Процесы и апараты

Вступ

      Любий технологічний процес, не  дивлячись на різність методів,  являє собою ряд взаємопов’язаних типових технологічних стадій, які протікають в апаратурі даного класу. Раціональне й ефективне використання теплової енергії на сьогодні є важливим фактором у виборі стратегії технічного і технологічного переозброєння підприємства.

      Якість, ціна, надійність, економічність  і доступність сервісного обслуговування  – ось ті критерії, на які  орієнтується більшість організацій,  які приймають рішення про  закупівлю необхідного обладнання. У цьому зв’язку не викликає  сумніву актуальність високоякісних  теплообмінних кожухотрубчатих  апаратів, які знаходять наймаштабніше  використання у харчовій та  хімічній промисловостях, енергетиці.

      Найважливішим критерієм вибору  апарата є його економічна  обумовленість. Економія теплоресурсів  дозволяє знизити ціну на продукцію  яка виготовляється, що є дуже  важливим в умовах жорсткої  конкуренції.

      Процеси в харчовій промисловості  в більшості складні і часто  являють собою спільність гідродинамічних,  теплових, масообмінних, біохімічних  і механічних процесів.

      Розвиток наукових основ і  техніки теплообміну пов'язаний  з іменами багатьох вітчизняних  і зарубіжних учених і інженерів.

      Апарати, використовуючі тепло,  які використовуються в харчовій  промисловості для проведення  теплообмінних процесів, називаються  теплообмінниками. Теплообмінники  характеризуються різновидам конструкцій,  яке пояснюється різним призначенням  апаратів та умовами проведення  процесів.

 

1. Теоретична частина

1.1 Вибір конструкції  апарата

Теплообміном  називається процес перенесення  теплоти, що відбувається між тілами, що мають різну температуру. При  цьому теплота, переходить мимовільно від більш нагрітого до менш нагрітого  тіла. В результаті передачі теплоти  відбуваються: нагрівання — охолоджування, паротворення — конденсація, плавлення — кристалізація. Теплообмін має важливе значення для проведення процесів випаровування, сушки, перегонки і ін..

Тіла, які беруть участь в теплообміні називаються  теплоносіями.

Теплообмінні  процеси можуть відбуватися тільки за наявності різниці температур між теплоносіями, тобто різниця  температур — рушійна сила теплообміну.

Розрізняють стаціонарні  і нестаціонарні теплообмінні процеси. В періодично діючих апаратах при  нагріванні або охолоджуванні, де температури  міняються в часі, здійснюються нестаціонарні  процеси.

В непреривнодіючих апаратах, де температури в різних точках апарату не змінюються в часі, протікають стаціонарні процеси.

Теплота від одного тіла до іншого може передаватися теплопровідністю, конвекцією і тепловим випромінюванням.

Теплопровідність  — це процес передачі теплоти усередині  тіла від одних частинок до інших  унаслідок їх руху і взаємного  зіткнення. Передача тільки за допомогою  теплопровідності може відбуватися  лише в твердих тілах.

Конвекція — це процес розповсюдження теплоти в  результаті руху і переміщення частинок рідин або газів. Перенесення  теплоти можливе в умовах природної  конвекції, при якій рух частинок викликаний різницею густини в різних точках об'єму, унаслідок різниці  температур в цих крапках, і примусової

 

 

 конвекції при переміщенні всієї маси газу або рідини.

Перенесення теплоти  від поверхні твердого тіла до газоподібного  або рідкого середовища називається  конвективною тепловіддачею або просто тепловіддачею.

Процес передачі теплоти від гарячої рідини (газу), до холодної через стінку називається  теплопередачею.

При теплообміні  теплота, що віддається більш нагрітим теплоносієм (Q1), затрачується на нагрів більш холодного теплоносія (Q2). Нехтуючи втратами теплоти, рівняння теплового  балансу можна записати у вигляді:

Q = Q1 = Q2                                                                               (1.1)        

де Q — теплове  навантаження апарату, Вт.

Якщо теплообмін здійснюється при зміні агрегатного  стану теплоносія (конденсація пари, випаровування рідини та ін.), то в тепловому балансі повинні бути враховані теплові ефекти, супроводжуючі процес.

Тепловим потоком  називається кількість теплоти (в  Дж), передана в одиницю часу (в  с), і виражається в Дж/с, тобто  у ватах (Вт). Величина теплового потоку залежить від температурних умов поля і від фізичних властивостей речовини.

При проектуванні теплообмінних апаратів тепловой розрахунок зводиться до визначення необхідної поверхні теплообміна F, (м²), за основним рівнянням теплопередачі:

,                                                                                   (1.2)

де Q – теплова загрузка теплообмінника, (Вт);

Dt_ср – середня різниця температур, (⁰С);

К – коефіцієнт теплопередачі, . 

Коефіцієнт теплопровідності показує кількість теплоти, що проходить  унаслідок теплопровідності в одиницю  часу через одиницю поверхні теплообміну при різниці температур між стінками на одиницю товщини стінки.

Для циліндричної стінки поверхня її в деякому перетині, що відповідає поточному радіусу  r, складає F = 2rl. Підставивши значення F в рівняння Фурье з урахуванням того, що rн/rв = dH/dв, і провівши ряд перетворень, отримаємо:

Q = 2π/τ(t1-t2)|(ln dH/dв)                                                            (1.3)                          

Це рівняння показує, що по товщині циліндричної стінки температури змінюються по логарифмічному закону.

Теплове навантаження теплообмінника визначають з рівняння теплового балансу. Якщо знехтувати втратами тепла до навколишнього  середовища, які зазвичай не перевищують 5%, то рівняння теплового балансу  буде мати вигляд:

Q=Q₁=Q₂,                                                                               (1.4)

де Q1 і Q2 - кількість тепла, яке віддав гарячий теплоносій і яке передане холодного теплоносія відповідно, (Вт). 

Під час теплообміну  між теплоносіями зменшується ентальпія (тепломісткість) гарячого теплоносія і збільшується ентальпія холодного  теплоносія. Рівняння теплового балансу  у розгорнутому вигляді:

Q = G1 (i1п-i1к) = G2 (i2к-i2п),                                                (1.5)

де G1 і G2 - витрата гарячого і холодного теплоносія;

i1п, i1к - початкова  і кінцева ентальпії гарячого  теплоносія,;

i2п, i2к - початкова  і кінцева ентальпії холодного  теплоносія.

Якщо під час  теплообміну не змінюється агрегатний стан теплоносіїв, ентальпії останніх прирівнюють твору теплоємності на температуру і тоді рівняння теплового  балансу буде мати вигляд:

Q = G1c1 (t1п-t1к) = G2c2 (t2к-t2п),                                          (1.6)

де c1 і с2 - середні питомі теплоємності гарячого та холодного теплоносіїв відповідно,;

t1п, t1к - температури  гарячого теплоносія на вході  в апарат і на виході з  нього, (0С);

t2к, t2п - температури  холодного теплоносія на виході  з апарату і на вході в  нього, (0С).

У разі використання в якості гарячого теплоносія насиченої  водяної пари величин i1п,, і i1к,, будуть відповідно ентальпії пари, яка надходить, і конденсату, який виходить з теплообмінника. Рівняння теплового балансу, припускаючи, що віддача тепла при охолодженні пари до температури конденсації і при охолодженні конденсату незначна:

Q=G_гр(i_1п-i_1к) =G₂c₂(t_2к-t_2п),                                                  (1.7)

де Gгр - витрата  пари, що гріє, .

Коефіцієнт теплопередачі  К, , для плоскої теплообмінної поверхні:     ,                                                                        (1.8)

де a₁, a₂ - оефіцієнти тепловіддачі відповідно для гарячого і холодного теплоносія, .

Коефіцієнт тепловіддачі показує, яка кількість теплоти  передається від теплоносія до 1 м2 поверхні стінки (або від стінки поверхнею 1 м2 до теплоносія) в одиницю часу при різниці температур між теплоносієм і стінкою 1 град.

 d_ст – товщина теплообмінної стінки, (м);

l_ст – коефіцієнт теплопровідності матеріала стінки,   

Коефіцієнти тепловіддачі визначають з критерію Нуссельта, а останній знаходять за різними критеріальними рівнянь в залежності від конкретних умов теплообміну. У разі розвиненого  турбулентного руху рідин у трубах і каналах (Re> 10000):

Nu=                 (1.9) 

Для критеріїв Nu, Re і Pr за визначальну  температуру приймається середня  температура рідини, а для критерію Prст - температура стінки. За лінійними  розмірами в критеріях Nu і Re береться внутрішній діаметр труби або  еквівалентний діаметр каналу. При  ламінарному русі (Re <2300):

Nu=               (1.10)

Для повітряного теплоносія формули і відповідно:

Nu=0,018Re^0,8;                                 

Nu=0,13Re^0,33Gr^0,1.               

Для випадку руху теплоносія в міжтрубному просторі кожухотрубних  теплообмінників:

Nu=С(d_еRe)^0,6Pr^0,33,                                                                     (1.11)

,                                                                 (1.12)

де  f - площина поперечного перерізу потоку, (м2);

П - периметр перетину потоку,(М);

D - внутрішній діаметр  кожуха, (м);

d - зовнішній діаметр труби, (м);

z - кількість ходів по  трубному простору;

n - кількість труб в  одному ході. 

Середню розмірність температур , (⁰С), у випадку прямотечії і протитечії визначають як середньо логарифмічну різність: ,                              

Якщо <2, то среднелогаріфміческую різниця можна замінити без помітної похибки середньоарифметичної різницею:

.                                                                    (1.13)

Для апаратів з  перехресним і змішаним перебігом  теплоносіїв середня різниця  температур перебуває шляхом множення значення среднелогаріфміческого температурного напору досягається при протівотечейной  схемою руху теплоносіїв на поправочний  коефіцієнт, який визначається за довідниками.

Отже, теплообмінники, в широкому сенсі, пристрої, що забезпечують теплопередачу від нагрітого  носія до носієві з меншою температурою.

Різновидів теплообмінних  апаратів існує безліч. Припустимо, в поверхневих теплообмінниках нагріте середовище і сам теплоносій розділені дуже тонкою стінкою. Прикладом може служити автомобільний радіатор, в якому вода системи охолодження двигуна і холодне атмосферне повітря розділені по різні сторони стінок решітки з тонких мідних або латунних радіаторних трубок. Потоки гріючих і нагрітих речовин наводяться в прямий контакт один з одним у змішуючих теплообмінниках. В якості прикладу можна використовувати струменний конденсатор, в якому для конденсації водяного пара використовується розприскуюча вода. У жаротрубних теплообмінних апаратах після згоряння палива з’являється потік гарячих газів. Типовий приклад - у парових та побутових котлах водяного опалення з топковим пристроєм.

Існує також класифікація теплообмінників, заснована на розходженні їх конструкцій. Досить розповсюджений теплообмінні пристрої кожухотрубного типу. Не менш популярні теплообмінники з розвиненою поверхнею: пластинчасті або ребристі. Площа поверхні теплообміну тут значно збільшується за рахунок застосування поперечних ребер. Тим не менш, поверхня ребер менш ефективна щодо теплопередачі, ніж власна поверхня труб. Але грамотно спроектований ребристий теплообмінний апарат більш компактний, ніж такий самий апарат без поперечних ребер. Таким чином, він має більш високу інтенсивність теплопередачі, що припадає на одиницю об’єму.

В залежності від  призначення, виділяються види теплообмінників: кожухотрубні теплообмінники (їх основними  елементами є пучки труб, зібрані  в трубній решітці та поміщені в корпус, патрубки і кінці труб кріпляться в трубних решітках розвальцовкою, зварюванням, пайкою), пластинчасті теплообмінники (складаються з окремих пластин , розмежованих гумовими прокладками, двох кінцевих камер, рами і кріпильних болтів), виті (поверхня нагріву комплектується з ряду концентричних змійовиків, укладених в кожух і закріплених у визначених голівках, теплоносії пересуваються по трубному і міжтрубному простору), спіральні (поверхня нагріву утворюється двома тонкими металевими листами, привареними до розділювача (Керн) і згорнуті у вигляді спіралі), повітряні, водяні теплообмінники, виробляються навіть басейн-теплообмінники.

2. Вибір конструкції теплообмінника

Конкретне завдання нагрівання або охолодження даного продукту може бути вирішене за допомогою різних теплообмінників. Конструкцію теплообмінника варто вибирати, виходячи з таких основних вимог, що пред'являються до теплообмінних апаратів.

Найважливішою вимогою  є відповідність апарата технологічному процесу обробки даного продукту. Це досягається за таких умов: підтримка необхідної температури процесу, забезпечення можливості регулювання температурного режиму; відповідність робочих швидкостей продукту мінімальне необхідній тривалості перебування продукту в апараті; вибір матеріалу апарата відповідно до хімічних властивостей продукту; відповідність апарата тискам робочих середовищ.

Другою вимогою  є висока ефективність і економічність  роботи апарату, пов'язані з підвищенням  інтенсивності теплообміну й  одночасно з дотриманням оптимальних  гідравлічних опорів апарату. Ці вимоги звичайно виконуються при дотриманні наступних умов: достатні швидкості однофазних робочих середовищ для здійснення турбулентного режиму; сприятливий відносний рух робочих середовищ (звичайно краще протиток); забезпечення оптимальних умов для відведення конденсату і неконденсуючий газів (при паровому обігріві); досягнення порівняних термічних опорів по обидва боки стінки поверхні нагріву; запобігання можливості забруднення і легке чищення поверхні нагрівання, мікробіологічна чистота і ін.

 Істотними  вимогами є також компактність, мала маса, простота конструкції,  зручність монтажу і ремонту  апарату. З цієї точки зору  впливають наступні фактори: конфігурація поверхні нагрівання; спосіб розміщення та кріплення трубок в трубних решітках; наявність і тип перегородок, ущільнень, будова камер, коробок, днищ; габаритні розміри апарату і ін.

Ряд факторів визначає надійність роботи апарата й зручність  його експлуатації: компенсація температурних  деформацій, міцність і щільність  рознімних з'єднань, доступ для огляду і чищення, зручність контролю за роботою апарату, зручність з'єднання  апарата з трубопроводами і ін.

Ці основні  вимоги повинні бути покладені в  основу конструювання і вибору теплообмінних апаратів. При цьому найбільше значення має забезпечення заданого технологічного процесу в апараті.

1.3    Кожухотрубний теплообмінник

Кожухотрубні  теплообмінники застосовуються тоді, коли потрібна велика поверхня теплообміну, тобто для випаровування і  конденсації теплоносіїв в різних технологічних процесах, а також  для нагрівання і охолоджування  рідин і газів. В більшості  випадків пара (гарячий теплоносій) вводиться в міжтрубний простір, а рідина, що нагрівається, протікає по трубах. Забруднені потоки (наприклад, запорошені гази або суспензії) слід направляти в трубки, а не в міжтрубний простір (оскільки трубки легше очищати).

Кожухотрубчатий теплообмінник є апаратом, що складається з пучка

труб , щільно закріплених в трубних решітках  і обмежених кожухом і кришками  з штуцерами. Кришки і труби утворюють трубний простір, а між кожухом і зовнішньою поверхнею труб є міжтрубний простір.

В горизонтальних теплообмінниках ці перегородки  є одночасно проміжними опорами  для труб.

Кожухотрубні  теплообмінники: дуже поширені в різних сферах промисловості, дають можливість створювати великі поверхні теплообміну  в одному апараті, прості у виготовленні і надійні в експлуатації.

Через малу швидкість  руху теплоносіїв одноходові теплообмінники працюють з низьким коефіцієнтом тепловіддачі. Щоб збільшити швидкість  руху теплоносіїв, застосовують багатоходові теплообмінники, в яких пучок труб за допомогою поперечних перегородок, встановлених у кришках, розділений на кілька секцій, по яких теплоносій проходить  послідовно.

Труби в трубних  решітках розміщують переважно по периметру  правильного шестикутника.

При проектуванні кожухотрубних теплообмінників  теплоносій, що найбільше забруднює  поверхню теплообміну, спрямовують  у труби які легше очищати.

Незважаючи на те, що теплообмінні апарати розрізняють  за принципом дії, будовою, типом  теплоносіїв і призначенням, можна  сформувати ще й основні вимоги теплового, гідродинамічного, експлуатаційного і  технічного характеру, які треба  враховувати при виборі типу, розрахунку і конструктивній розробці теплообмінної  апаратури.

В одноходових  кожухотрубних теплообмінниках  досить великої швидкості в трубах, а також, і високого коефіцієнта  тепловіддачі можливо досягти тільки при значних витратах середовища, що в них рухається. Це пояснюється  відносно великим сумарним поперечним перерізом труб. Тому такі апарати застосовують, коли швидкість процесу визначається, величиною коефіцієнта тепловіддачі в між трубному просторі, а також як кип'ятильники.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Розрахунково-конструкторська частина

2.1    Тепловий розрахунок апарату

Вихідні дані. Проектуємий  кожухотрубчатий теплообмінник  призначений для пастеризації продукту від початкової (на вході в апарат) температури t₁=28 ⁰С, до кінцевої (на виході з апарату) t₂=75 ⁰С. Продуктивність апарату G=2,3 кг/с. Продукт потрапляє у трубний простір примусово за допомогою насосу та рухається по трубах зі швидкістю w=2,5 м/с. Гріюча пара підводиться у між трубний простір з температурою t_п=112 ⁰С. Теплообмінні труби Æ30´2,5 мм (зовнішній діаметр d=30 мм, товщина стінки d_ст=2,5 мм), довжина труб у пучку l_Т=2,5 м. Матеріал труб — мідь, товщина шару забруднення на поверхні трубок s=0,001 м, абсолютна шорсткість внутрішньої стінки трубки D=0,01. Коефіцієнт корисної дії (к.к.д) насосу h=0,8.

Середня різниця температур теплоносія та продукту , ⁰С:

,

Dt_б=t_п-t₁=112-28=84 ⁰С,         (2.1)

Dt_м=t_п-t₂=112-75=37 ⁰С.         (2.2)

Так як (Dt_б/Dt_м)=2,27>2, то середній температурний напір можна знаходити так:

⁰С.

Середня температура продукту t_ср, ⁰С:

t_ср=t_п-Dt_ср=112-57,32=54,68 ⁰С.        (2.3)

Різниця температур теплоносія та стінки Dt₁, ⁰С:

 

 

Dt₁=(R₁/R)Dt_ср=(0,6)×57,32=34,39 ⁰С.       (2.4)

Різниця температур стінки та продукту Dt₂, ⁰С:

⁰С.               (2.5)

Примітка — Відношення термічного опору з боку  теплоносія до загального термічного опору R₁/R=0,6 та відношення термічного опору стінок (за рахунок матеріалу стінок та забруднень) до загального термічного опору R_ст/R=0,06 приймається відповідно /5/.

Температура стінки з боку теплоносія Dt_ст1, ⁰С:

t_ст1=t_п-Dt₁=112-34,39=77,61 ⁰С.        (2.6)

Температура стінки з боку продукту Dt_ст2, ⁰С:

t_ст2=t_ср+Dt₂=54,68+19,49=74,17 ⁰С.       (2.7)

Температура плівки конденсату теплоносія t_пл, ⁰С:

t_пл=0,5(t_п+t_ст1)=0,5(112+77,61)=94,8 ⁰С.      (2.8)

Теплофізичні властивості  плівки конденсату (при температурі  плівки t_пл=94,8 ⁰С) (відповідно до /2/): динамічний коефіцієнт в’язкості рідини m_пл=0,284×10^-3 Па×с, питома теплоємність c_пл=4200 Дж/(кг×К), коефіцієнт теплопровідності l_пл=0,679 Вт/(м×К) та густина r_пл=962 кг/м³. Питома теплота конденсації пару (при температурі t_п=112 ⁰С) r=2227×10³ Дж/кг (відповідно до /2/).

Коефіцієнт тепловіддачі від граючої пари до стінок теплообмінних  трубок a₁, Вт/(м²×К):

                    (2.9)

Вт/(м²×К).

Теплофізичні властивості  продукту, який нагрівається (при температурі t_ср=54,68 ⁰С) (відповідно до /2/): динамічний коефіцієнт в’язкості m_пр=0,548×10^-3

 

Па×с, об’ємного розширення b_пр=0,50×10^-3 1/⁰С, питома теплоємність c_пр=4145 Дж/(кг×К), коефіцієнт теплопровідності l_пр=0,652 Вт/(м×К) та густина r_пр=985 кг/м³.

Теплофізичні властивості  пристіночного шару продукту (при  температурі t_ст2=74,17 ⁰С) (відповідно до /2/): коефіцієнт динамічної  в’язкості m_ст=0,392×10^-3 Па×с, питома теплоємність c_ст=4224 Дж/(кг×К), коефіцієнт теплопровідності l_ст=0,669 Вт/(м×К) та густина r_ст=975 кг/м³.

Критерій Рейнольдса Re для потоку продукту:

                     (2.10)

Критерія Прандтля для  потоку продукту Pr та для пристіночного шару продукту Pr_ст:

,                           (2.11)

.                 (2.12)

Критерій Нуссельта Nu (для випадку розвиненого турбулентного руху рідин в трубах і каналах (Re>10000):

Nu=0,021Re^0,8Pr^0,43(Pr/Pr_ст)^0,25=

=0,021×112340^0,8×3,48^0,43×(3,48/2,48)^0,25=428,82.

Коефіцієнт тепловіддачі від стінки теплообмінних труб до продукту a₂, Вт/(м²×К):

Вт/(м²×К)            (2.13)

           Термічний опір стінки ( без врахування  термічного опору забруднень) R_ст, (м²×К)/Вт:

R_ст=d_ст/l_ст=0,0025/384=6,51×10^-6(м²×К)/Вт,               (2.14)

Загальний коефіцієнт теплопередачі  поміж середовищами К, Вт/(м²×К):

Вт/(м²×К).

            Теплове навантаження апарату  (кількість тепла, яке передається  через поверхню теплообміну від  теплоносія до продукту) Q, Вт:

Q=Gc_пр(t₂-t₁)=2,3×4145(75-28)=448074,5 Вт.

            Потрібна поверхня теплообміну  F, м²:

м².

Витрата теплоносія (граючої  пари) G_гр, кг/с:

кг/с.                         (2.15)

х – коефіцієнт, який враховує витрати в навколишнє середовище.

2.2 Конструктивний  розрахунок апарату

 

Площа перетину всього потоку продукту (площу перетину пучка труб) f, м²:

м², (2.16)

Кількість труб n₁ у трубному пучку:

, (2.17)

приймається n₁=2 теплообмінних труб у кожному ході по трубному простору.

Уточнене значення швидкості  руху продукту w, м/с:

 (2.18)   м/с.

Розрахункова довжина  однієї трубки у трубному пучці L, м:

м. (2.19)  Кількість ходів теплообмінника z:

z=L/l_Т=11,8/2,5=4,72, (2.20)  приймається z=5 ходів по трубному простору кожухотрубчатого теплообмінника.

Необхідна кількість теплообмінних  труб у трубній решітці n:

n=zn₁=5×2=10 труб. (2.21)

Діаметр трубної решітки  D_р, мм:

мм, (2.22)

Внутрішній діаметр кожуху теплообмінника D, мм:

D=t(b-1)+4d=70(3-1)+4×30=260 мм, (2.23)

приймається для виготовлення кожуху теплообмінника труба Æ325´5 мм.

Живий переріз міжтрубного  простору f_мт, м²:

f_мт=0,785((D-2s) ²-nd ²)= (2.24)

=0,785((0,325-2×0,005) ²-10×0,03 ²)=70,83×10^-3 м².

За рівнянням об’ємних витрат V, м³/с:

, (2.25)

визначаються діаметри патрубків  d, м, для робочих середовищ:

. (2.26)

Діаметр патрубка для входу  пару в апарат d_п, м:

м.

Діаметр патрубка для виходу конденсату пару d_к, м:

м.

Діаметр патрубка для входу  продукту у апарат d_вх, м:

м.

Діаметр патрубка для виходу продукту із апарат d_вих, м:

м.

2.3 Гідравлічний  розрахунок апарату

Повний гідравлічний опір теплообмінного апарату DР, Па:

                                    (2.27)    

Па

Для ізотермічного турбулентного  руху в гідравлічно шорстких трубах (відповідно до /2/):

                                                             (2.28)       

Сума коефіцієнтів місцевих опорів x_м у апараті:

                                                            (2.29)

,                                                                                                                                                                                                          

Д   е

x i – коефіцієнти місцевих опорів (вхідна і вихідна камери x1=1,5, вхід в          в  труби та вихід з них x2=1, поворот на 1800 між ходами x3=2,5.

Потужність приводу насосу N, Вт, потрібна для переміщення продукту по трубному простору теплообмінного апарату:

 

Вт,                                              (2.30)

Де	V – об’ємна витрата продукту, м3/с; h – коефіцієнт корикорисної дії насоса.

V=G/r_пр=2,3/985=2,3×10^-3м³/с.                                                 (2.31)

2.4 Розрахунки  на міцність

Допустимі напруги при  розрахунку по граничним навантаженням  посудин та апаратів, що працюють при  статичних одноразових навантаженнях, визначаються згідно ГОСТ 14249-89.

Розрахунок на міцність гладкої  циліндричної обичайки кожуху, навантаженої внутрішнім надлишковим тиском, проводиться  згідно ГОСТ 14249-89.

Рисунок 1 – розрахункова схема обичайки кожуху теплообмынника

Виконавча товщина стінки обичайки s, мм:

s³s_р+с=0,241+1,5=1,624 мм,                          (2.32)

де s_р – розрахункова товщина стінки обичайки, мм; с – сума збільшень до розрахункової товщини стінки, мм.

мм,        (2.33)

де р – розрахунковий внутрішній надлишковий тиск, МПа; D – внутрішній діаметр посудини, мм; [s] – допустимі напруги для матеріалу обичайки кожуху при розрахунковій температурі стінки, МПа; j_р=1,0 – коефіцієнт міцності подовжнього стикового зварного шва (обичайка кожуха не має останнього завдяки вибору для її виготовлення труби).