Войти в мой кабинет
Регистрация
ГОТОВЫЕ РАБОТЫ / КУРСОВАЯ РАБОТА, РАЗНОЕ

Выбор и расчет теплообменного аппарата в составе УППН

cool_lady 408 руб. КУПИТЬ ЭТУ РАБОТУ
Страниц: 34 Заказ написания работы может стоить дешевле
Оригинальность: неизвестно После покупки вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100% с помощью сервиса
Размещено: 25.02.2021
Теплообменники широко используются во многих отраслях промышленности, в том числе и в нефтегазовой. Цель курсового проекта – выбор теплообменного аппарата блока дополнительного нагрева нефти в составе УППН «Суханово» и выполнение его теплового, гидравлического и механического расчетов.
Введение

Теплообменниками называются аппараты, в которых происходит теплообмен между рабочими средами не зависимо от их технологического или энергетического назначения (подогреватели, выпарные аппараты, концентраторы, пастеризаторы, испарители и др.). Технологическое назначение теплообменников многообразно. Обычно различаются собственно теплообменники, в которых передача тепла является основным процессом, и реакторы, в которых тепловой процесс играет вспомогательную роль. Классификация теплообменников возможна по различным признакам. По способу передачи тепла различаются теплообменники смешения, в которых рабочие среды непосредственно соприкасаются или перемешиваются, и поверхностные теплообменники - рекуператоры, в которых тепло передается через поверхность нагрева - твердую (металлическую) стенку, разделяющую эти среды.
Содержание

Введение 4 1. Общие сведения о теплообменных аппаратах 5 1.1. Классификация теплообменных аппаратов 5 1.2. Аппараты с поверхностью теплообмена, выполненной из труб 6 2. Исходные данные для проектирования 20 3. Расчет теплообменного аппарата 21 3.1. Тепловой расчет 21 3.2. Гидравлический расчет 30 3.3. Механический расчет 31 Заключение 33 Список источников 34
Список литературы

1. Теплообменные аппараты и методы их расчета: учебное пособие/ Л.В. Таранова. – 2-е изд., перераб. и доп. – Тюмень: ТюмГНТУ, 2012. - 198 с. 2. Теплообменные аппараты в нефтегазовой промышленности: курсовое проектирование: учебное пособие / Ю.А. Булыгин, С.С. Баранов. – Воронеж: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2015. – 100 с. 3. Исаченко В.П. Теплопередача: учебник для вузов / В.П. Исаченко, В.А. Осипова, А.С. Сухомел. - 4-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоиздат, 1981. – 415 с. 4. Булыгин Ю.А. Расчет и проектирование теплообменного аппарата: учеб. пособие / Ю.А. Булыгин, В.Н. Апасов. Воронеж: ГОУВПО «ВГТУ», 2006. – 136 с. 5. ГОСТ 15518-87. Аппараты теплообменные пластинчатые. – Москва: Изд-во стандартов, 1987. – 30 с.
Отрывок из работы

1. Общие сведения о теплообменных аппаратах Теплообменные аппараты – аппараты, предназначенные для проведения процессов теплообмена, т.е. для нагревания или охлаждения, а также для испарения или конденсации потоков рабочих сред. В аппаратах осуществляется теплообмен между двумя потоками, имеющими различную температуру; в результате один поток нагревается, а другой – охлаждается. Подвод и отвод тепла обеспечивается подачей в аппарат теплоносителей – нагревающих или охлаждающих агентов. В качестве нагревающих агентов используют водяной пар (чаще всего насыщенный), горячую воду, топочные или дымовые газы, высокотемпературные теплоносители (перегретую воду, органические жидкости и их пары, минеральные масла и др.) Для охлаждения до обычных температур (10-30°С); в качестве охлаждающих агентов используют воду и воздух; для охлаждения до низких температур используют специальные холодильные агенты (пары низкокипящих жидкостей, сжиженные газы, холодильные рассолы), или специальные холодильные установки. 1.1. Классификация теплообменных аппаратов В основу классификации теплообменников могут быть положены различные признаки: способ передачи тепла, назначение, конструктивные особенности, направление движения теплоносителей и др. 1. По способу передачи тепла аппараты рассматриваемой группы подразделяются на следующие группы: ? теплообменники смешения, в которых передача тепла осуществляется при непосредственном контакте теплообменивающихся сред; использовать аппараты данного типа можно только в том случае, если допускается смешение потоков; ? поверхностные теплообменники, в которых передача тепла осуществляется через разделяющую теплообменивающиеся потоки перегородку. 2. Классификация по назначению предусматривает деление аппаратов на теплообменники, нагреватели, холодильники, испарители, конденсаторы. В теплообменниках один поток нагревается за счет тепла другого потока, используемого в технологическом процессе; использование этих аппаратов позволяет сократить расходы тепла и теплоносителей (хладагентов) на производстве. В холодильниках или нагревателях, а также в испарителях, или конденсаторах для осуществления процесса используют специальные теплоносители (чаще всего водяной пар или горячую воду) или хладагенты (чаще всего воду или воздух). 3. Классификация по конструкции предусматривает деление поверхностных теплообменников на следующие типы: а) аппараты, изготовленные из труб (кожухотрубчатые теплообменники; теплообменники типа «труба в трубе»; погружные змеевиковые; оросительные; аппараты воздушного охлаждения). б) аппараты с поверхностью теплообмена, изготовленной из листового материала (пластинчатые и спиральные). в) аппараты с поверхностью теплообмена изготовленной из неметаллического материала (графитовые; пластмассовые; стеклянные). 4. По направлению движения теплоносителей выделяют прямоточные, противоточные, с перекрестным или смешанным движением теплоносителей. 1.2. Аппараты с поверхностью теплообмена, выполненной из труб Кожухотрубчатые теплообменники Преимущество аппаратов данного типа, это: простота изготовления и эксплуатации; надежность и универсальность в работе; аппараты данного типа можно использовать в широком диапазоне температур и давлений, и при любом сочетании теплоносителей. Кожухотрубчатые аппараты (ГОСТ 9929) выполняют пяти видов: ? Н – аппараты с неподвижными трубными решетками; ? К – теплообменники с компенсатором на кожухе; ? У – аппарат с U-образными трубами; ? П – теплообменник с плавающей головкой; ? ПК – теплообменник с плавающей головкой и компенсатором на ней. Теплообменники с неподвижными трубными решетками (тип Н) Эти наиболее распространенная разновидность. Аппараты состоят из следующих основных элементов: ? трубный пучок, закрытый кожухом и закрепленный в двух трубных решетках, которые в свою очередь жестко связаны с корпусом аппарата (либо путем фланцевого соединения, либо при помощи сварки); ? трубы теплообменника закрепляют в трубных решетках при помощи развальцовки и размещают в трубной решетке, чаще всего, по вершинам равносторонних треугольников; ? распределительная камера и крышки; распределительная камера снабжена продольной перегородкой для разделения ходов; крышки выполняют эллиптическими или плоскими (при диаметре до 800 мм); ? поперечные перегородки, установленные в межтрубном пространстве аппарата и предназначенные для организации движения теплоносителей в пространстве между трубами. Элементы корпуса теплообменника (кожух, распределительная камера и крышки) крепятся при помощи фланцевых соединений или сварки. Аппараты различают по числу ходов теплоносителя, по трубам. Выпускают одноходовые, а также двух-, четырех- и шестиходовые теплообменники. Многоходовые аппараты отличаются от одноходовых наличием распределительной камеры и продольных перегородок (в камере и со стороны противоположной крышки). Штуцера для ввода-вывода потоков расположены в этом случае со стороны распределительной камеры. Теплообменники типа Н относят к аппаратам жесткой конструкции. Трубы жестко скреплены с трубной решеткой, а трубная решетка в свою очередь жестко связана с корпусом. Используют несколько вариантов крепления трубной решетки и корпуса: посредством фланцевого соединения, либо путем сварки. А) Б) одноходовой теплообменник В) двухходовой теплообменник Рис. 1.1 - Теплообменник с неподвижными трубными решетками: А) общий вид аппарата; Б) эскиз: 1,6 – крышки; 2– кожух; 3 – трубы; 4-трубные решетки; В) эскиз: 1,6 – крышки; 2 – кожух; 3 – трубы; 4 – поперечные перегородки; 5 – трубные решетки; 7 – опоры; 8 – продольная перегородка для разделения ходов; 9 – распределительная камера; 10– стяжка Преимущества теплообменников данного типа: простота конструкции и сравнительно небольшая стоимость. Недостатки: 1) Невозможность очистки наружной поверхности труб от загрязнений, поскольку трубные решетки жестко связаны с корпусом. Поэтому в межтрубное пространство рекомендуется направлять чистый теплоноситель. 2) В связи с жесткостью конструкции возможно возникновение температурных напряжений в корпусе и трубах аппарата. Возникающие напряжения могут привести к устойчивой деформации, вплоть до разрушения аппарата. Во избежание этого теплообменники типа Н рекомендуется использовать при разности сред не более 50 °С. Если разница температур теплообменных сред больше 50 °С, то рекомендуется использовать теплообменники с компенсацией температурных напряжений. Здесь выделяют аппараты с частичной компенсацией (аппараты типа К и ПК) и аппараты с полной компенсацией температурных напряжений (теплообменники типа У, П). Теплообменники с компенсатором на кожухе (тип К) В аппаратах данного типа на корпусе устанавливают расширители или компенсаторы. Их вваривают между двумя частями корпуса, а для уменьшения гидравлического сопротивления дополнительно приваривают обтекатели или распределители потока (со стороны входа теплоносителя в межтрубное пространство). В аппаратах типа К используют несколько типов компенсаторов: линзовые, из двух полусферических элементов; из плоских параллельных колец; тороидальные. Наличие компенсатора на кожухе препятствует возникновению температурных деформаций при расширении и сжатии труб. Количество компенсирующих элементов определяется разницей температур теплообменивающихся сред. Наиболее распространены линзовые компенсаторы: одно- или много-линзовые. Их изготавливают двумя способами: либо путем откатки коротких цилиндрических обечаек, либо путем сварки двух штампованных полулинз. Рис.1.2 - Теплообменник с компенсатором на кожухе При использовании расширителей компенсация температурных напряжений обеспечивается за счет установки гибких элементов в кожухе аппарата, в месте ввода теплоносителя в межтрубное пространство. Рис.1.3 - Вертикальный кожухотрубчатый теплообменник с однолинзовым компенсатором: 1- корпус; 2 – компенсатор; 3 – обтекатель Преимущества: отсутствуют застойные зоны в межтрубном пространстве, что увеличивает эффективность теплообмена. Для увеличения равномерности потока устанавливают распределители потока. Использование теплообменников с компенсаторами позволяет увеличить разность температур сред до 70 градусов. Область применения аппаратов ограничивается давлением (избыточное давление не больше 2 МПа). Недостатки: невозможность очистки наружной поверхности труб от загрязнений. Теплообменники с U-образными трубами (тип У) Трубный пучок данного аппарата выполнен из U-образных труб, закрепленных в одной трубной решетке и помещенных в кожух. Ввод и вывод потока в трубы осуществляется через распределительную камеру, разделенную продольной перегородкой. Таким образом, аппарат выполняется двухходовым по трубному пространству и одноходовым по межтрубному. Каждая труба в аппарате данного типа может удлиняться независимо от других труб и от кожуха; этим обеспечивается полная компенсация температурных напряжений. Температурные напряжения могут возникнуть в трубной решетке, за счет разницы температур теплоносителя на входе и на выходе из труб. Поэтому для аппаратов данного типа разница температур по ходам не должна превышать 100 °С. В аппаратах типа У при креплении трубной решетки к корпусу и распределительной камере может использовать шпилька со стопором, что позволяет отсоединять распределительную решетку без нарушения соединения трубной решетки с корпусом. А) Б) Рис.1.4 - Теплообменник с U-образными трубами: 1 – трубы; 2 – кожух; 3 – трубная решетка; 4 – распределительная камера; 5 – продольная перегородка для разделения зон ввода-вывода потока в трубы Преимущества теплообменников данного типа: полная компенсация температурных напряжений и возможность извлечения трубного пучка, для очистки и замены труб. Недостатки: 1) в аппаратах данного типа невозможно очистить поверхность труб механическим способом, поэтому используют гидромеханическую очистку, очистку водяным паром, а также горячими нефтепродуктами или различными химическими реагентами; 2) невозможность замены отдельных труб аппарата кроме крайних; это связано со сложностью размещения труб в аппарате, особенно при большом их количестве; 3) плохое заполнение труб связанное с их изгибом; 4) возможность разгерметизации угла соединения труб с трубной решеткой, в связи с возникновением изгибающих напряжений, вызванных большой массой труб, заполненных средой; во избежание этого в аппарате диаметром более 800 мм используют роликовые опоры для поддержания трубного пучка. В связи с отмеченными недостатками аппараты типа У находят ограниченное применение. Теплообменники с плавающей головкой (тип П) В аппарате данного типа трубный пучок закреплен в двух трубных решетках. Одна решетка неподвижно связана с корпусом, а другая закрыта крышкой и образует плавающую головку, которая может перемещаться внутри аппарата. В связи с этим в данных аппаратах достигается полная компенсация температурных напряжений. Во избежание возникновения изгибающих напряжений неподвижной трубной решетки, также как и в предыдущих аппаратах, используют роликовую опору для поддержания трубного пучка (для аппаратов диаметром больше 800 мм). Плавающие головки можно выполнять цельными или разрезными. Разрезные головки устанавливают в аппаратах диаметром более 1000 мм при разнице температур на входе и на выходе более 100 °С. Размещение плавающей головки в корпусе может быть выполнено также в двух вариантах: 1) Когда диаметр кожуха и крышки одинаков. Это конструкция проста в использовании и удобна при монтаже и демонтаже аппарата. Но в этом случае образуется большой зазор между трубным пучком и кожухом аппарата, что приводит к ухудшению условий теплообмена. 2) Когда диаметр кожуха меньше диаметра крышки. Это позволяет уменьшить зазор между кожухом и трубками на ширину фланца плавающей головки. При этом появляются трудности при демонтаже аппарата. В этом случае для извлечения трубного пучка используют несколько вариантов креплений трубной решетки и плавающей головки. Наиболее часто используемые варианты – применение разрезных фланцев и разрезных фланцевых скоб. А) Б) Рис.1.5 - Теплообменники с плавающей головкой: 1 – неподвижная трубная решетка; 2 – распределительная камера; 3,7 – крышки; 4 – продольная перегородка; 5,9 – штуцера ввода-вывода для межтрубного пространства; 6 – опора для трубного пучка; 8 – плавающая головка; 10 – кожух Теплообменники с плавающей головкой и компенсатором на ней (тип ПК) В аппаратах данного типа обеспечивается частичная компенсация температурных напряжений. Для этого на плавающей головке устанавливают компенсатор, размещаемый внутри удлиненного штуцера, расположенного на крышке аппарата. Противоположным концом компенсатор соединен со штуцером расположенным на крышке аппарата. Компенсатор отличается от используемого в аппаратах типа К большим числом гофр и меньшей толщиной стенки. Аппараты данного типа являются одноходовыми. Направление движения теплоносителей противоточное. Теплообменники данного типа используют при повышенном давлении рабочих сред (5 - 10 МПа). Рис. 1.6 - Теплообменник с плавающей головкой и компенсатором на ней: 1 – плавающая головка; 2 – крышка; 3 – удлиненный штуцер; 4 – компенсатор Конструкция аппарата позволяет извлекать трубный пучок для очистки труб и проверки их состояния. Ограничением при использовании данной разновидности теплообменников является перепад давлений в трубном и межтрубном пространстве (не более 2,5 МПа). Поэтому при пуске аппарата теплоносители одновременно подают в трубы и межтрубное пространство. ? 1.3. Аппарата с поверхностью теплообмена, изготовленной из листового материла В эту группу входят пластинчатые аппараты. Они имеют ряд преимуществ по сравнению с кожухотрубчатыми, такие как компактность, легкость очистки поверхности теплообмена, высокая эффективность теплообмена. Пластинчатые теплообменники Поверхность теплообмена данных аппаратов образована набором тонких штампованных пластин с гофрированной поверхностью. Пластинчатые теплообменники выполняют разборными, полуразборными и неразборными. Разборные теплообменники имеют наибольшее распространение. Пластины в них отделены одна от одной. Преимущество конструкции - легкость монтажа и демонтажа, легкость очистки как с одной, так и с другой стороны теплообмена.
Не смогли найти подходящую работу?
Вы можете заказать учебную работу от 100 рублей у наших авторов.
Оформите заказ и авторы начнут откликаться уже через 5 мин!
Служба поддержки сервиса
+7(499)346-70-08
Принимаем к оплате
Способы оплаты
© «Препод24»

Все права защищены

Разработка движка сайта

/slider/1.jpg /slider/2.jpg /slider/3.jpg /slider/4.jpg /slider/5.jpg