Расчет кожухотрубчатого теплообменного аппарата

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

КАФЕДРА «ТЕХНОЛОГИЯ НЕФТЯНОГО АППАРАТОСТРОЕНИЯ»

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1

РАСЧЕТ КОЖУХОТРУБЧАТОГО ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА

Вариант 4

Выполнил: студент гр. БМА-18-01                                             Крючин А.Ю.  

Проверил: старший преподаватель                                             Шафиков Р.Р

Уфа 2021

Задание

Произвести тепловой расчет кожухотрубчатого теплообменного аппарата. Определить расход охлаждающей воды. Определить требуемую поверхность теплообмена и подобрать кожухотрубчатый теплообменный аппарат для охлаждения нефтепродукта водой. Показать запас поверхности теплообмена. Принять, что продукт течет по трубному пространству, а вода по межтрубному.

Исходные данные

Теплоемкость продукта – 3300Дж/кг К

Плотность продукта – 800 кг/м3

Теплопроводность продукта – 0,165 Вт/м К

Динамический коэффициент вязкости продукта – 0,45·мПа с

Теплоемкость воды – 4190 Дж/кг К

Теплопроводность материала труб – 46 Вт/м К

Размер труб в теплообменнике- Ø 20 × 2 мм

Расход продукта - 10 т/ч                                                                

Начальная        температура продукта- 80°С                                                

Конечная температура продукта- 50 °С                                                

Начальная         температура воды-20 °С                                                

Конечная температура         воды- 40 °С                                        

Коэффициент теплоотдачи со стороны воды- 750 Вт/м2К        

Теоретический материал

Теплообменные аппараты занимают значительную долю оборудования нефтепереработки и нефтехимии. Широко используемой конструкцией среди них являются кожухотрубчатые теплообменные аппараты. Теплообменная поверхность данных теплообменников выполнена пучком труб, закрепленных концами в трубных решетках. Теплообменные потоки протекают внутри труб и в межтрубном пространстве. Данные теплообменники могут быть одно, двух или четырех ходовыми по трубному пространству. Распределение потока по трубам ходов трубного пространства осуществляется в распределительной камере с помощью перегородок. Вход и выход потока межтрубного пространства– через штуцера на кожухе теплообменника, которые обычно установлены диаметрально на противоположных сторонах. В межтрубном пространстве предусмотрены поперечные перегородки для придания жесткости трубному пучку (перегородки поддерживают трубы, предотвращая их провисание), а также обеспечивают перекрестный ток потоков в теплообменнике.

Кожухотрубчатые теплообменные аппараты подвержены температурным деформациям, возникающим из-за разных температур нагрева конструктивных элементов аппарата. Трубы и кожух взаимодействуют с разными потоками, а, следовательно, нагреваются до разных температур. При разности температур потоков свыше 50 °С напряжения, возникающие в элементах теплообменника могут быть значительны, и привести к серьезным деформациям и поломкам, поэтому кожухотрубчатые теплообменные аппараты изготавливают, в том числе, с компенсаторами температурных деформаций: компенсаторами на кожухе, U-образными трубами и плавающей головкой.

Кожухотрубчатые теплообменные аппараты стандартизованы. Требования к проектированию, конструкции, материалам и изготовлению описаны в ГОСТ 31842-2012 «Нефтяная и газовая промышленность. Теплообменники кожухотрубчатые. Технические требования». Размерный ряд, параметры конструктивных элементов и общие эскизы компоновки описываются нормативными документами другого статуса (например, ТУ на отдельные виды теплообменников).

Методика расчёта

1) Определить количество передаваемого тепла, при охлаждении продукта.