Расчёт кожухотрубного теплообменника для охлаждения ацетона. Производительность 10,4 т/ч

Содержание

Введение

Глава 1. Теоретическая часть

1.1. Теоретические основы процесса

1.2. Устройство и принцип работы аппарата

1.3. Техника безопасности эксплуатации аппарата

1.4. Охрана окружающей среды

Заключение

Список использованной литературы

КУРСОВАЯ РАБОТА

Тема: Расчет кожухотрубного теплообменника для охлаждения ацетона. Производительность 10,4 т/ч

Направление: Электро- и теплоэнергетика
Предмет: Тепловые электрические станции

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы курсовой работы обусловлена возрастающей ролью теплообменного оборудования в технологических циклах тепловых электрических станций и промышленных энергетических комплексов Российской Федерации. Современные требования к повышению энергоэффективности генерирующих мощностей и снижению удельного расхода условного топлива определяют необходимость оптимизации работы вспомогательного оборудования, включая системы охлаждения технологических жидкостей. Кожухотрубные теплообменники применяются на конденсационных электростанциях и теплоэлектроцентралях для охлаждения масел турбогенераторов, охлаждающих жидкостей систем смазки, конденсата и промышленных теплоносителей. Ацетон, широко используемый в химической и энергетической промышленности, требует надежного теплообменного оборудования для поддержания безопасных технологических параметров. Проблема проектирования и расчета теплообменников для охлаждения органических жидкостей с учетом пожаровзрывоопасности и токсичности находится на стыке теплотехники и промышленной безопасности, что повышает значимость исследования.

Степень разработанности проблемы в отечественной технической литературе характеризуется наличием фундаментальных трудов НИУ «МЭИ», АО «НПО ЦКТИ», ФГУП «ВНИПИэнергопром», посвященных тепловому расчету теплообменных аппаратов, выбору конструктивных параметров и методам интенсификации теплообмена. Вместе с тем, специфика охлаждения летучих органических жидкостей с учетом требований промышленной безопасности и современных нормативов Ростехнадзора требует адаптации классических методов расчета к условиям реальной эксплуатации на объектах энергетики.

Цель курсовой работы – выполнить тепловой и конструктивный расчет кожухотрубного теплообменника для охлаждения ацетона производительностью 10,4 т/ч.

Задачи курсовой работы:

• изучить теоретические основы процесса теплообмена в кожухотрубных теплообменных аппаратах;
• рассмотреть устройство и принцип работы кожухотрубного теплообменника;
• выполнить тепловой расчет теплообменника для заданной производительности;
• определить конструктивные параметры аппарата и провести проверочный расчет;
• разработать рекомендации по технике безопасности эксплуатации и охране окружающей среды.

Объект исследования – кожухотрубный теплообменник для охлаждения ацетона.

Предмет исследования – процессы теплообмена и методы теплового расчета кожухотрубных теплообменных аппаратов.

Методологическая база исследования включает теоретические основы теплопередачи и гидродинамики, методы теплового и гидравлического расчета теплообменников, нормативно-техническую документацию: ГОСТ 15118-79, ГОСТ Р 55682.12-2013, СП 89.13330.2016, Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей РФ (Приказ Минэнерго № 229), стандарты TEMA.

Научная новизна работы состоит в адаптации классических методов теплового расчета кожухотрубных теплообменников к условиям охлаждения ацетона с учетом современных требований энергоэффективности и промышленной безопасности.

Теоретическая значимость заключается в систематизации подходов к расчету теплообменного оборудования для технологических процессов тепловых электрических станций и промышленных энергокомплексов.

Практическая значимость работы определяется получением конкретных конструктивных параметров теплообменника, пригодных для технического проектирования и внедрения на объектах энергетики.

Структура курсовой работы включает введение, теоретическую главу с рассмотрением основ процесса, устройства аппарата, техники безопасности и охраны окружающей среды, заключение и список использованной литературы.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1. Теоретические основы процесса

Процесс теплообмена в кожухотрубных теплообменных аппаратах представляет собой передачу теплоты от горячего теплоносителя к холодному через разделяющую их стенку. Теплообмен осуществляется за счет конвекции с обеих сторон поверхности и теплопроводности через материал стенки. Основным уравнением теплопередачи является формула Ньютона-Рихмана, связывающая тепловой поток с площадью поверхности теплообмена, коэффициентом теплопередачи и средней разностью температур теплоносителей. Коэффициент теплопередачи зависит от коэффициентов теплоотдачи с обеих сторон стенки, толщины и теплопроводности материала стенки, а также термических сопротивлений загрязнений. Расчет коэффициента теплоотдачи при вынужденном движении жидкости в трубах основан на критериальных уравнениях подобия, связывающих число Нуссельта с числами Рейнольдса и Прандтля [1, c. 45].

История развития теплообменного оборудования в отечественной энергетике связана с деятельностью АО «НПО ЦКТИ» имени И.И. Ползунова, ФГУП «ВНИПИэнергопром» и кафедры котлостроения и парогенераторостроения НИУ «МЭИ». Современные те

…