Разработка конструкции теплообменника для охлаждения влажного газа

Описание изделия, принцип его действия, область применения. Выбор материала элементов изделия. Мероприятия по защите от коррозии. Разработка технологического процесса изготовления деталей с выбором оптимальных режимов обработки, сварки и сборки.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Введение

С развитием нефтяной, химической и других отраслей промышленности непрерывно совершенствуется техника и технология аппаратостроения. Создаются новые виды аппаратов и оборудование для внедрения в промышленность специальных технических процессов большой производительности. Проводятся большие работы, направленные на повышение технического уровня серийно выпускаемой аппаратуры: ректификационных колон, теплообменных аппаратов, реакторов, аппаратов воздушного охлаждения, насосов и компрессоров.

Одними из разновидности аппаратов химических производств есть теплообменные аппараты, применяемые для осуществления теплообмена между двумя теплоносителями с целью нагревания или охлаждения одного из них. По принципу действия теплообменные аппараты делят на рекуперативные (поверхностные), регенеративные и смесительные.

В рекуперативных аппаратах- рекуператорах- оба теплоносителя разделены стенкой, причем тепло передается через поверхность этой стенки. В зависимости от конструктивного исполнения поверхности теплообмена рекуператоры разделяют на теплообменники- кожухотрубчатые, двухтрубчатые, змеевиковые, спиральные, оросительные, специальные и трубчатые выпарные аппараты.

Наиболее распространенный в химической технике тип теплообменной аппаратуры- кожухотрубчатые теплообменники. Они допускают создание больших поверхностей теплообмена в одном аппарате, просты в изготовлении и надежны в работе. По конструкции различают теплообменники с неподвижными трубными решетками (ТН), в которых обе решетки жестко прикреплены к корпусу и теплообменники с компенсирующими устройствами, в которых трубы могут свободно удлиняться.

Конструкция ТН применяется при разности температур между кожухом и трубами 25...30 оС. Если разность превышает указанные пределы, применяют теплообменники с различными компенсаторами температурных удлинений: теплообменники с плавающей головкой, с линзовым компенсатором, с сальниковым компенсатором, с U- образными трубами, с двойными трубами.

Поверхностные теплообменники классифицируются:

по назначению (подогреватели и холодильники);

по роду рабочих сред (паро-жидкостные, жидкостно-жидкостные, газо-жидкостные, газо-газовые);

по направлению потоков ( аппараты прямого тока, аппараты противоточные, аппараты перекрестного тока и аппараты смешанного тока);

по числу ходов (одноходовые и многоходовые);

по материалу (металлические и неметаллические);

по конфигурации поверхностей ( трубчатые, змеевиковые, аппараты спиральных типов, комбинированные);

по компоновке трубчатых и змеевиковых аппаратов ( элементные, кожуховые, погружные, оросительные);

по жесткости конструкции (аппараты жесткой конструкции, аппараты нежесткой конструкции, аппараты полужесткой конструкции);

по характеру температурного режима ( аппараты с установившимся температурным режимом, аппараты с неустановившимся температурным режимом)

Основными требованиями к промышленным теплообменным аппаратам являются обеспечение наиболее высокого коэффициента теплопередачи при возможно меньшем гидравлическом сопротивлении; компактность и наименьший расход материала; надежность и герметичность в сочетании с разборностью и доступностью поверхности теплообмена для механической очистки ее от загрязнений.

При создании более эффективных теплообменных аппаратов стремятся:

Уменьшить удельные затраты материалов, труда, средств и затрачиваемой при работе энергии по сравнению с показателями существующих теплообменников;

Повысить интенсивность и эффективность работы аппарата, т.е. увеличить количество тепла, передаваемого в единицу поверхности теплообмена при заданном тепловом режиме.

Задачей данного дипломного проекта является разработка конструкции теплообменника для охлаждения влажного газа.

1. Расчетно-конструкторская часть

1.1 Краткое описание изделия, принципа действия, области применения

Проектируемый теплообменник предназначен для охлаждения влажного газа и применяется при разработке газовых месторождений на крайнем севере России.

Теплообменник представляет собой горизонтальный сдвоенный кожухотрубчатый теплообменный аппарат типа ТН ( с неподвижными трубными решетками ). К месту работы аппарат поставляется двумя блоками ( верхний и нижний теплообменники отдельно) и собирается на месте монтажа.

Основной частью верхнего теплообменника является трубчаткой (поз.1), состоящая из трубного пучка, ограниченного снаружи цилиндрическим кожухом. Снаружи трубчатки расположены основные технологические штуцера для входа и выхода осушенного газа, а также штуцера для воздушки и дренажа. Слева к верхней трубчатке при помощи фланцевого соединения присоединена камера (поз.3) , состоящая из цилиндрической обечайки, эллиптического днища, фланца, двух штуцеров для входа влажного газа и дренажа. Справа к верхней трубчатке присоединена правая камера (поз. 4), имеющая аналогичную конструкцию. Снаружи правой камеры расположены два штуцера для выхода влажного газа и воздушки.

Нижний теплообменник имеет аналогичную конструкцию, состоящую из трубчатки (поз.2) и двух камер (поз.5 и 6 ).

Для крепления аппарата к фундаменту предназначены две седловые опоры (поз. 8 и 9 ).

В штуцер В межтрубного пространства нижнего теплообменника подается осушенный природный газ, а в штуцер А трубного пространства верхнего теплообменника влажный газ с температурой 500С. В результате процесса теплообмена охлаждается влажный природный газ, который выходит из штуцера Б трубного пространства нижнего теплообменника, а осушенный газ- из штуцера Г межтрубного пространства верхнего теплообменника.

1.2 Принципиальная схема, техническая характеристика изделия. Определение группы аппарата

А- вход влажного газа

Б- выход влажного газа

В- вход осушенного газа

Г- выход осушенного газа

Рисунок 1.1 Принципиальная схема

Таблица 1.1 Техническая характеристика

Параметры	Наименование пространства
	Корпус	Трубное пространство
1	2	3
Рабочее давление, МПа (кг/см2)	9,0 (90)	16,0 (160)
Расчетное давление, МПа (кг/см2)	9,0 (90)	16,0 (160)
Максимально допустимая рабочая температура стенки, 0С	50	50
Минимально допустимая отрицательная температура стенки, 0С	-60	-60
Расчетная температура стенки, 0С	100	100
Наименование рабочей среды	Природный осушенный газ	Природный влажный газ
Характеристика рабочей среды: а) вредность- класс опасности по ГОСТ 12.1.007-76 б) пожароопасная в) взрывоопасная г) максимальная температура, 0С д) минимальная температура, 0С	4 да да 50 -	4 да да 50 -
Внутренний объем, м3	8,3	8,4
Поверхность теплообмена, м2	1390
Максимальная масса аппарата при гидроиспытании, кг	89650
Максимально допустимая разность температур «трубы- корпус», 0С	20
Допустимая сейсмичность района установки аппарата, не более балл	6
Срок службы, лет	20
Число циклов нагружения за весь срок службы	1000
Прибавка для компенсации коррозии(эрозии), мм	2	4

Исходя из характеристики рабочей среды, а имен...