Mašinski fakultet Univerziteta u Beogradu Katedra za procesnu tehniku Toplotni i difuzioni aparati PRORACUN DOBOSASTOG IZMENJIVACA TOPLOTE SNAGE 200KW Profesor : dr Branislav Jaćimović Asistent: dr Srbislav Genić Izradio: Beograd, 2003/2004 MAŠINSKI FAKULTET U BEOGRADU Procesna tehnika Predmet: Toplotni i difuzioni aparati List br. 2 Mašinski fakultet Univerziteta u Beogradu Katedra za procesnu tehniku Toplotni i difuzioni aparati Profesor : dr Branislav Jaćimović Asistent: dr Srbislav Genić Izradio: Agron Bakrači 349/98 Beograd, 2003/2004 Br. indeksa Ime i prezime Šk. god. Datum Pregledao 349/98 Agron Bakraci 2003/04 MAŠINSKI FAKULTET U BEOGRADU Procesna tehnika Predmet: Toplotni i difuzioni aparati List br. 3 1. Toplotni bilans t2p= 70 C – ulazna temperatura vode t2k= 90 C – izlazna temperatura vode tsr – srednja temperatura vode t 2 sr = t2 p + t2k 2 = 80 °C cp2 = 4.195 J/(kg K) – specificni maseni toplotni kapacitet vode na srednjoj temperaturi od 80 C. t1p= 260 C – ulazna temperatura ulja t1k= 220 C – izlazna temperatura ulja tsr – srednja temperatura ulja t1sr = t1 p + t1k 2 = 240 °C cp1 = 2,859 J/(kg K) – specificni maseni toplotni kapacitet ulja na srednjoj temperaturi od 240 C. Q=200kw - toplotna snaga izmenjivaca toplote m1 = c p1 (t1 p − t1k ) c p 2 (t 2 p − t 2 k ) Q Q = 1,75 kg t = 6,3 s h kg t = 8.57 s h m2 = = 2.38 2. Izbor tipa izmenjivača i srednja temperaturska razlika Srednja temperaturna razlika ∆tln = (t1 p − t2 k ) − (t1k − t2 p ) = 159.79 °C t1 p − t2 k ln t1k − t2 p R=2 P=0,105 ε ( P; R ) ≈ 1 ∆t sr = ∆tlnε (P; R ) = 159°C Br. indeksa Ime i prezime Šk. god. Datum Pregledao 349/98 Agron Bakraci 2003/04 MAŠINSKI FAKULTET U BEOGRADU Procesna tehnika Predmet: Toplotni i difuzioni aparati List br. 4 3. Usvajanje osnovnih geometrijskih karakteristika izmenjivača toplote Usvojen je horizontalan aparat sa U – cevima ( tip aparata U ) u kome rashladna voda protiče kroz cevi aparata u cetiri prolaza ( Npr = 4 ). Prema tabeli 5.1 iz [1] za sistem lako ulje – voda uobičajan opseg koeficijenta prolaza toplote za dobošaste izmenjivače je 300 – 700 W/(m2 K) . Pretpostavljam orjentacionu vrednost koeficijenta prolaza toplote k = 300 W/(m2/K). Usvajam cev prečnika 14 / 10 mm. Usvajam običan trouglasti raspored cevi sa korakom od 17 mm ( tabela 6.2 [1] ). Usvajam unutrašnji prečnik omotača Du = 250 mm. Na osnovu dijagrama na slici 6.7 [1] usvojeno je rastojanje između cevnog snopa i omotača od Lso = 14 mm. Broj cevi u cevnom snopu se utvrđuje pomoću crteža poprečnog preseka cevnog snopa i ona iznosi Nc =104 odnosno52 U – cevi. Površina za razmenu toplote iznosi: S iz = Lef = Q = 4.19 m 2 k ⋅ ∆t sr Efektivna dužina cevi izmenjivača u skladu sa slikom 6.5 [1] iznosi : S iz = 0.92 m π ⋅ ds ⋅ Nc 4. Određivanje koeficijenta prelaza toplote sa strane vode Brzina strujanja vode iznosi: w2 = 4 ⋅ m2 ρ2 ⋅π ⋅ du 2 N ⋅ C N pr = 4 ⋅ 2.38 104 971.8 ⋅ 3.14 ⋅ 0.01 ⋅ 4 2 = 1.2 m / s ρ2 = 971.8 kg/m3 – gustina vode na srednjoj temperaturi Rejnoldsov broj iznosi: Re 2 = w2 ⋅ d u ⋅ ρ 2 µ2 = 32840 µ2 = 355.1 10 –6 Pa s, koeficijent dinamičke viskoznosti vode na srednjoj temeraturi Posto je Re2 = 32840 > 10000, sa strane cevi je razvijeno turbulentno strujanje fluida, pa Nuseltov broj iznosi : Nu = 0.023 ⋅ Re 2 ⋅ Pr2 3 ⋅ φt 2 0.8 1 Nu = 0.023 ⋅ 32840 0.8 ⋅ 2.21 ⋅1 = 122.9 1 3 Pr = 2.21 – Prantlov broj za vodu na srednjoj temperaturi φt2 – korekcioni faktor koji se u prvoj iteraciji uzima da je φt2 = (µ2/µg2)0.14 = 1 µg2, Pa s – koeficijent dinamičke viskoznosti vode na temperaturi na granici sloja zaprljanja i fluida Koeficijent prelaza toplote sa strane cevi iznosi: αu = Nu 2 ⋅ λ 2 122.9 ⋅ 0.674 = = 8280 W /(m 2 K ) du 0.01 λ2 = 67.4 10-2 W/(mK) – koeficijent provođenja toplote vode na srednjoj temperaturi Br. indeksa Ime i prezime Šk. god. Datum Pregledao 349/98 Agron Bakraci 2003/04 MAŠINSKI FAKULTET U BEOGRADU Procesna tehnika Predmet: Toplotni i difuzioni aparati List br. 5 5. Geometrijske karakteristike medjucevnog prostora Rastojanje izmedju pregrada Lp=150mm Precnik cevnog snopa Dcs=236mm Rastojanje izmedju cevnog snopa i omotaca Lso=14mm Povrsina karakteristicnog strujnog preseka AD = L p ⋅ ( DD − N cD ⋅ d s ) = 0.012m Relativna visina okna 2 ϕu = Hu = 0.28 = 28 0 0 Du Povrsina pop. preseka izmedju omotaca i pregrade: A po = π ⋅ Du L po ⋅ (360 − θ u ) 720 = 1.02 ⋅ 10 −3 m 2 Povrsina poprecnog preseka izmedju cevi i otvora na pregradi: Acp = π 4 ⋅ ( Nc − Nco) (d s + Lcp ) − d s2 = 0.88 ⋅ 10 −3 m 2 2 [ ] Povrsina pop. preseka na mestima obilaznih tokova C i F: Ab=Lp(Lso+Lb)=0.0021 m 2 Povrsina pop. preseka okna: Au=0.0108 m 2 Povrsina pop. preseka za uzduzno strujanje u oknu: Acso=Au-Nco d s2 ⋅ π = 0.007 m 2 4 Srednji pop. presek izmedju pregrada: Asr = ( AD ⋅ Acso ) 0.5 = 0.0092m 2 Br. indeksa Ime i prezime Šk. god. Datum Pregledao 349/98 Agron Bakraci 2003/04 MAŠINSKI FAKULTET U BEOGRADU Procesna tehnika Predmet: Toplotni i difuzioni aparati List br. 6 6. Određivanje koeficijenta prelaza toplote sa omotaca za idealni cevni snop Brzina strujanja ulja iznosi: wD = m1 1.75 = = 0.2 m / s AD ρ1 0.012 ⋅ 714.34 ρ1 = 714.34 kg/m3 – gustina ulja na srednjoj temperaturi Rejnoldsov broj iznosi: Re s = wD ⋅ d s ⋅ ρ 1 µ1 = 3312 µ1 = 604 10 –6 Pa s, koeficijent dinamičke viskoznosti ulja na srednjoj temeraturi ∆ -raspored;Re=3312 - po metodi Bel-Delaver: a1 = 0.321 a2 = 0.612 a3 = 1.450 a4 = 0.519 a3 a= = 0.092 1 + 0.14 Re a4 s ⎛ ⎞ ⎜ ⎟ 1 ⎜ 1.33 ⎟ Re a2 Pr 3 φ = 106.9 N uid = a1 1 t1 1 ⎜ t ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ ds ⎠ Nu ⋅ λ W α id = id 1 = 1023 2 ds m K a Br. indeksa Ime i prezime Šk. god. Datum Pregledao 349/98 Agron Bakraci 2003/04 MAŠINSKI FAKULTET U BEOGRADU Procesna tehnika Predmet: Toplotni i difuzioni aparati List br. 7 7. Odredjivanje koeficijenta prolaza toplote sa strane omotaca 0 f 0 = 0.9389 + 1.171 cs.4 − 1.579ψ cs.8 = 1.096 ψ0 ψ cs = f AE = 0.44(1 − r1 ) + (1 − 0.44(1 − r1 ))exp(− 2.2r2 ) = 0.766 r1 = r2 = APO = 0.537 APO + ACP APO + ACP = 0.158 AP N c0 = 0.24 Nc 1 ⎧ ⎡ ⎤⎫ ⎛ N tz ⎞ 3 ⎥ ⎪ Ab ⎢ ⎪ ⎟ ⎬ = 0.81 f CF = exp⎨− C 1− ⎜ 2 AD ⎢ ⎜ N rc ⎟ ⎥ ⎪ ⎠ ⎥ ⎪ ⎢ ⎝ ⎣ ⎦⎭ ⎩ C = 1.25 N zt = 0 f lam = 1 LPu = LPi = 180mm Lu = Li = f PK LPu = 1.2 LP 0.4 u u (N − 1) + L = (N − 1) + L p p + L0.4 i + Li = 0.974 f tot = f o ⋅ f AE ⋅ f CF ⋅ f PK ⋅ f lam = 0.662 α s = f tot ⋅ α id = 0.662 ⋅1023 = 677.2 W m2 K 8. Određivanje koeficijenta prelaza toplote ⎞ ⎛ 1 ds ds ⋅⎜ ⎟ ⎜ α + R2 ⎟ + 2 ⋅ λ ⋅ ln d s u ⎠ ⎝ u 1 1 0.014 ⎛ 1 0.014 ⎞ 0.014 = + 0.5 ⋅ 10 −3 + ⋅⎜ + 0.2 ⋅ 10 −3 ⎟ + ⋅ ln = 0.00256 k 677.2 0.010 ⎝ 8280 0.010 ⎠ 2 ⋅ 18 W k = 391 2 m K d 1 1 = + R1 + s k αs du λ5 = 18 W/(mK) – koeficijent provođenja toplote izabranog čelika Otpori provođenju toplote usled zaprljanja iznose ( tabela 5.3. [1] ) : R1 = 0.5 10-3 (m2 K)/W – sa strane ulja R2 = 0.2 10-3 (m2 K)/W – sa strane vode Br. indeksa Ime i prezime Šk. god. Datum Pregledao 349/98 Agron Bakraci 2003/04 MAŠINSKI FAKULTET U BEOGRADU Procesna tehnika Predmet: Toplotni i difuzioni aparati List br. 8 9. Korekcija koeficijenta prolaza toplote U prvoj iteraciji je pretpostavljeno da je φt2 = 1. U narednim iteracijama se vrši korekcija pomoću stvarne temperature na granici sloja zaprljanja . Temperatura na granici sloja zaprljanja i vode sa spoljasnje strane cevi je : t g1 = t1sr − k αs k ⋅ (t1sr − t 2 sr ) = 147.6°C Temperatura na granici sloja zaprljanja i vode sa unutrašnje strane cevi je : t g 2 = t 2 sr + αu ⋅ ds ⋅ (t1sr − t 2 sr ) = 90.6°C du Proračun se ponavlja sve dok se dve uzastopne vrednosti iteracije ne razlikuju za više od 1%. Iteracija br. tg1, °C µg1, Pa s φt1 Nu1 αs, W/(m2 K) tg2, °C µg2, Pa s φt2 Nu2 αu, W/(m2 K) k, W/(m2 K) 1 240 2 147.6 3 141.5 4 141.1 604.3 ⋅10 −6 1 106.9 677.2 80 1794.7 ⋅10 −6 0.859 91.8 581.6 90.6 1969.5 ⋅10 −6 0.847 90.5 573.7 89.5 1984.6 ⋅10 −6 0.8466 90.5 573.4 89.35 355.1⋅10 −6 1 122.9 8280 391 314.9 ⋅10 −6 1.017 125 8500 358 315.9 ⋅10 −6 1.0165 124.9 8493 354.7 315.5 ⋅ 10 −6 1.0166 124.9 8493.2 354.6 Br. indeksa Ime i prezime Šk. god. Datum Pregledao 349/98 Agron Bakraci 2003/04 MAŠINSKI FAKULTET U BEOGRADU Procesna tehnika Predmet: Toplotni i difuzioni aparati List br. 9 10. Određivanje dimenzija izmenjivača toplote Potrebna površina za razmenu toplote iznosi: Siz = Q = 3.55 m 2 k ⋅ ∆t sr Efektivna dužina cevi izmenjivača u skladu sa slikom 6.5 [1] iznosi : Lef = Siz = 0.78 m π ⋅ ds ⋅ Nc Potrebna duzina pravog dela U-cevi prema (6.1) iznosi: L = Lef − 0.3Dcs = 0.71m Broj pregradaje: Np = L − L pu Lp + 1 = 4.53 Usvajamo N p = 5 pregrada , debljine Stvarna duzina pravog dela U-cevi iznosi: δ p = 3mm. L = (N p − 1)⋅ L p + L pu + N p ⋅ δ p + δ = 0.82m δ = 20mm ,rastjanje od poslednje pregrade do centra savijanja cevi. Efektivna duzina U-cevi iznosi: Lef = L + 0.3Dcs = 0.9m 11.Određivanje prečnika priključka za vodu Unutrašnji prečnik priključka se izračunava iz uslova: ρ 2 ⋅ w2 2 ≤ 2250 p odakle sledi da je: kg m ⋅ s2 0 − d p 2 ≥ 0.164 ⋅ m2 .5 ⋅ ρ 2 0.25 d p 2 ≥ 0.045m Usvaja se cev DN50 ( φ 57 × 2.9mm ) Srednja brzina strujanja fluida u priključku iznosi: wp 2 = m 4 ⋅ m2 = 1.19 2 ρ2 ⋅π ⋅ d p2 s Br. indeksa Ime i prezime Šk. god. Datum Pregledao 349/98 Agron Bakraci 2003/04 MAŠINSKI FAKULTET U BEOGRADU Procesna tehnika Predmet: Toplotni i difuzioni aparati List br. 10 12. Pad pritiska sa strane cevi Pad pritiska usled trenja izračunava se iz formule: ∆p2,tr = ξ ⋅ 2⋅ L + Dcs ⋅ π 0.236 ⋅ 3.14 2 2 ⋅ 0.82 + 971.8 ⋅1.2 2 2 ρ 2 ⋅ w2 = 0.0424 ⋅ 2 du 2 0.01 2 ∆p2,tr = 5965 Pa ξ - koeficijent otpora trenja ⎛ δ 68 ⎞ ξ = 0.11⎜ + ⎟ ⎜d ⎟ ⎝ u Re ⎠ 0.25 68 ⎞ ⎛ 0.0002 = 0.11⎜ + ⎟ ⎝ 0.010 32840 ⎠ 0.25 = 0.0424 Dcs = Du – Lso = 250 – 14 = 236 mm = 0.236 m – prečnik cevnog snopa L = 820 mm – dužina pravolinijskog dela cevi ρ2 = 971.8 kg/m3 – gustina vode na srednjoj temperaturi vode w2 = 1.2 m/s – srednja brzina strujanja fluida u priključku Pad pritiska usled lokalnih otpora izračunava se prema formuli: ∆ p 2 , lok = ∑ζi ⋅ ρ 2 ⋅ wi 2 2 ∆p2,lok = ∆p2.lok 971.8 (1 + 0.5) ⋅ 1.19 2 + (0.5 + 0.5 + 0.5 + 1 + 0.5) ⋅ 1.2 2 2 = 3131 Pa [ ] ζi – koeficijent lokalnog otpora ( dati u skladu sa tabelom 6.13 iz [1] ) wi, m/s – karakteristična brzina na mestu lokalnog otpora Red.broj 1. 2. 3. 4. 5. 6. Lokalni otpor Ulazni priključak Izlazni priključak Ulaz u cevi cevnog snopa ( čeona povrsina je u ravni sa cevnom plocom) Izlaz iz cevi cevnog snopa Promena pravca strujanja za 90 u komorama Promena pravca strujanja za 180° u U - cevi ζi 1.0 0.5 0.5 1.0 0.5 0.5 wi, m/s 1.19 1.19 1.2 1.2 1.2 1.2 Ukupn i pad pritisk a sa strane cevi iznosi: ∆p u = ∆p 2,tr + ∆p 2,lok ∆pu = 5965 + 3131 = 9096 Pa Br. indeksa Ime i prezime Šk. god. Datum Pregledao 349/98 Agron Bakraci 2003/04 MAŠINSKI FAKULTET U BEOGRADU Procesna tehnika Predmet: Toplotni i difuzioni aparati List br. 11 13. Određivanje prečnika priključka za ulje Unutrašnji prečnik priključka se izračunava iz uslova ( odeljak 6.1.7 iz [1] ): ρ1 ⋅ w p12 ≤ 2250 kg /(m ⋅ s 2 ) ⎡ ⎤ 4 ⋅ m1 ≤ 2250 kg /(m ⋅ s 2 ) ρ1 ⋅ ⎢ 2⎥ ⎢ ρ1 ⋅ 3.14 ⋅ d p1 ⎥ ⎣ ⎦ d p1 ≥ 0.164 ⋅ m1 ⋅ ρ1 0.5 −0.25 2 ≥ 0.164 ⋅1.750.5 ⋅ 714.34 −0.25 d p1 ≥ 0.042 m Usvajamo standardnu cev prečnika φ 48.3 / 2.6 mm – DN 40. Srednja brzina strujanja fluida u priključku iznosi: w p1 = 4 ⋅ m1 4 ⋅ 1.75 = = 1.68 m / s 2 ρ 2 ⋅ π ⋅ d p1 714.34 ⋅ 3.14 ⋅ 0.04312 Mehanički proračun Mehanički proračun cilindričnog omotaca ( Pozicija 1 ) prema JUS M.E2.253 Radni uslovi: • Temperatura 260 °C • Unutrašnji pritisak 4 bar Ispitni uslovi: • • Temperatura 20 °C Unutrašnji pritisak 5.2bar Potrebna debljina zida omotača pri radnim uslovima za koeficijent valjanosti s= Ds ⋅ p 258 ⋅ 4 + c1 + c 2 = + 0.3 + 1 = 1.9 mm 161 K 20 ⋅ ⋅ 0.8 + 4 20 ⋅ ⋅ v + p 1.5 S Ds = 258 mm, spoljašnji prečnik omotača aparata p = 4 bar, radni pritisak K = 161 N/mm2, proračunska čvrstoća v = 0.8, koeficijent valjanosti zavarenog spoja S = 1.5, stepen sigurnosti c1 = 0.3 mm, dodatak zbog dozvoljenog odstupanja dimenzija materijala c2 = 1 mm, dodatak zbog smanjenja debljine lima usled korozije gde su: • • • • • • • Br. indeksa Ime i prezime Šk. god. Datum Pregledao 349/98 Agron Bakraci 2003/04 MAŠINSKI FAKULTET U BEOGRADU Procesna tehnika Predmet: Toplotni i difuzioni aparati List br. 12 Potrebna debljina zida omotača pri ispitnim uslovima za koeficijent valjanosti zavarenog spoja s= Ds ⋅ p 258 ⋅ 5.2 + 0.3 + 1 = 1.69 mm + c1 + c 2 = 240 K ⋅ 0.8 + 5.2 20 ⋅ 20 ⋅ ⋅ v + p 1.1 S Ds = 258 mm, spoljašnji prečnik omotača aparata p = 5.2 bar, ispitni pritisak K = 240 N/mm2, proračunska čvrstoća v = 0.8, koeficijent valjanosti zavarenog spoja S = 1.1, stepen sigurnosti c1 = 0.3 mm, dodatak zbog dozvoljenog odstupanja dimenzija materijala c2 = 1 mm, dodatak zbog smanjenja debljine lima usled korozije gde su: • • • • • • • Br. indeksa Ime i prezime Šk. god. Datum Pregledao 349/98 Agron Bakraci 2003/04 MAŠINSKI FAKULTET U BEOGRADU Procesna tehnika Predmet: Toplotni i difuzioni aparati List br. 13 Potrebna debljina zida omotača pri radnim uslovima za koeficijent oslabljenja usled otvora • va = 0.6, koeficijent oslabljenje usled postojanja otvora prema slici P5.7 ss − c1s − c2 s 2.9 − 0.3 − 1 = = 0.432 sa − c1 − c2 5 − 0.3 − 1 du 51.2 = = 1.67 ( Du − sa − c1 − c2 ) ⋅ ( sa − c1 − c2 ) (250 − 5 − 0.3 − 1) ⋅ (5 − 0.3 − 1) s= Ds ⋅ p 258 ⋅ 4 + 0.3 + 1 = 2.1 mm + c1 + c 2 = 161 K ⋅ 0.6 + 4 20 ⋅ 20 ⋅ ⋅ v + p 1.5 S du = 51.2 mm, unutrašnji prečnik otvora ss = 2.9 mm, debljina zida priključka c1s = 0.3 mm, dodatak zbog dozvoljenog odstupanja dimenzija materijala c2s = 1 mm, dodatak zbog smanjenja debljine lima usled korozije Potrebna debljina zida omotača pri ispitnim uslovima za koeficijent oslabljenja usled otvora gde su: • • • • s= Ds ⋅ p 258 ⋅ 5.2 + 0.3 + 1 = 1.81 mm + c1 + c 2 = 240 K ⋅ 0.6 + 5.2 20 ⋅ 20 ⋅ ⋅ v + p 1.1 S Na osnovu proračuna dobijena je potrebna debljina od 2.1mm. Iz preporuka iz Tabele 6.4 uzimam da mi je debljina zida omotača 4 mm. Mehanički proračun ravnih danaca ( Pozicija 2 ) i cevne ploce prema JUS M.E2.259 Radni uslovi: • • Temperatura 260 °C Unutrašnji pritisak 4 bar Ispitni uslovi: • • Temperatura 20 °C Unutrašnji pritisak 5.2 bar Proračun ravnog danceta na radne uslove( slucaj h ) Proračun se radi za neankerisana okrugla ravna danca i ploče bez dodatnog ivičnog momenta prema formuli: s = C ⋅ D1 ( p ⋅ S 0.5 ) 10 ⋅ K 4 ⋅1.5 0.5 s = 0.5 ⋅ 250( ) = 7.63 mm 10 ⋅161 gde su: • C= 0.5 ( s > 3 s1), proračunski koeficijent Br. indeksa Ime i prezime Šk. god. Datum Pregledao 349/98 Agron Bakraci 2003/04 MAŠINSKI FAKULTET U BEOGRADU Procesna tehnika • • • • • Predmet: Toplotni i difuzioni aparati List br. 14 D1= 250 mm, unutrašnji prečnik aparata p= 4 bar, radni pritisak S=1.5, stepen sigurnosti za radne uslove K= 161 N/mm2, proračunska čvrstoća za radne uslove Proračun ravnog danceta na ispitne uslove s = 0.5 ⋅ 250( gde su: • • • • • 5.2 ⋅ 1.1 0.5 ) = 6.1 mm 10 ⋅ 240 C= 0.5 ( s > 3 s1), proračunski koeficijent D1= 250 mm, unutrašnji prečnik aparata p= 5.2 bar, ispitnii pritisak S=1.5, stepen sigurnosti za radne uslove K= 240 N/mm2, proračunska čvrstoća za radne uslove Proračunom smo dobili debljinu ravnog danceta od 8 mm. Proračun cevne ploce na radne uslove ( slucaj g ) Potrebna debljina zida, s, okruglih ravnih ploča sa punim ocevljenjem U – cevima iznosi : s = C ⋅ D1 ⋅ odnosno pi ⋅ S 10 ⋅ K ⋅ v pu ⋅ S 10 ⋅ K ⋅ v s = C ⋅ D1 ⋅ Veća vrednost iz formula je merodavna za dimenzionisanje: Gde su: • • • • • C = 0.4, proračunski koeficijent ( slucaj g – obostrano naležuća ploča ) pu = 4 bar, pritisak u međucevnom prostoru pi = 6 bar, pritisak u cevima S=1.5, stepen sigurnosti za radne uslove K= 161 N/mm2, proračunska čvrstoća materijala na radnim uslvima. Proračunski koeficijent slabljenja određuje se prema obrascu : za ds/du>1.2 pa prema tome: Dobija se sledeća vrednost: v= t− ds 14 19.6 − 1.2 = 1.2 = 0.405 t 19.6 s = C ⋅ D1 ⋅ s = C ⋅ D1 ⋅ pi ⋅ S 6 ⋅ 1 .5 = 0.4 ⋅ 250 ⋅ = 11.75 mm 10 ⋅ K ⋅ v 10 ⋅ 161 ⋅ 0.405 pu ⋅ S 4 ⋅ 1 .5 = 0.4 ⋅ 250 ⋅ = 9.59 mm 10 ⋅ K ⋅ v 10 ⋅161 ⋅ 0.405 Prema preporuci usvajamo veću vrednost od dve dobijene i ona iznosi 12 mm. Br. indeksa Ime i prezime Šk. god. Datum Pregledao 349/98 Agron Bakraci 2003/04 MAŠINSKI FAKULTET U BEOGRADU Procesna tehnika Predmet: Toplotni i difuzioni aparati List br. 15 Proračun cevne ploče na ispitne uslove s = C ⋅ D1 ⋅ s = C ⋅ D1 ⋅ gde su: • • • • pi ⋅ S 6 ⋅ 1 .1 = 0.4 ⋅ 250 ⋅ = 8.24 mm 10 ⋅ K ⋅ v 10 ⋅ 240 ⋅ 0.405 pu ⋅ S 4 ⋅ 1 .1 = 0.4 ⋅ 250 ⋅ = 6.73 mm 10 ⋅ K ⋅ v 10 ⋅ 240 ⋅ 0.405 pu = 4 bar, pritisak u međucevnom prostoru pi = 6 bar, pritisak u cevima S=1.1, stepen sigurnosti za ispitne uslove K= 240 N/mm2, proračunska čvrstoća materijala na ispitnim uslovima. Iz proračuna se dobija potrebna debljina cevne ploče od 12 mm, što se slaže sa resenjem u prethodnom slučaju. Br. indeksa Ime i prezime Šk. god. Datum Pregledao 349/98 Agron Bakraci 2003/04 MAŠINSKI FAKULTET U BEOGRADU Procesna tehnika Predmet: Toplotni i difuzioni aparati List br. 16 4. Izbor prirubnica i zaptivača kao i njihovih geometriskih podataka Tabela P4.18 nam daje podatke o spoljašnjem prečniku prirubnice, prečniku podeonog kruga i prečniku rupe za vijke kao i o broju vijaku po JUS M.B6.011. Tabela P4.22 daje nam podatke o oblicima i merama zaptivnih površina cevnih prirubnica po JUS M.B6.008. Tabela P.4.26. nam daje podatke o merama ravnih zaptivača za prirubnice po JUS M.C4.110. Nazivni prečnik i nominalni radni pritisak ∅60.5 PN1.2 ∅133 PN 3 ∅177.3 PN 1.2 ∅500 PN1.2 Spoljasnji prečnik ∅160 ∅240 ∅295 ∅645 Prečnik podeonog kruga ∅130 ∅200 ∅255 ∅600 Prečnik rupe za vijak ∅14 ∅18 ∅18 ∅22 Broj vijaka 4 8 8 20 Navoj vijka M12 M16 M16 M20 Debljina zaptivača 2 2 2 2 Mera zaptivne površine ∅110 ∅178 ∅232 ∅570 Unutrašnji prečnik zaptivača ∅77 ∅141 ∅195 ∅520 Spoljašnji prečnik zaptivača ∅115 ∅182 ∅237 ∅578 Br. indeksa Ime i prezime Šk. god. Datum Pregledao 349/98 Agron Bakraci 2003/04 MAŠINSKI FAKULTET U BEOGRADU Procesna tehnika Predmet: Toplotni i difuzioni aparati List br. 17 5. Literatura 1. Dr Branislav Jaćimović,dipl.ing. ; Srbislav Genić, dipl.ing. : “Toplotne operacije i aparati“ , Mašinski fakultet, Beograd, 1992 2. Đ. Kozić, B. Vasiljević, V. Bekavac : “Priručnik iz termodinamike”, Mašinski fakultet, Beograd, 1991. 3. B. Jaćimović, S. Genić, M. Nađ, J. Laza : “Problemi iz toplotnih operacija i aparata” , SMEITS i Mašinski fakultet, Beograd,1996. 4. M. Bogner, B. Jaćimović : “Praktikum iz osnova tehnoloških procesa i aparata”, Mašinski fakultet, Beograd, 1993. 5. prof. dr Martin Bogner, dipl.ing., Vlada Vojinović, dipl.ing., Nada Ivanović, dipl.ing. “Propisi i standardi za stabilne i pokretne posude pod pritiskom”, Mašinski fakultet, Beograd, 1993. 6. prof. dr Martin Bogner dipl.ing., mr Aleksandar Petrović dipl.ing. “Konstrukcije i proračuni procesnih aparata”, Mašinski fakultet, Beograd, 1993. Br. indeksa Ime i prezime Šk. god. Datum Pregledao 349/98 Agron Bakraci 2003/04 MAŠINSKI FAKULTET U BEOGRADU Procesna tehnika Predmet: Toplotni i difuzioni aparati List br. 18 SADRŽAJ • Sadržaj • Tehnički opis deflegmatora • Proračun deflegmatora 1.Tehnološki proračun 1.1.Toplotni bilans 1.2.Srednja temperaturska razlika 1.3.Izbor tipa razmenjivača toplote i osnovne geom. karakteristike 1.4.Odeđivanje koeficijenta prelaza toplote sa strane cevi 1.5. Odeđivanje koeficijenta prelaza toplote sa strane omotača 1.6. Odeđivanje koeficijenta prolaza toplote 1.7.Korekcija koeficijenta prolaza toplote 1.8.Popravka dimenzija razmenjivača toplote 2.Strujni proračun 2.1.Određivanje prečnika priključka za ulaz i izlaz vode 2.2.Određivanje prečnika priključka za ulaz pare 2.3. Određivanje prečnika priključka za izlaz kondenzata 2.4.Pad pritiska sa strane cevi 3.Mehanički proračun 3.1.Proračun debljine zida cilindričnog omotača aparata 3.2.Proračun standardnog danaca 3.3.Proračun vijaka 3.4.Proračun prirubnica 3.5.Proračun cevnih ploča 3.6.Provera čvrstoće omotača usled dilatacije cevi cevnog snopa 3.7.Provera cevi cevnog snopa na izvijanje 3.8.Provera izdržljivosti uvaljanog spoja cevi i cevne ploče • Literatura 2 3 4 4 4 4 5 6 7 7 8 10 11 11 11 12 12 14 14 15 19 21 22 23 24 24 25 Br. indeksa Ime i prezime Šk. god. Datum Pregledao 349/98 Agron Bakraci 2003/04 MAŠINSKI FAKULTET U BEOGRADU Procesna tehnika Predmet: Toplotni i difuzioni aparati List br. 19 Br. indeksa Ime i prezime Šk. god. Datum Pregledao 349/98 Agron Bakraci 2003/04