Автор работы: Пользователь скрыл имя, 14 Декабря 2010 в 09:32, курсовая работа
В целях сохранения качества продукта особое внимание должно быть уделено выбору материала.
Аппарат должен иметь высокую производительность, быть экономичным в эксплуатации. Достигается это путём повышения интенсивности теплообмена и максимального снижения гидравлических сопротивлений аппарата.
В пищевой промышленности наибольшее распространение получили кожухотрубные аппараты как одноходовые, так и многоходовые по трубному и не трубному пространству; с различными направлениями потоков теплоносителей и жёсткостью конструкции; однокорпусные и многокорпусные – элементные.
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
2. Расчётная часть . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.1 Теплотехнический расчёт. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.2 Конструктивный расчёт. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.3 Прочностной расчёт. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
2.3.1 Выбор допускаемых напряжений. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.3.2 Расчёт на прочность цилиндрический оболочек, обечаек и корпусов работающих под внутренним избыточным давлением. . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.3.3 Расчёт тонкостенных цилиндрических корпусов. . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.3.4 Расчёт прокладок на невыдавливание из фланцевого соединения. . .17
2.3.5 Расчёт болтов фланцевого соединения патрубка. . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.4 Гидравлический расчёт. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
2.4.1 Расчёт теплообменника . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.4.2 Расчёт трубопровода. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.4.3 Выбор насоса. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.5 Расчёт теплоизоляции. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3. Список использованной литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
5.1. Основные детали теплообменника: корпус, фланцы, днища, обечайки, болты, принимаем из стали ст.3 (1) стр.83
Номинальное допускаемое напряжение стали Вст3 ,
=132 МПа
Поправочный коэффициент для обогреваемого корпуса с отверстиями для приварки патрубков и выпуклых днищ :
=0,9 – для корпуса
=0,95 – для днища с отверстиями
Расчётное допускаемое напряжение на растяжение для стали Вст3 (1 стр.48)
Для корпуса:
МПа
Для днища:
МПа
Коэффициент прочности сварного стыкового шва, свариваемого электросваркой вручную =0,7
5.2. Толщина стенки корпуса:
Р = 45513 Па = 0,045 мПа – принимаем давление в корпусе аппарата равным давлению, развиваемому насосом подачи конденсата.
С = 0,003 м – конструктивная добавка на коррозию, овальность
5.3. Толщина выпуклого днища:
Р = 135611 Па = 0,14 мПа – давление во входной камере, равное давлению, создаваемому насосом подачи бульона.
dн = dв + 2*δ1 = 0,6 + 2*0,004 = 0,608м – наружный диаметр корпуса.
Фактор формы днища – К = 2,1 (1) стр.124
Отношение h/ dн =0,125/0,608 = 0,21
Отношение (t+d)/ dн = (0,1+0,032)/0,608 = 0,22
Толщина выпуклого днища:
= (0,14*0,608*2,1)/(2*125,4*0,7)
5.4. Расчёт болтов фланцевого соединения корпуса.
Усилие, открывающее днище входной камеры от фланца (1) 5.119
Q = π* d²ср*(Р/4) = 3,14*0,72²*(0,21/4) = 0,085мм
Принимаем предварительно внутренний диаметр резьбы болта (1) т.13
Dв = 14 мм = 0,014 м
Принимаем отношение шага расположения болтов к внутреннему диаметру:
S/ Dв = 5
Шаг болтов, предварительно:
z = π* Dв /t = 3,14*0,6/0,07 = 30
Принимаем число болтов кратное четырём z = 32
Уточнённый шаг болтов:
t=π* Dб / z = 3,14*0,67/32 = 0,066м
Усилие на один болт:
Р0 = К*Q/z = 2*0,085/32 = 5,3*10-3 мм,
где К=2 – коэффициент затяжки болта для мелких прокладок (1) стр.157
Внутренний диаметр резьбы болта (1) 5.123.
D =1,13 +0,005=1,13 +0,005= 0,0125 м = 12,5 мм
Принимаем болты с шестигранной головкой нормальной точности по ГОСТ 7798-70 (1) т.13
Номинальный диаметр резьбы 16 мм.
Шаг резьбы – крупный, резьба метрическая М16
5.5. Толщина круглого приварного фланца: (1) 5.125.
δ = β +C
β=0,43 – коэффициент для фланцев, имеющих прокладку по всей торцевой поверхности (1) стр.159
r0 = Dб /2 = 0,67/2 = 0,335м – радиус окружностей центров болтовых отверстий
r = Dв /2 = 0,6/2 = 0,3м – внутренний диаметр корпуса
d = 0,018м – диаметр болтового отверстия
δн = δ = 118,8 мПа – допускаемое напряжение на изгиб (1) 5.2
С = 0,004м – конструктивная прибавка (1) 158.
δ
= β
+C = 0,43
+0,004 = 8,7*10-3м = 9 мм
6.
Расчёт тепловой
изоляции.
Тепловая изоляция используется для уменьшения тепловых потерь, повышения эффективности использования теплоносителя, выполняя требования техники безопасности и защиты поверхности от коррозии.
6.1. Принимаем температуру на поверхности изоляции, согласно санитарным нормам t = 40 C
6.2. Принимаем температуру окружающего воздуха t =20 C
6.3. Принимаем теплоизоляционный материал: минераловатно-асбестовые плиты К = 4, коэффициент теплопроводности = 0,079 ВТ/мК
6.4. Коэффициент теплопередачи в окружающую среду
= + =9,74+0,07 =9,74+0,07(40-20)=11,14 ВТ/м К
6.5. Удельный тепловой поток от изолированной поверхности к окружающему воздуху:
q = ) = 11,14*(40-20) = 222,8 ВТ/м
6.6. Толщина тепловой изоляции:
q
*
= (0,079/222,8*(138-40)) = 0,035 м = 35мм
Список
используемой литературы:
1.
Солнцев В.Д. Процессы и
2. Лунин О.Г., Вельтищев В.Н. Теплообменные аппараты пищевых производств. - М.: Агропромиздат, 1987.-239 с.
3.
Соколов В.И. Основы расчёта
и конструирования
4.
Расчёты и задачи по процессам
и аппаратам пищевых