозию С, м:

_с.= 0УП)

1000

с=

Дополнительная прибавка к толщине С_т, м:

0^= 0.001

Коэффициент прочности сварных швов, м:

<р:=

Толщина обечайки 5, м:

р.р

• 5:=-----------+ С + С
• 2-ф-а1_Д0П-Р
• 5 :=

Принимаю 5 с последующей проверкой допускаемого давления:

$:=

2(ра1_доп-(5-С)

^Рдоп‘ П + 5-С

Р =

^гдоп

Толщина эллиптического днища 5_1з м:

Р:=П

<р:=1

Р-Р

• 5л :=-----------------+ С + С
• 2-ф-су2_Д0П-0.5-Р
• 5 =

Принимаю $_х с последующей проверкой допускаемого давления:

• 51 :=
• 2 • ф • о1дрп • ($1 ~ С)

^Рдоп‘" Я + (₅₁-С)0.5

Рдоп ⁼

Толщина теплообменных труб s, м:

Длина труб I, м:

/:=

Е:=

d I Р s:=1.06---з---— + C + G

• 100 10~⁶-Е
• s =

если

^+<0.95.Ж d N Е

s-C _ d

Принимаю s с последующей проверкой допускаемого давления:

$:=

. 1.5-Е ( d Y

^²’ о2_т s-cj

^2 =

_2-E-(s-C)

^Рл°^п'~ td-ы

Paon ⁼

МПа

4. Толщина трубной решетки s, м.

Наружный диаметр труб d_H, м:

Шаг между трубами t, м:

t:=

Площадь ромбического сечения между трубами при расположении по шестиугольникам/, м²:

/:=0.866-t²--d² 4

f-

Наружный диаметр корпуса D_H, м:

Количество труб на диаметре пр. а =

П1-

Диаметр трубной решетки Р_р, м:

В_р '?= В_н

Для аппаратов типа ТН:

длина стороны а, м:

а:=?-зт(а0.017)

а =

длина стороны Ь, м:

Ь:=Г + Г-соз(а-0.017)

Ь =

Среднее арифметическое Ь, м:

а + Ь

• •—
• 2
• 1 =
• 5_т;„ ??= 4 + 0.005

О

$тт ^—

8:=—^—+С

Г-с^_н

3 =

р

^а:=----7---------ГС------72

3.б/1-0.7-^-Н^^

I Ь Ь _

СУ =

Напряжение в трубной решетке, МПа

Для аппаратов типа ТП, ТУ,ТК:

_ф Ор-^ч

А

5:=О • |^44 + С

^р с>2^ф

у °^доп

Толщина плоских приварных фланцев з, м:

Высота фланца И, м:

/? :=

Диаметр болтовой окружности И_б, м:

Р_б:=

Ширина паронитовой прокладки Ь_о, м:

Ь_о:=

Средний диаметр прокладки D_cp, м:

D_cp :=

Коэффициент удельного давления прокладки т, м:

т :=

Удельное давление пластической деформации прокладки

Зуд, МПа:

Зуд ^:=

Равнодействующая сила рабочего давления Q_1? МН:

Qi :=^.D2.p _{+ n}.D_cp.b₀mP

Сила, необходимая для обеспечения герметичности Q₂, МН:

Q₂ :=л-В_ср-Ь₀-д_уд

Наибольшая сила Q, МН:

Q:=

Плечо наибольшей силы I, м:

Рб ~^н

• 2
• 1 =

Момент сопротивления изгибу W, м³:

w-=ⁿ'^D»'^h2-

6

W =

Напряжение во фланце о, МПа:

а:=<И W

о -

Допускаемое напряжение су_{г доп}, МПа:

^ст1доп •“

СУ < ^-доп

Условие прочности выполняется.