Расчет и подбор аппарата воздушного охлаждения

	МИНОБРНАУКИ РОССИИ ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный технологический университет» Колледж химико-технологический Факультета биомедицинских и пищевых технологий и систем ПензГТУ

 

 

 

 

 

Курсовая работа

по дисциплине: «Процессы и аппараты»

на тему: «Расчет и подбор аппарата воздушного охлаждения»

 

 

 

Студента Сизовой Ксении Олеговны

Обучающегося в группе 10/2н

по специальности: 240404.51 «Переработка нефти и газа»

Работа выполнена ___________________________________________

(подпись выпускника)

 

Работа выполнена на оценку ____________________

Руководитель работы____________________________

(подпись, Ф.И.О.)

«____»______________20__г.

 

 

 

 

Пенза, 2013 

	МИНОБРНАУКИ РОССИИ ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный технологический университет» Колледж химико-технологический Факультета биомедицинских и пищевых технологий и систем ПензГТУ
		«УТВЕРЖДАЮ» Зав. учебной части ____________________________ (Ф.И.О.) «____»________________201__г.

 

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу по дисциплине:

«Процессы и аппараты»

Студенту: Сизова Ксения Олеговна

обучающемуся в группе 10/2н

по специальности: 240404.51 « Переработка нефти и газа»

на тему: «Расчет и подбор аппарата воздушного охлажденя»

 

1. Исходные данные: подобрать стандартизированный аппарат воздушного охлаждения типа АВГ для охлаждения дистиллята дизельного топлива в Баку исходя из следующих данных:

Расход дистиллята G=120000 кг/ч;

Начальная температура tн=130 ºС;

Конечная температура tк=60 ºС;

Относительная плотность ρ420=0,890 кг/м3;

Кинематическая вязкость v20=5,4; v50=2,5 мм2/с.

2. Содержание пояснительной записки (перечень вопросов для разработки):

Введение

1 Характеристика  оборудования

1.1 Устройство  и назначение оборудования

1.2 Технические  характеристики оборудования

2.Расчетная  часть

3.Эксплуатация  оборудования 

3.1 Техническое  обслуживание оборудования

Заключительная часть

Список используемых источников

3. Список графического материала (блок-схемы, чертежи, графики, диаграммы): выполнить схему подобранного аппарата на формате А3 с применением ПЭВМ.

 

Дата окончания выполнения курсовой работы «____»_________2012г.

Рассмотрено на заседании цикловой методической комиссии

Протокол №_____ «___»_________2012г.

Преподаватель ОЦМК_________________________Р.Р. Седова

                                                                                         (Подпись, ФИО)

Задание получил«___»____________2012г.__________________________

(Подпись, ФИО

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

КПД системы на R507 может быть выше или ниже КПД системы на R502 в зависимости от вида системы, тогда как КПД системы на R404A всегда ниже, чем при использовании R507 или R502. Это было выяснено в ходе испытаний различных хладагентов для промышленной холодильной установки, в которой ранее использовался хладагент R22. Смесь R507 еще более эффективна по сравнению с R502, когда перед поступлением в регулирующий вентиль жидкий хладагент переохлаждается.

Использование R507 повышает надежность работы компрессора, поскольку температура нагнетания в этом случае на 1-2°C ниже, чем для R404A, на 11-12°C ниже, чем для R502 и еще более низкая - для R22. Применение R507 также позволяет снизить коэффициент давления на 2% по сравнению с R404A. Это, наряду с более высоким КПД теплообменников (в особенности конденсаторов), дает возможность оптимизировать требования к расходу электроэнергии компрессора и улучшает эксплуатационные характеристики.

R507 - азеотропная  смесь, ведущая себя как однокомпонентная  жидкость, и потому при ее применении, в отличие от R404A, не возникает  проблем, связанных с разделением  компонентов. Вследствие этого при  заправке хладагент R507 может быть  как в жидкой, так и в газообразной  форме, что позволяет без труда  восстанавливать его нехватку  после утечки и последующих  ремонтных работ.

При этом в системе может использоваться и R507, и R404A, поскольку состав смеси будет по-прежнему соответствовать спецификациям даже после утечки 50% общего количества хладагента. На практике при заправке R507 эффективность системы с течением времени повышается.

В большинстве случаев мы не рекомендуется смешивать хладагенты, но совместное применение R507 и R404A вполне допустимо и не приводит к каким-либо затруднениям, так как составляющие этих двух хладагентов почти идентичны и хорошо совместимы (в смеси R404A присутствует R134a в количестве 4 вес.%). Получившаяся смесь по своим характеристикам мало отличается от исходного хладагента. При замене R404A на R507 давление всасывания и давление нагнетания немного увеличиваются, возрастает и холодопроизводительность (на 1-3% в зависимости от вида используемой системы).

 

 

Поэтому применение R507 особенно целесообразно при техническом обслуживании. Кроме того, замена R404A на R507 может быть решением в тех случаях, когда теплообменники эксплуатируются на пределе своих возможностей. Подобная замена позволяет повысить КПД теплообменника и улучшить рабочие характеристики компрессора.

И для R404A, и для R507 требуются синтетические смазочные материалы, например полиэфирные масла. Смазочные материалы для хладагентов ХФУ и ГХФУ, такие как минеральное масло и алкилбензол, не обладают заметной растворимостью в соединениях гидрофторуглерода. Это может повлиять на циркуляцию масла в системе и затруднить его возврат в компрессор.

 

 

1 Характеристика оборудования

1. Устройство и назначение оборудования

Поверхностный теплообменный аппарат, в котором передача тепла между теплообменивающими средами осуществляется через поверхность, разделяющая эту среду.

Холодильники и конденсаторы, предназначенные для охлаждения жидкого потока или конденсации и охлаждения паров с использованием специального охлаждающего агента(вода, воздух, испаряющийся аммиак, пропан и др.)Охлаждение и конденсация в этих аппаратах является целевыми процессами, а нагрев охлаждающего агента- побочным. К таким аппаратам относятся холодильники и конденсаторы любой нефтеперерабатывающей установки, предназначенные для охлаждения и конденсации получаемых продуктов.

Широкое распространение в промышленности получили аппараты воздушного охлаждения(АВО), в которых в качестве охлаждающего агента используется поток атмосферного воздуха, нагнетаемый специально установленными вентиляторами.

Рис. 1. Аппарат воздушного охлаждения горизонтального типа АВГ

 

Использование аппаратов этого типа позволяет осуществить значительную экономию охлаждающей воды, уменьшить количество сточных вод, исключает необходимость очистки наружной поверхности теплообменных труб. Такие аппараты используются в качестве конденсаторов и холодильников.

Сравнительно низкий коэффициент теплоотдачи со стороны потока воздуха, характерный для этих аппаратов, компенсируется значительным оребрением наружной поверхности труб, а также сравнительно высокими скоростями движения потока воздуха.

Аппарат воздушного охлаждения различного типа  изготовляется по соответствующим стандартам, в которых предусмотрены большие диапазоны по величине поверхности, степени оребрения и виду конструкционного материала, используемого для изготовления( сталь различных марок, латунь, алюминиевые сплавы, биметалл).

Аппараты воздушного охлаждения горизонтальные АВГ, зигзагообразные АВЗ, (АВО) подразделяются на следующие типы: малопоточные АВМ, для вязких продуктов АВГ-В, для высоковязких продуктов АВГ-ВВ.

На рис.1.1 приведен пример аппарата горизонтального типа, в котором в котором оребренные пучки теплообменных труб расположены горизонтально, а на рис.2-аппараты, где пучки труб расположены в виде шатра и зигзагообразно. Размещение пучков оребренных труб в виде шатра и зигзагообразное позволяет иметь большую поверхность теплообмена при той же занятой площади.

 

Рис.1.1. Схема горизонтального аппарата воздушного охлаждения: 1 – секция оребренных труб; 2 – вентилятора; 3 – электродвигатель; 4 – коллектор впрыска очищенной воды; 5 – жалюзи.

 

1.2 Технические  характеристики оборудования

Для повышения эффективности аппарата в его конструкции предусмотрен коллектор впрыски очищенной воды 4, автоматически включающийся при повышенной температуре окружающей среды в летний период работы. При низких температурах(зимой) можно отключать электродвигатель и вентилятор; при этом конденсация и охлаждение происходят естественной конвекцией.

 

Рис.1.2. Схемы аппаратов воздушного охлаждения АВЗ: а – шатровый; б - зигзагообразный

Кроме этого интенсивность теплосъема можно регулировать, меняя расход прокачиваемого воздуха изменением угла наклона лопастей вентилятора. Для этого в аппаратах воздушного охлаждения предусмотрены механизм дистанционного поворота лопастей с ручным или пневматическим приводом и жалюзи, установленные над теплообменными секциями. Жалюзийные заслонки  можно поворачивать вручную или автоматические с помощью пневмопривода.

В зимнее время возможна опасность переохлаждения конденсируемого в аппарате продукта. Во избежание этого под теплообменными секциями можно устанавливать змеевиковый подогреватель воздуха, выполненный также из оребренных труб.

Теплообменная секция аппарата воздушного охлаждения(рис.3) состоит из четырех,  шести или восьми рядов труб 3, размещенных по  вершинам равносторонних треугольников в двух трубных решетках 1. Трубы закреплены развальцовкой или развальцовкой со своркой. Секции могут быть одно - и многоходовыми. В многоходовых секциях воздушного охлаждения, где объем охлаждаемой среды уменьшается по мере его движения по трубам, последовательно по ходам уменьшается и число труб. Однако при эксплуатации гайки на шпильках 2, соединяющих решетку с каркасом, должны быть отвинчены на расстояние, превышающее возможное температурное удаление труб. В трубном пучке каждая может иметь индивидуальный прогиб. Для исключения контакта ребер верхнего ряда труб с ребрами труб нижнего ряда между  соседними рядами в нескольких местах по длине трубы помещают дистанционные прокладки 5 шириной около 15 мм из алюминиевой ленты толщиной 2мм.

 

Рис.1.3. Теплообменная секция АВО

Крышки 6 крепят к трубным решеткам теплообменных секций при высоком давлении неразъемно или на шпильках. Если секция аппарата многоходовая, крышки снабжают перегородками, которые делят трубный пучок на ходы. Съемный крышки обычно выполняют литыми из стали.

Таблица 1.1 – Основные параметры аппаратов типа АВГ [35]   (число трубных секций в аппарате )

 

Число рядов труб в секции	Число ходов по трубам	Коэффициент оребрения	Число труб		Полная погруженная оребренная поверхность аппарата F,		Суммарная площадь наиболее узкого межтрубного сечния
			в секции	В аппарате	Длина труб l,м
					4	8	4	8
4	1,2,4	9	94	282	875	1770	5,35	11,02
		14,6	82	246	1250	2500	5,55	11,40
6	1,2,3,6	9	141	423	1320	2640	5,35	11,02
		14,6	123	369	1870	3800	5,55	11,40
8	1,2,4,8	9	188	564	1740	3500	5,35	11,02
		14,6	164	492	2500	5100	5,55	11,40