НЕФТЬ-ГАЗ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
На главную >>


Теперь на нашем сайте можно за 5 минут создать свежий реферат или доклад

Скачать книгу целиком можно на сайте: www.nglib.ru.

Предложения в тексте с термином "Давление"

Основной задачей гидравлического расчета теплообменника является определение величины сопротивлений (разности давления) по пути каждого из потоков, движущихся в аппарате.

При обтекании поверхности жидкостью или газом поток испытывает сопротивление за счет вязкого трения, имеющего место в реальной среде, что приводит к возникновению перепада давления.

Сила сопротивления в потоке преодолевается перепадом давления.

37) на площадь поперечного сечения f, придав величине, стоящей в левой части, смысл, аналогичный градиенту давления:

Теория расчета гидравлического сопротивления при течении в каналах основана на зависимостях, устанавливающих связь между перепадом давления, касательными напряжениями и профилем скоростей.

Связь между перепадом давления АР и касательным напряжением т может быть установлена из равновесия сил, действующих на элемент жидкости в потоке.

Из равенства этих сил имеем: dP=-^-dL перепаду давления, (2.

46) следует, что вычисление перепада давления может быть сведено к вычислению коэффициента сопротивления:

Таким образом, вычисление разности давления (коэффициента сопротивления) зависит от умения определять касательные напряжения на стенке, которые в свою очередь зависят от профиля скорости в потоке.

65) содержит три составляющие полной разности давлений в двухфазном потоке.

К определению было принять постоянными по сечению гидравлического сопротив- давление Р и плотность жидкости рж.

Потерю давления на трение, как и для однофазного потока, примем пропорциональной динамическому напору гомогенного потока: п

При этом учтена зависимость удельного объема от давления только для газовой фазы.

Если разность давлений на длине канала невелика по сравнению с абсолютным давлением в канале, то удельный объем газа с достаточной точностью может быть принят постоянным.

При небольших давлениях для описания изменения иг = f(Pn) используют, в зависимости от конкретных условий движения среды в канале, адиабатический или изотермический законы расширения идеального газа.

, входящая в составляющую потерь давления на трение.

изменяли в опытах от 2,5 до 200 м/с для давлений 0,5 < Р < <3,6МПа.

76), приводили к уменьшению диапазона ее использования по давлению.

Так, для потока с малой массовой долей газа в области средних 'и высоких давлений вполне.

Автор, разрабатывая методику, полагал, что на участке канала dL в раздельных потоках газа и жидкости имеет место один и тот же перепад давления dP или что давление остается постоянным по всему сечению двухфазного потока.

Привлекательность такого метода расчета локального гра-диента потерь давления на преодоление сил трения состоит в удобстве его использования.

Особенно значительными эти отклонения становятся при увеличении давления.

Согласно этому методу, градиент потерь давления на преодоление сил трения в двухфазном потоке определяется по формуле v

Опыты были проведены в диапазоне изменения определяющих параметров: относительный шаг пучка s/d=i,08; абсолютная шероховатость стенки А = 2-г-3 мкм; давление Р = = 1,0 -т- 12 МПа; массовая скорость шр = 500 -Ь 3000 кг/(м2-с); массовая доля газа х = О -f- 0,9.

Разнообразные условия эксплуатации теплообменных аппаратов часто делают необходимым определение потерь давления в двухфазном потоке от местных сопротивлений, таких как потери на вход в каналы (внезапное сужение потока), потери на выходе из каналов (внезапное расширение потока) и т.

При расчетах удобно использовать динамический напор жидкости, рассчитанный по скорости циркуляции w0 с учетом которого получаем следующую формулу для определения разности давления двухфазного потока при внезапном расширении:

В области низких давлений (рж/рг > 1) выражение в квадратных скобках формулы (2.

При увеличении давления до критического (р«/рг->1) влияние «двух-фазности» потока ослабевает и значение величины в квадратных скобках стремится к единице.

Несмотря на достаточно грубые допущения (xi = х2; cpi = ф2; ф = Р) полученное выражение с успехом применяется для расчета потерь давления при внезапном расширении потока в сравнительно широком диапазоне давлений среды.

Рассмотренные выше типы местных сопротивлений относились к числу тех, для которых существуют простые теоретические модели, удовлетворительно описывающие наблюдаемые разности давления.

Течение же в изгибах сложной формы, в тройниках, в , трубопроводной арматуре существенно сложнее, поэтому для оценки в них местных потерь давления обычно применяются эмпирические соотношения.

M/A/Y м представлены в функции относительных потерь давления двухфазного потока ДРдвФ/АРо в прямой трубе для одних и тех же массовых скоростей и массовой доли пара.

Величина отношения фж т т — 8,4 38,4 169 576 разности давлений в двухфазном и одно- фазном потоках

Если движение теплоносителя происходит за счет перепада давления, создаваемого насосом, вентилятором, компрессором и тому подобными устройствами, то конвекцию принято называть вынужденной.

Если при этом температура и давление больше их значений, соответствующих тройной точке для данного вещества, то образуется жидкая конденсированная фаза, если меньше, то пар непосредственно переходит в твердое состояние, минуя жидкую фазу* (рис.

Гетерогенная конденсация на центрах начинается при некотором пересыщении пара вследствие того, что давление насыщенного пара над выпуклой поверхностью, которую имеют маленькие капельки жидкости (и вообще любые центры конденсации)- больше, чем над плоской**.

** Давление насыщенного пара является функцией температуры, но вместе с тем зависит также и от формы поверхности жидкости, над которой находится пар.

При этом полное смачивание поверхности и, соответственно, образование пленки имеет место при условии сгг_т — сгт_ш = аг_ш, нию над плоской поверхностью, как известно, определяется по формуле ДР = «=------—, из которой следует, что давление насыщенного пара над жидкой кап

Для возникновения конденсации температура Tf поверхности, на которой происходит конденсация, должна быть ниже температуры Та насыщения при данном давлении насыщенного пара (давлении насыщения Рн) или при его парциальном давлении (/V), если пар находит- рис.

4), выполненные Берманом [25], показывают, что чем меньше давление пара Р и коэффициент конденсации k и чем больше плотность теплового потока q, тем большим оказывается скачок температуры Ти—Tf на поверхности раздела фаз и соответствующая этим температурам разность давлений Рн — Pf.

При k-*-\ скачок температуры мал, с уменьшением k он увеличивается, особенно при низких давлениях конденсации.

Вместе с тем из опытных данных [25] известно, что, например, для чистого водяного пара при давлении Рн>0,01 МПа коэффициент конденсации k « 1.

обычно невелика (например, для воды' при Тя — УСТ = Ю К и давлении конденсации Р = 0,1 -*- 10 МПау в, = 0,975 +1,01).

При давлениях конденсации Р <С 0,5 />Кр для многих жидкостей величина рп/рж < 0,1.

Это позволяет для указанных давлений конденсации в формулах (4.

38) удовлетворительно согласуется с опытными данными по конденсации паров воды, двуокиси углерода, дифенила на вертикальной" охлаждающей поверхности высотой 1—6 м при давлении пара от 0,03 до 7,4 МПа в области турбулентного режима течения пленки конденсата.

Задачу решали для случая ламинарного течения пленки конденсата "в предположении постоянства скорости парового потока вдоль поверхности конденсации, что пр-зволило пренебречь падением давления на поверхности и внутри слоя пленки, а также изменением касательного напряжения трения i на границе раздела фаз в направлении парового потока.

Выполненный Берманом [19] теоретический анализ показал, что для случая, когда падением давления и изменением касательного напряжения на границе раздела фаз вдоль поверхности конденсации нельзя пренебрегать, отношение aw/a,H может быть определено как --/(П*.

* Указанным значениям Пи в опытах соответствовали средняя скорость пара на входе в трубу wai ^ 40 м/с и давление насыщенного пара Ри ^0,1 МПа,

Опытные данные Кутателадзе и Консетова [88] по конденсации, водяного пара высокого давления внутри вертикальных труб при больших плотностях теплового потока получены при, следующих режимных параметрах: /^=1,0-^-9,0 МПа; q= 116,3-4-1400 кВт/м2; перегрев пара 10—40 К; переохлаждение конденсата 0—10 К; относительное количество несконденсировавшегося пара (выпар) в = О Ч-0,15.

Опыты были проведены при давлении пропана на входе в трубу Р = 0,6 МПа, скоростях парового потока wni = 2,5 -=- 9,4 м/с, степени конденсации 0,3 -ь 0,92.

В диапазоне исследованных давлений пара Рп\ = 0,55-н2,5 МПа влияние давления пара на теплоотдачу оказалось несущественным.

Это согласуется с аналогичным выводом, сделанным Боришанским 'и Кочуровой [37] на основе анализа большого числа опытных данных о влиянии давления пара на теплоотдачу при конденсации *.

При конденсации перегретого^ пара необходимо учитывать теплоту перегрева А/пер = /т — 1я = ср(Т — Гн), где /т —- удельная энтальпия перегретого пара, соответствующая температуре перегрева Т; /н — удельная энтальпия пара при температуре насыщения Тн; Ср — удельная теплоемкость пара при постоянном давлении.

При этом общее давление смеси принимаем постоянным и равным Рем = AI + А*.

В пограничном слое существует градиент парциального давления пара дРП/дп.

При постоянном общем давлении смеси в стационарных условиях наличие градиента дРа/дп создает равный, но противоположно направленный градиент парциального давления инертного газа дРи/дп = — дРг/дп.

При постоянном общем давлении смеси в стационарном режиме вследствие этого возникает конвективный поток ларо-газовой смеси в направлении из ядра течения к поверхности конденсации.

Опытную проверку теоретических формул Кольборна и Аккер-мана выполнил Гейзер [178] при экспериментальном исследовании конденсации водяного пара из паровоздушной смеси и бензола из смеси его с воздухом при больших температурных напорах и разностях парциальных давлений пара, т.

28) должен быть исключен]; vCM/aCM = Рг — теплообменный критерий Прандтля для парогазовой смеси; -^-^-^ = PrD — диффузионный критерий Прандтля** для парогазовой смеси; — - — = EL, '— параметр, учитывающий влияние поперечного потока вещества на изменение толщины гидродинамического пограничного слоя и профиля скодр р _ рростей в нем; -р-^-~ ° р "'" f = ng — параметр, учитывающий"см ^см sвлияние поперечного потока вещества на поле парциальных давлений пара; Рг/Рса = уг — объемная доля инертного газа в смеси; Срп/Срсм — симплекс, учитывающий влияние переноса тепла паром на поле температур; Rn/Rcu — симплекс, учитывающий влияние отношения газовых постоянных пара и смеси на поле парциальных давлений пара.

Давление смеси Рсм, 0,0046—0,09 ~0,1 ~0,1 0,10-0,13 0,01-0,1

53) где ан — коэффициент теплоотдачи при конденсации неподвижного (медленно движущегося) пара, определяемый по формуле Нуссельта с учетом режима стекания конденсатной пленки; Ра — парциальное давление пара, МПа.

Парциальное давление пара принимается соответственно средней скорости парогазового потока, -

Давыдов [61] исследовал тепло- и массоотдачу при конденсации азота из азотогелиевой смеси внутри вертикальной трубы в процессе очистки гелия от примеси азота в широком интервале давлений парогазовойсмеси РСм = 1,5-4- 10 МПа и объемных долей конденсирующегося пара уа = 0,1 -=-0,9.

Если перенос пара из ядра потока к поверхности конденсации протекает с большей относительной интенсивностью, чем теплообмен, парциальное давление пара в парогазовом потоке будет "всегда меньше давления, соответствующего насыщенному состоянию, и конденсация пара в этом случае будет происходить только на поверхности охлаждения, имеющей более низкую температуру, чем пар.

1,5 где Рп — парциальное давление пара в парогазовой смеси при данной температуре Т; /V „ — давление насыщенного пара над плоской поверхностью той же жидкости при данной температуре Т.

Для характеристики соотношения между скоростями отвода от парогазовой смеси тепла и конденсирующегося пара в направлении * Пересыщенным называется пар, парциальное давление которого в газовой фазе больше давления насыщения ** Строго говоря, при <р> 1 пар является пересыщенным, при q> = 1—насыщенным, при ф < 1 — ненасыщенным Однако независимо от этого в дальнейшем величину <р будем ндзцывдхь степенью пересыщения пара.

Изменение парциального давления пара вдоль поверхности тепло- и массообмена конденсатора.

Такое допущение не вносит большой погрешности при расчете величины парциального давления пара, так как указанные ве* личины изменяются вдоль поверхности тепло- и массообмена в большинстве случаев незначительно.

Соответственно этому, вместо величины парциального давления насыщенного пара Рп.

н/ при температуре Т} принимается величина парциального давления насыщенного пара Рп.

Такое допущение тоже не вносит большой погрешности в расчет величины парциального давления пара, поскольку для многих практически важных случаев работы конденсаторов, как показывают расчеты, темпера* туры Tf и Тст в соответствующих сечениях аппарата отличаются незначительно (не более чем на 1,0+-1,5 К).

Соответственно этому допущению, для рассматриваемого участка поверхности принимается также постоянной величина парциального давления насыщенного пара Рп.

77) на основе принятого допущения температуру Г^на Т„(п и парциальное давление насыщенного пара Рп.

79) можно вычислить величину парциального давления пара в'ядре парогазового потока на выходе из расчетного участка РП(Ж) по известной величине парциального давления пара на входе в участок РП(г) и по известным температурам в ядре потока и на поверхности стенки трубы на границах расчетного участка.

Величина парциального давления пара на входе в первый расчетный участок равна величине парциального давления пара в смеси исходного состава, т.

78) можно пренебречь величиной Рп по сравнению с величиной общего давления парогазовой смеси Рсм- Для рассматриваемого случая дифференциальное уравнение принимает вид:

Интегрируя это уравнение в тех же пределах изменения величин Рп и Т, получаем более простую зависимость для величины парциального давления пара в ядре парогазового потока на выходе из рассматриваемого расчетного участка: р _р Д.

Интегрирование этого уравнения дает еще более простую зависимость для парциального давления пара в любом сечении конденсатора, отстоящего от входного сечения на расстоянии х: /т —тс \I/KL ^п <х) — Ра.

Общий характер изменения парциального давления пара вдоль поверхности конденсации показан на рис.

Изменение парциального давления пара в ядре парогазового потока вдоль поверхности конденсации:

Б—область пересыщенного пара; между парциальным давлением пара в ядре потока и парциальным давлением его у стенки, составляющая движущую силу процесса диффузии из ядра потока к стенке.

Движущей силой этого процесса является разность между парциальным давлением пара в ядре потока и парциальным давлением насыщенного пара непосредственно на поверхности центров конденсации или после возникновения капель жидкости — на поверхности этих капель, т.

В некоторых условиях протекания процесса парциальное давление пара в ядре потока может изменяться вдоль поверхности конденсации таким образом, что ни в одном из сечений не будет достигнуто состояние насыщения или пар перейдет в насыщенное состояние в сечениях, близких к выходу из аппарата.

83), можно лишь приближенно вычислить изменение парциального давления пара'в ядре потока на соответствующих расчетных участках аппарата, так как эти формулы не учитывают изменение температуры в ядре потока, обусловленное поглощением теплоты конденсации пара в объеме движущегося потока.

При этом в зоне больших концентраций пара получают несколько заниженные значения величин парциальных давлений пара по сравнению с действительными значениями, а в зоне малых концентраций расхождение между расчетной и действительной величинами будет уменьшаться, так как относительное влияние теплоты конденсации пара на температуру потока будет невелико.

Расчет изменений парциального давления пара на участках третьей зоны конденсатора следует вести по формулам (5.

При вычислении парциального давления пара по формулам (5.

При расчете изменений парциального давления пара в конденсаторе необходимо знать изменение температур в ядре парогазового потока

123) опущена вторая производная по продольной координате х, имеющая значительно более низкий порядок величины па сравнению со второй производной по поперечной координате у^ ** Без учета диссипагивной составляющей, и у; ть т2 — массовая доля соответственно' вышекипящегб и нижекипящего компонента в паровой фазе (в кг компонента на 1 кг смеси) ; m\f — массовая доля вышекипящего компонента при температуре Tf у поверхности конденсации; cv\, cpz, срсм — удельная теплоемкость при постоянном давлении соответственно вышекипящего, нижекипящего компонента и паровой смеси; ср/ — удельная теплоемкость паровой смеси при.

Предполагается, что пар в ядре потока находится в насыщенном состоянии и имеет парциальное давление Ри.

У поверхности пленки конденсата пар также находится в насыщенном состоянии, но при парциальном давлении Рп.

Разность парциальных давлений Рп.

Поскольку давление насыщения является функцией температуры насыщения, то уравнение (6.

9) в сочетании с зависимостью давления насыщенного пара от температуры (она может быть задана в табличной форме) является замкнутой и позволяет вычислить две неизвестные температуры Г/ и ГСт, а по ним — локальные плотности теплового потока q.

Расход парогазовой смеси на входе GOM BI = 10,9 кг/с, Давление смеси ЯСм = 5 • 105 Па.

2 Давление насы- PU.

21 Коэффициент мас- Р Р Мп с/м 8,55- 10~7 7,6- ю-7 7,0- ю-7 5,6- ю-7 4,8- ю-7 4,05- ю-7 3,83- ю-7 3,63- 10 ~7 соотдачи, отне- сенной к гради- * енту парциаль- ных давлений

8) величина парциального давления конденсирующегося пара в ядре потока Рп в данном случае уже не может быть определена по таблицам насыщенного пара или вычислена по формуле Антуана вида" Ри „ = ехр [А—(В/Т)], где~ А и В — постоянные коэффициенты, характерные для каждого вещества в определенном интервале температур.

Брасс [154] предложил графический метод определения величины парциального давления ненасыщенного пара в ядре потока в процессе охлаждения парогазовой смеси вдоль поверхности теплообмена.

Затем по заданным величинам парциального давления пара в смеси исходного состава (на входе в конденсатор) Pni и температуре парогазовой смеси Т\ на диаграмме Рд — Т наносят исходную точку А процесса.

8) методом последовательных приближений вычисляют разность температур ТА—Tf и разность парциальных давлений пара РПА — Pn-ni и для этого сечения конденсатора вычисляют коэффициент г|) или KL.

Далее по заданному интервалу изменения температуры парогазовой смеси в ядре потока ДГ находят на прямой АВ точку С, ордината которой выражает величину парциального давления пара в ядре потока в сечении с температурой Тс = ТА — ДГ.

Пользуясь этим методом, можно определять величину парциального давления ненасыщенного пара в ядре потока от участка к участку при расчете конденсаторов по методу Кольборна — Хоу-гена.

В конденсатор поступает пирогаз (многокомпонентная смесь углеводородов) при давлении Реа = 3,924 МПа и температуре ГВх = 238 К.

Парогазовая смесь охлаждается в аппарате до температуры ГВЫх — 223 К этиленом, киггящим при давлении Рот = 0,842 МПа (температура ^сипения Тот — 217 К).

1) следует, что при положительной кривизне поверхности паровой фазы давление внутри пузырька будет превышать давление в окружающей его жидкости.

В предположении о локальном насыщенном состоянии среды это означает, что и тем- -пература жидкости, в объеме которой происходит образование парового зародыша, также выше температуры насыщения, соответствующей давлению Рт.

Возникновение зародыша паровой фазы требует затраты энергии на преодоление сил давления и сил поверхностного натяжения.

Визуальные и кинематографические наблюдения позволили установить, что форма растущего парового пузырька а & в большой степени определяется давлением в системе.

Для низких давлений характерна полусферическая форма пузырьков, а для высоких—форма их близка к сферической, как это показано на рис.

Схематичное изображение формы растущих паровых пузырьков при кипении жидкостей: а—низкое давление; б—высокое давление.

Эта -модель оправдана для малых и средних давлений, когда пузырьки имеют полусферическую форму и "отделены от поверхности сравнительно тонкой пленкой жидкости.

Например, в области высоких давлений, отрывные диаметры пузырьков при кипении воды, этилового спирта и бензолов описываются зависимостью:

Для низких давлений отрывной диаметр пузырька оказывается связанным с временем роста от.

сти на поверхности теплообмена, необходимо, чтобы температура ее несколько превышала температуру насыщения при существующем давлении в системе.

39) * Реохор — физическая величина, характеризующая вещество в жидком состоянии при температуре кипения при нормальном давлении и зависящая от вязкости жидкости:

Жидкость Давление Р, МПа Р А п 6мин' К "макс'

40) где Рл, = 0,14 + 2,2 (Р/РК$); давление следует подставлять в МПа, плотность теплового потока — в Вт/м2, температуру — в К, а Rz0 = 1 мкм.

Формула справедлива в области изменения приведенного давления 0,003 < л < 0,75.

40) в области высоких давлений (я •< 0,75) связано с тем, что вблизи критической точки выполнение принципа соответственных состояний нарушается.

Формула предусматривает получение значения коэффициента теплоотдачи в Вт/(м2-К) при подстановке давления в МПа, плотности теплового потока — в Вт/м2 и температуры — в К- Естественно, с расширением диапазона применения формул вида (7.

В этих условиях, особенно в области малых плотностей теплового потока и низких давлений, заметно проявляется влияние конвективных токов парожидкостной смеси, движущейся в межтрубном пространстве [116, 117, 188].

Величина поправочного коэффициента 6ц > 1 зависит от плотности теплового потока, давления среды и числа рядов труб в пучке.

Давление, МПа Материал труб

Методика пригодна для расчетов при давлениях не выше 0,7 Ркр

При атмосферном давлении значения предельных перегревов для некоторых из них приведены в табл.

Величина Гпр является функцией давления насыщения.

Значения предельного перегрева для некоторых жидкостей при атмосферном давлении [129]

Вычислить значение критических плотностей тепловых потоков <7кр1 и qKp2 для кипения пентана на горизонтальной трубе диаметром 25 мм при давлении Р = 0,157 МПа, Та = 323 К.

ДГпр1 = 110,9 К; ДГпр2 = 102К где ДГПР2— значение предельной разности температур при давлении в системе.

60) позволяют оценить влияние плотности теплового потока, давления и скорости воды на развитие пузырькового кипения.

61) была получена в результате обработки данных по кипению при малых давлениях (не более 0,5 МПа для воды) и при экстраполяции в область высоких давлений может привести к ошибкам.

79) определяются с учетом полного массового расхода потока и физических в 7 свойств жидкости на линии насыщения при давлении в канале.

Параметры состояния: температура кипящей среды 477 К; давление кипящей среды 1,515 МПа; температура теплоносителя 615 — 494 К; давление теплоносителя 0,95 МПа.

Ь' — фактор проницаемости поверхности раздела фаз; с — удельная теплоемкость, Дж/(кг -К); Ср — удельная теплоемкость при постоянном давлении, Дж/(кг • К);

Как правило,~ большая доля массы теплообменника (особенно о низким давлением в межтрубном пространстве) приходится на массу трубного пучка.

Dc — коэффициент диффузии, отнесенный к градиенту концентраций, м5/с; Dp — коэффициент диффузии, отнесенный к градиенту парциальных давлений пара, с; f— площадь поперечного сечения;"площадь проходного сечения для теплоносителя, м2;

F — площадь поверхности теплообмена, м2; g — ускорение свободного падения, м/с2; G — массовый расход теплоносителя, кг/с; h, H — высота, м; / — безразмерный фактор тепло- и массообмена; / — удельная энтальпия вещества, Дж/кг; / — плотность массового потока среды, кг/(м2 • с); /С — коэффициент теплопередачи, Вт/(м2 • К); /, L — длина, линейный размер, м; т — массовая доля компонента смеси веществ, кг/кг; масса 1 м2 поверхности теплообмена, кг/м2; М — мольная масса, кг/кмоль; Р — давление, Па; q — плотность теплового потока, Вт/м2;

Идеальным решением с точки зрения использования программы для данной задачи было бы назначение в качестве исходных данных следующих величин: 1) виды теплоносителей (состав и номенклатура веществ, входящих в каждый теплоноситель); 2) расходы теплоносителей GTp, G>IT; 3) три концевых температуры теплоносителей, например, Гтр1, 7тр2, 7MTi (смотря по тому, какие из них определены проектным заданием); 4) ограничения по допускаемым перепадам давления АРтр.

Обычно к нескольким секциям прибегают в случаях больших тепловых потоков или больших расходов теплоносителей, приводящих к повышенным потерям давления.

В химической технологии нашли широкое применение теплообменники для регенерации тепла жидких и газообразных сред, холодильники, предназначенные для охлажде* ния среды каким-либо хладагентом, конденсаторы, работающие под избыточным давлением и в вакууме, и предназначенные для конденсации чистых паров и парогазовых смесей, дефлегматоры, применяемые для частичного выделения жидкой фазы из паровой или парогазовой смеси, испарители с паровым пространством и без него, используемые для испарения среды при ее кипении, и т.

образных температурах и давлениях.

), вид и характеристика теплообменивающихся сред, передаваемая в аппарате тепловая нагрузка (тепловой поток), допускаемые в аппарате гидравлические сопротивления, рабочие параметры технологического процесса (температура и давление теплоносителей), условия пуска и остановки аппарата, если они налагают дополнительные требования при расчете и конструировании, а также требования по эксплуатационной надежности конструкции и безопасной ее эксплуатации.

Конструирование начинается с выбора основных конструкционных материалов, отвечающих основным условиям технологического процесса в аппарате, характеризуемым средой, давлением и температурой.

параметрах' (давлении и температуре), стоимости материала, его недефицитности, а также с учетом уровня освоенности технологии изготовления аппарата на предполагаемом машиностроительном предприятии.

рабочее давление, целесообразно также пропускать через трубное пространство из соображений прочности и экономичности конструкции, поскольку в этом случае удовлетворяется общее правило конструирования: нагружать более высоким давлением детали меньшего размера.

Пары насыщенные (углево- Давление (в МПа): дородные и другие) 0,005-0,02 60,0-75,0 " 0,02-0,05 40,0-60,0 0,05-0,10 20,0-40,0 >0,Ю 10,0-25,0

Увеличение скоростей потоков лимитируется, как правило, повышением гидравлических ххшротивле-ний, поэтому верхний предел скорости ограничен располагаемым снижением давления.

Опреснители, ра- Кубовый остаток Кипение От 29,0 ботающие при до 11,5 атмосферном Пар неочищенный Конденсация 7,5 давлении Пар очищенный Конденсация 17,4 Пар промежуточных отборов Конденсация 7,5

Рс — коэффициент массоот7"-:и, отнесенный к градиенту концентраций, м/с; Рр — коэффициент массоотдачи, отнесенный к градиенту парциальных давлений пара, с/м; ' '

Ряд давлений (рабочее, расчетное, условное и пробное давления).

Одной из главных определяющих величин при расчете на прочность деталей и узлов теплообменных аппаратов, работающих под избыточным давлением, является давление среды в аппарате.

Различают: рабочее, расчетное, условное и пробное давления.

Под рабочим давлением в аппарате следует понимать максимальное избыточное давление среды в аппарате, возникающее при нормальном или допускаемом форсированном протекании технологического процесса, без учета кратковременного повышения давления в аппарате (до 10% от рабочего) во время действия предохранительного клапана или другого предохранительного устройства.

Под расчетным давлением понимается избыточное давление среды в аппарате, на которое производится расчет аппарата на прочность и устойчивость (от воздействия наружного избыточного давления).

Расчетным, как правило, является рабочее давление.

Гидростатическим давлением в теплообменнике (при наличии в нем жидкости), если величина его до 5% от рабочего, пренебрегают.

В противном случае расчетное давление Р для нижней части аппарата следует определять по формуле: /> = Рс + §РжЯж-Ю-6 (9.

29) где PC — рабочее избыточное давление среды, МПа; g — ускорение свободного падения, м/с2; рш — плотность жидкости, кг/и3; Нт — высота столба жидкости, м.

При повышении давления в аппарате во время действия предохранительных устройств более чем на 10% от рабочего расчетное давление принимается равным 90% от давления при полном открытии предохранительного устройства, но не менее чем рабочее *.

Для теплообменных аппаратов, в которых в качестве теплоносителей и хладагентов используются сжиженные газы, расчетное давление в любом случае должно приниматься не ниже давления паров их при температуре 323 К.

Минимальные расчетные давления для некоторых наиболее распространенных сжиженных газов приведены в табл.

Для литых аппаратов при рабочем давлении в них, меньшем 0,2 МПа, расчетное давление принимается не ниже 0,2 МПа.

При вакууме в аппарате последний рассчитывается на внутреннее давление 0,1 МПа и на наружное давление в зависимости от величины вакуума.

При этом, если остаточное давление в аппарате ^5 кПа, расчетное наружное давление рекомендуется принимать 0,1 МПа.

* Расчетное давление должно исключать нежелательное постоянное действие предохранительного устройства.

Минимальные расчетные давления в аппаратах, предназначенных для переработки и хранения некоторых сжиженных газов [102]

Расчетное избыточное давление Р, ЛЩа

Под условным давлением понимается максимальное избыточное давление среды в аппарате, допускаемое в эксплуатации (без учета гидростатического давления столба жидкости) при температуре стенок аппарата 293 К.

Для более высоких температур стенок аппарата условные давления должны быть соответственно уменьшены пропорционально понижению допускаемых напряжений при этих температурах для каждой марки применяемого металла.

9 приведен в соответствии с ГОСТ 9493—60 ряд условных давлений (в МПа), обязательный к применению при стандартизации и рекомендуемый при конструировании аппаратов.

Условные давления (в МПа) по ГОСТ 9493—60 __ __ .

Вместе с тем при проектировании аппаратов допускается при-• нимать давления, отличающиеся от условных и соответствующие конкретным давлениям технологического процесса, для которого предназначается проектируемый аппарат.

Условное давление комплектующих и стандартизованных узлов и деталей должно быть не менее расчетного давления аппарата (или части его), для которого предназначаются эти узлы и детали.

Пробное, или испытательное, давление — это давление, на которое подлежат испытанию на прочность и плотность аппараты при их изготовлении и периодически — при эксплуатации.

0 — отнесенный к сухому пару; отнесенный к условиям, при которых отсутствует влияние поперечного потока массы на интенсивность тепло- и массообмена; отнесенный к нормальным условиям по давлению и температуре; отнесенный к начальному моменту времени;




Главный редактор проекта: Мавлютов Р.Р.
oglib@mail.ru