PROJEKT NR 2

WYMIENNIK CIEPŁA

chłodnica na etanol

od temp.0[⁰C] do temp.25[⁰C]

ciśnienie 1,0 MPa G(A) = 5,0 t/h

Projektowała:

Aleksandra Betańska

gr.C rokIII

OZNACZENIA :

M_k- strumień masy kondensatu, M_w- strumień masy wody

D_z - średnica zew. powłoki walcowej, D_w - średnica wew. powłoki walcowej

d_z - średnica zew. rurek, d_w - średnica wew. rurek

P_ow - ciśnienie obliczeniowe (wewnętrzne)

k - naprężenie dopuszczalne na rozrywanie

z - współczynnik wytrzymałości szwu

Re - graniczna płynność na rozrywanie, Re - liczba Reynoldsa

t - temperatura, Δt_m - średnia różnica temperatur

Xe - współczynnik bezpieczeństwa odniesiony do granicznej płynności

K - współczynnik wnikania ciepła

g_o - grubość ścianki

Z_dop - współczynnik zakładu spawalniczego

c - naddatki grubości, c₁ - naddatek na minimalne odchylenie blachy

c₂ - naddatek na korozję

c₃ - naddatek na dodatkowe naprężenia nie pochodzące od ciśnienia

s - przyrost korozji

τ - czas

y_w - współczynnik wytrzymałości wyoblenia

F - powierzchnia wymiany ciepła ,

H_c - wysokość części cylindrycznej, H - wysokość łapy

ω - wskaźnik osłabienia

Z_r - współczynnik wytrzymałości powłoki

m - masa wymiennika

G - ciężar aparatu

F_st - powierzchnia stracona na skutek otworu, F_wzm - powierzchnia wzmocnienia

e - ramię siły

σ_d - naprężenie zgniatające aparatu

ρ_w - gęstość wody, ρ_k - gęstość kondensatu, ρ_st - gęstość stali

C_w - ciepło właściwe wody, C_k - ciepło właściwe kondensatu

Nu - liczba Nusselta, Pr - liczba Prandtla

Q - ilość ciepła wymieniana

u_k - prędkość przepływu kondensatu, u_w - prędkość przepływu wody

L - długość rurek wymiennika, η - lepkość

α - współczynnik wnikania ciepła, λ - współczynnik przewodzenia ciepła

DANE : OBLICZENIA : WYNIKI :

M_k=5,8t/h=1,61kg/s 1. Bilans cieplny

C_k=2207,04J/kgK Q_k = M_k∗C_k­∗Δt

t_pk = 0^oC Q_k = M_k∗C_k­∗( t_pk − t_kk) = 1,61∗2207,04∗(0−25)

t_kk = 25^oC Q_k = 88833,36 W Q_k = 88833,36W

Ciepło pobrane przez wodę Q_w = Q_k

C_w = 4180J/kgK Q_w 88833,36

t_pw = 0^oC M_w = ______ = _____− = 2,12 kg/s M_w = 2,12 kg/s

t_kw = 25^oC C_w∗( t_pw − t_kw) 4180∗(25 − 0)

2. Obliczanie ilości rurek

u_k = 1m/s M_k 1,61

ρ_k = 916kg/m³ F_r = ____ = ___ = 17,6∗10⁻⁴ m² F_r = 17,6∗10⁻⁴ m²

u_k∗ρ_k 1∗916

Przekrój jednej półki

Przyjmuję półki 16/12 mm, czyli d_w = 12 mm,

d_z = 16 mm, wg BN−80/2251−04

f_r = (Π/4)∗d_w² = (3,14/4)∗0,012² = 1,13∗10⁻⁴ m² f_r =1,13∗10⁻⁴ m²

n = F_r/ f_r = 17,6∗10⁻⁴ m²/1,13∗10⁻⁴ m² = 15,57 n =19

Zakładam 19 rurek.

Obliczanie faktycznej prędkości przepływu

kondensatu.

F_r = n ∗ f_r = 19∗1,13∗10⁻⁴ = 21,47 m² F_r = 21,47m²

ρ_k = 916kg/m³ M_k 1,61

u_k = ____ = ______ = 0,998m/s u_k = 1m/s

F_r∗ρ_k 17,6∗10^-4∗916

3. Obliczanie średnicy zastępczej

t = 22mm Dla 19 rurek D/t = 2 wg [tabl.94] Hoblera

,,Ruch ciepła i wymienniki”

D = 4∗t = 4∗22 = 88 mm D = 0,088m

Średnica obejmująca rury zewnętrzne D′ = D + d_z

d_z = 16mm D′ = 88 + 16 = 104 mm D′ = 0,104m

DANE : OBLICZENIA : WYNIKI :

Przyjmując 5 mm odstęp od ściany płaszcza po

każdej stronie wówczas :

D′= 104mm D_w = D′ + 10 mm = 104 + 10 = 114 mm D_w = 0,114m

4F 4∗(Π/4)∗(D_w² − n∗d_z²) (D_w² − n∗d_z²)

D_z = __ = _________ = _____

D Π∗(D_w − n∗d_z) (D_w − n∗d_z)

d_z = 16mm 114² − 19∗16²

D_z = ______ = 19,45 mm D_z = 0,01945m

114 − 19∗16

4. Obliczanie prędkości przepływu wody

ρ_w = 1000kg/m³ M_w 2,12

u_w= ________ = __________

ρ_w∗(Π/4)∗(D_w² − n∗d_z²) 1000∗(3,14/4)∗(114² −19∗16²)

u_w = 0,332 m/s u_w = 0,332m/s

5. Obliczanie współczynnika wnikania

5.1. Współczynnik wnikania dla wody

u_w∗ρ_w∗D_z 0,332∗0,01945∗1000

D_z = 0,01945m Re_w = ____ = ________ = 64574,0 Re_w = 64574,0

u_w = 0,332m/s η_w 10^-3

η_w = 10^-3Pa∗s Re_w > 10000 przepływ burzliwy

Nu_w = c∗Re_w^A∗Pr^B

Dla Re > 2100, c = 0,023 A = 0,8 B = 0,4

Pr_w = 9,56 Nu_w = 0,023∗(64574,0)^0,8∗9,56^0,4 = 399,9 Nu_w = 399,9

λ_w=0,514W/mK α_w∗D_z­ Nu_w∗λ_w 399,9∗0,514

Nu_w = ___ ⇒ α_w = ___ = _____ α_w =

λ_w D_z 0,01945_­ 10568,05W/m²K

α_w = 10568,05W/m²K

DANE : OBLICZENIA : WYNIKI :

5.2. Obliczanie współczynnika wnikania dla

kondensatu

u_k∗ρ_k∗d_w 1∗916∗0,012

d_w = 0,012m Re_k = ____ = ________ = 30516,38 Re_k = 30516,38

u_k = 1m/s η_k 0,36∗10^-3

η_k=0,36∗10^-3Pa∗s Re_k > 10000 przepływ burzliwy

C_k=2207,04J/kgK C_k∗η_k 2207,04∗0,36∗10^-3

Pr_k = ___ = _______ = 54 Pr_k = 54

λ_k 0,0147

Nu_k = c∗Re_k^A∗Pr^B

Dla Re > 2100, c = 0,023 A = 0,8 B = 0,4

Pr_k = 54 Nu_k = 0,023∗(30516,38)^0,8∗54^0,4 = 438,84 Nu_k = 438,84

λ_k=0,0147W/mK α_k∗d_w Nu_k∗λ_k 438,84∗0,0147

Nu_k = ___ ⇒ α_w = ___ = _____ α_k=

λ_k d_w 0,012_­ 537,58W/m²K

α_k = 537,58W/m²K

λ_st = 55 W/mK 1/K = 1/α_k + δ/λ_st + 1/α_w + 1/α_o

δ = 2 mm 1/K = 1/537,58 + 0,002/55 + 1/10568,05 + 0,000176

1/α_o = 0,000176 1/K = 0,00216

K = 461,42 W/m²K K = 461,42W/m²K

6. Obliczanie powierzchni wymiany ciepła dla

wymiennika przeciwprądowego

50^oC

Δt₁

25^oC 20^oC

Δt₂

10^oC

Δt₁ = 50 − 25 = 25^oC

Δt₂ = 20 − 10 = 10^oC

DANE : OBLICZENIA : WYNIKI :

Δt₁ −Δt₂ 25 − 0

Δt_m = ____ = ____ = 16,37^oC Δt_m = 16,37^oC

ln(Δt₁/Δt₂) ln(25/10)

Q_k =88833,36W Q_k 88833,36

K = 461,42 F = ____ = _____ = 11,76 m² F = 11,76m²

W/m²∗deg K∗Δt_m 461,42∗16,37

F_c = 1,15∗F = 1,15∗11,76 = 13,52 m² F_c = 13,52m²

7. Obliczanie długości rurek wymiennika

d_w = 12mm d_w + d_z 12 + 16

d_z = 16mm d_śr = ___ = ____ = 14 mm d_śr = 0,014m

2 2

F_c 13,52

L = ____ = ______ = 16,19 m L = 16,19 m

Π∗n∗d_śr 3,14∗19∗0,014

Przyjmuję wymiennik jednobiegowy.

8. Obliczenia dla wymiennika jednobiegowego

D_w = 0,114m D_wy = √(16∗F′)/Π

F′ = (Π/4)∗D_w² = (3,14/4)∗0,114² = 0,0102 m² F′ = 0,0102m²

D_wy = √(16∗0,0102)/3,14 = 0,228 m D_wy = 0,228m

D_zy = (4∗F)/D_y

D_y = (Π/4)∗D_wy + D_wy = D_wy ∗(1 + Π/4)

D_y = 0,228 ∗(1 + 3,14/4) = 0,407 m D_y = 0,407m

F = (Π/4)∗(D_w² − n∗d_z)

F = (3,14/4)∗(0,144² − 19∗0,016²) = 0,00638 m² F = 0,00638m²

D_zy = (4∗0,00638)/407 = 0,0627 m D_wy = 0,0627m

M_w = 2,12 kg/s M_w 2,12

ρ_w = 1000kg/m³ u_w= ________ = __________

ρ_w∗(Π/4)∗(D_wy² − nd_z²) 1000∗(3,14/4)∗(228² −19∗16²)

u_w = 0,057 m/s u_w = 0,057m/s

DANE : OBLICZENIA : WYNIKI :

u_w∗ρ_w∗D_zy 0,057∗1000∗0,0627

D_zy = 0,0627m Re_wy = ____ = ________ = 35927,1 Re_wy = 35927,1

u_w = 0,057m/s η_w 10^-3

η_w = 10^-3Pa∗s Re_wy > 10000 przepływ burzliwy

Nu_wy = c∗Re_wy^A∗Pr^B

Dla Re > 2100, c = 0,023 A = 0,8 B = 0,4

Pr_w = 9,56 Nu_wy = 0,023∗(35927,1)^0,8∗9,56^0,4 = 250,18 Nu_wy = 250,18

λ_w=0,514W/mK α_wy∗D_zy­ Nu_wy∗λ_w 250,18∗0,514

Nu_wy = ___ ⇒ α_w = ____ = _____ α_wy =

λ_w D_zy 0,0627 _­ 2050,91W/m²K

α_wy = 2050,91 W/m²K

λ_st = 55 W/mK 1/K = 1/α_k + δ/λ_st + 1/α_wy + 1/α_o

δ = 2 mm 1/K = 1/537,58 + 0,002/55 + 1/2050,91 + 0,000176

1/α_o = 0,000176 1/K = 0,00256

K = 390,6 W/m²K K = 390,6W/m²K

Q_k =88833,36W Q_k 88833,36

K = 390,6 F = ____ = _____ = 13,89 m² F = 13,89m²

W/m²∗deg K∗Δt_m 390,6∗16,37

Δt_m = 16,37^oC

F_c = 1,15∗F = 1,15∗13,89 = 15,97 m² F_c = 15,97m²

D = 0,088m F_c 15,97

L = ____ = ______ = 3,0 m L = 3,0 m

Π∗n∗D 3,14∗19∗0,088

Przyjmuję wymiennik poziomy.

DANE : OBLICZENIA : WYNIKI :

9. Dobór materiału

Dla wymiennika dobieram stal węglową St3S na

płaszcz i rurki PN-60/H-86020.

10. Dobór wymiarów zbiornika cylindrycznego

według BN-64/2221-08.

D_w = 280 mm, L = 300 mm, h_z = 85 mm

11.Obliczanie płaszcza zbiornika

(powłoki walcowej) podlegającej ciśnieniu

wewnętrznemu.

11.1.Obliczanie ciśnienia obliczeniowego

Pw =1,013∗10⁵Pa P_ow = P_rw + P_w

P_rw = 0,1MPa P_ow = 1,0∗10⁵ + 1,013∗10⁵ = 2,013∗10⁵ Pa P_ow = 2,013∗10⁵Pa

11.2. Obliczanie grubości ścianki

D_z ∗P_ow D_w ∗P_ow

g_o = _______ = _______ [2.7]

(2,3/a) ∗k ∗z + P_ow (2,3/a)∗ k ∗z − P_ow

Obliczanie naprężeń dopuszczalnych oraz

Tabl.[1.7] współczynnika wytrzymałości

α = 0,8

Re=2,3∗10⁸N/m² K = (Re/Xe) ∗ α [1.3]

Xe = 1,65 K = (2,3∗10⁸/1,65) ∗0,8 = 1,115∗10⁸ N/m² K = 1,115∗10⁸N/m²

Dla jednostronnego złącza doczołowego z

podpawaniem przyjęto :

Tabl.[1.5]

Z_dop = 0,8 Z = 1,00∗Z_dop = 1,00∗0,8 = 0,8 Z = 0,8

DANE : OBLICZENIA : WYNIKI :

Zakładam, że β = (D_z/D_w) ≤ 1,4

Dla β ≤ 1,4 odczytane z tablicy [2.6] a wynosi 1,0.

D_w = 0,28m 0,28 ∗ 2,013∗10⁵

P_ow =2,013∗10⁵Pa g_o = _____________ = 2,7∗10^-4 m g_o = 0,27mm

(2,3/1) ∗ 1,115∗10⁸ ∗ 0,8 − 2,013∗10⁵

11.3. Obliczanie rzeczywistej grubości blachy

s = 0,1m g = g_o + c [2.22]

τ = 10 lat c = c₁ + c₂ + c₃ [2.23]

c₁ = 0,8mm c₂ = s ∗ τ [2.24]

c₃ = 0 c₂ = 0,1∗10^-3 ∗10 = 1 mm c₂ = 1mm

c = 0,8 + 1 + 0 = 1,8 mm c = 1,8mm

g = 0,27 + 1,8 = 2,07 mm g = 2,07mm

Przyjmuję znormalizowaną grubość blachy 5 mm

według BN-65/2002-02 Tabl. [2.11]

12. Obliczanie dennic

12.1. Grubość ścianki dna wyoblonego

D_z ∗P_ow ∗y_w

g = _____ + ω

4∗k∗z

D_w = 280mm D_z = D_w + 2∗g = 0,28 + 2∗0,005 = 0,29 m D_w = 0,29m

Dno łączone będzie jednostronnym złączem

doczołowym z podpawaniem według tabl.[2.7]

Z = 1,00∗Z_dop = 1,00∗0,8 = 0,8 Z = 0,8

Xe = 1,65 K = (Re/Xe)∗α = (2,3∗10⁸/1,65)∗0,8

Re =2,3∗10⁸N/m² K = 1,115∗10⁸N/m² K = 1,115∗10⁸N/m²

Dla H_z/D_z = 0,3 y_w = ƒ(H_z/D_z, ω) wg tabl.[3.1]

ω = 1, y_w = 2

DANE : OBLICZENIA : WYNIKI :

y_w∗D_z∗P_ow 2∗0,29∗2,013∗10⁵

g_o = _____ + ω = _________ + 1 g_o = 1,3mm

4∗k∗z 4∗1,115∗10⁸∗0,8

g_o = 1,3 mm

c₁ = 1,8mm g = g_o + c₁ = 1,3 + 1,8 = 3,1 mm g = 3,1mm

Grubość dna według BN-65/2002-02 przyjmuję

za równą 5 mm dla den elipsoidalnych według

tabl.[2.11]

12.2. Obliczanie wypukłości dennic

Warunki :

a­) R_w ≤ D_z 0,085m ≤ 0,29m

b) H_z > 0,18D_z 0,085m > 0,0522m

c) r_w ≥ 0,1D_z 0,046m ≥ 0,029m

H_z = 85mm

D_z = 290mm (D_z − 2∗g)² (0,29 − 2∗0,005)²

R_w = _____ = ________ = 0,245m R_w = 0,245m

4(H_z − g) 4(0,085 − 0,005)

2(H − g)² 2(0,085 − 0,005)²

r_w = ____ = _______ = 0,046 m r_w = 0,046m

D_z − 2∗g 0,29 − 2∗0,005

13. Obliczanie średnic króćców

13.1. Średnica króćca dla acetonu

M_k = 1,61kg/s Q_k = M_k/ρ_k = 1,61/916= 1,76∗10^-3 m³/s Q_k = 1,76∗10^-3m³/s

ρ_k = 916kg/m³ F = Q_k/u_k = 1,76∗10^-3/1 = 1,76∗10^-3 m² F = 1,76∗10^-3m²

u_k = 1m/s² F = (Π/4)∗d² ⇒ d = √(4∗F)/Π

d₁ =√(4∗1,76∗10^-3)/3,14 = 0,047 m d₁ = 0,047m

Przyjmuję króciec d₁ = 0,05 m wg BN-76/2211-36

DANE : OBLICZENIA : WYNIKI :

13.2. Średnica króćca dla wody

M_w = 2,12kg/s Q_w = M_w/ρ_w = 2,12/1000 = 2,12∗10^-3 m³/s Q_w = 2,12∗10^-3m³/s

ρ_w = 1000kg/m³ F = Q_w/u_w = 2,12∗10^-3/0,332 = 6,38∗10^-3 m² F = 6,38∗10^-3m²

u_k = 0,332m/s² F = (Π/4)∗d² ⇒ d₂ = √(4∗F)/Π

d₂ = √(4∗6,38∗10^-3)/3,14 = 0,09 m d₂ = 0,1m

Przyjmuję króciec d₂ = 0,1 m wg BN-76/2211-36

14.Obliczanie wzmocnień dla otworów w zbiorniku

Największa średnica otworu nie wymagająca

wzmocnienia równa się najmniejszej z trzech

wartości

1.d = 0,81∗³√D_w∗(g−c₂)∗(1−z_r)

2.d = 0,35∗D_z

3.d = 0,2 m

a =1 P_ow∗(D_w + g − c₂)

D_w = 0,28m z_r = _______

P_ow = 2,013∗10⁵ (2,3/a)∗k∗(g − c₂)

N/m²

c₂ = 1mm 2,013∗10⁵∗(0,28 + 0,005 − 0,001)

g = 5mm z_r = _____________ = 0,058

(2,3/1)∗1,115∗10⁸∗(0,005 − 0,001) z_r = 0,058

1.d = 0,81∗³√0,28∗(0,005 − 0,001)∗(1 − 0,058)

d = 0,083 m

2.d = 0,35∗0,29 = 1,015 m

3.d = 0,2 m

Średnica największego otworu nie wymagającego

wzmocnienia wynosi 0,083 m

Wzmocnienie dla króćca 0,1 m pierścieniem o

średnicy zewnętrznej = 2D_nom = 0,2 m i średnicy

zewnętrznej równej 0,11 m, o grubości blachy

g = 5 mm

DANE : OBLICZENIA : WYNIKI :

15. Obliczanie dna sitowego

D_o = 0,081m g = 0,32∗D_o∗√P_ow/(K∗y) + c

t = 22mm

n′ = 3 n′∗t −(n′ − 1)∗d_w 3∗0,022 −(3 − 1)∗0,012

c = 1,8mm y = _______ = _________

P_ow = 2,013∗10⁵ n′∗t − d_w 3∗0,022 − 0,012

N/m² y = 0,777 y = 0,777

g = 0,32∗0,081∗√2,013∗10⁵/(1,115∗10⁸∗0,777)

+ 0,0018 = 3,0∗10^-3 g = 3,0mm

Przyjmuję grubość dna sitowego = 5mm

wg BN-65/2002-02

16. Obliczanie konieczności stosowania

kompensacji cieplnej

α_p∗(t_p − 20^oC) − α_r∗(t_r − 20^oC)

P_t = ___________

(E_p∗F_p)^-1 + (E_r∗F_r)^-1

t_r − temperatura początkowa kondensatu = 64,7^oC

t_pw = 10^oC t_p − średnia temperatura wody

t_kw = 20^oC t_p = (t_kw + t_pw)/2 = (20 + 10)/2 = 15^oC t_p = 15^oC

Naddatki na korozję

d_z = 16mm d_zo = d_z − 2∗0,5mm = 16 − 2∗0,5 = 15 mm d_zo = 15mm

d_w = 12mm d_wo = d_w + 2∗0,1mm = 12 + 2∗0,1 = 12,2 mm d_wo = 12,2mm

Sumaryczny przekrój rurek

n = 19 n∗(d_zo² − d_wo²)∗Π 19∗(15² − 12,2²)∗3,14

F_r = _______ = ________

4 4

F_r = 1135,92 mm² F_r = 1135,92mm²

DANE : OBLICZENIA : WYNIKI :

Sumaryczny przekrój płaszcza

D_w = 280mm (D_z² − D_w²)∗Π (290² − 280²)∗3,14

D_z = 290mm F_p = _______ = ________

4 4

F_p = 4474,5 mm² F_p= 4474,5mm²

α_p=10,92∗10^-6K^-1 α_p∗(t_p − 20^oC) − α_r∗(t_r − 20^oC)

α_r=12,28∗10^-6K^-1 P_t = ___________

E_p=1,923∗10⁵ (E_p∗F_p)^-1 + (E_r∗F_r)^-1

N/mm²

E_r=1,862∗10⁵ 10,92∗10^-6∗(15 − 20) − 12,28∗10^-6∗(50 − 20)

N/mm² P_t = __________________

(1,923∗10⁵∗4474,5)^-1 + (1,862∗10⁵∗1135,92)^-1

P_t = 6,61∗10⁴ N P_t = 6,61∗10⁴N

Ponieważ t­_r > t­_p zatem rury będą ściskane, a płaszcz

rozciągany.

P_tr′= −6,61∗10⁴ N P_pr′= 6,61∗10⁴ N

Siła wywołana ciśnieniem czynników

p_p = 10⁴N/m² P_p = (Π/4)∗[(D_w² − n∗d_z)∗p_p + n∗d_w∗p_r ]

p_r = 10⁶N/m² P_p=(3,14/4)∗[(0,28²−19∗0,016)∗10^-4+19∗0,012∗10⁶]

P_p = 2725 N P_p = 2725N

Naprężenie rozciągające w rurkach wywołane

ciśnieniem

P_p∗E_r 2725∗1,862∗10⁵

σ_p1= _____ = ________________

E_r∗F_r+E_p∗F_p 1,862∗10⁵∗1135,92+1,923∗10⁵∗4474,5

σ_p1 = 0,47 N/mm² σ_p1 = 0,47N/mm²

DANE : OBLICZENIA : WYNIKI :

Naprężenie ściskające w płaszczu wywołane

ciśnieniem

P_p∗E_p 2725∗1,923∗10⁵

σ_p2= _____ = ________________

E_r∗F_r+E_p∗F_p 1,862∗10⁵∗1135,92+1,923∗10⁵∗4474,5

σ_p2 = 0,49 N/mm² σ_p2 = 0,49N/mm²

Sumujące naprężenie w rurkach

P_tr′= −6,61∗10⁴N σ₁ =−P_tr′/F_r + σ_p1=−(−6,61∗10⁴)/1135,92 + 0,47

F_r = 1135,92mm² σ₁ = 58,66 N/mm² σ₁ = 58,66N/mm²

Sumujące naprężenie w płaszczu

P_tp′= 6,61∗10⁴N σ₂ =− P_tp′/F_p + σ_p2= −(6,61∗10⁴)/4474,5 + 0,49

F_p = 4474,5mm² σ₂ = 15,26 N/mm² σ₂ = 15,26N/mm²

σ_dop = 203,9/1,65 = 123,6 N/mm²

σ₁< σ_dop σ₂< σ_dop

Kompensacja cieplna nie jest konieczna

17. Obliczanie masy wymiennika

Masa dna wyoblonego

D_w = 280mm D_kr = 0,7854∗(D_w + 2∗H_w) + 2∗H_c

H_w = 80mm D_kr = 0,7854∗(280 + 2∗80) + 2∗5 = 355,58 mm D_kr = 355,58mm

g = 5mm m₁ = 6,17∗(D_kr)²∗g∗10⁶

H_w = 5mm m₁ = 6,17∗(355,58) ²∗5∗10⁶ = 3,9 kg m₁ = 3,9kg

Masa króćców według BN-75/2211-33

Φ = 100 mm ; m_k1 = 22 kg

Φ = 50 mm ; m_k2 = 7 kg

DANE : OBLICZENIA : WYNIKI :

Masa dna sitowego

m₂ = [(Π∗D_w²)/4 − n∗(Π∗d_śr²)/4]∗d_w∗ρ_st

d_w = 12mm m₂ =[(3,14∗0,28²)/4−19∗(3,14∗0,014²)/4]∗0,012∗7850

d_śr = 14mm m₂ = 5,51 kg m₂ = 5,51kg

Masa części cylindrycznej

L = 3,0m

D_w = 0,28m m₃ = g∗Π∗D_w∗L∗ρ_st

ρ_st = 7850kg/m³ m₃ = 0,005∗3,14∗0,28∗3,0∗7850 = 104,87 kg m₃ = 104,87kg

Masa rur

n = 19 m₄ = n∗[(Π∗d_z²)/4 − (Π∗d_w²)/4]∗L∗ρ_st

m₄ =19∗[(3,14∗0,016²)/4−(3,14∗0,012²)/4]∗3,0∗7850

m₄ = 39,3 kg m₄ = 39,3kg

Masa wody

ρ_w = 1000kg/m³ m₅ = [(Π∗D_w²)/4 − n∗(Π∗d_z²)/4]∗L∗ρ_w

m₅ =[(3,14∗0,28²)/4−19∗(3,14∗0,016²)/4]∗3,0∗1000

m₅ = 173,17 kg m₅ = 173,17kg

Masa kondensatu

ρ_k = 916kg/m³ m₆ = n∗(Π∗d_w²)/4∗L∗ρ_k

m₆ = 19∗(3,14∗0,012²)/4∗3,0∗916 = 5,90 kg m₆ = 5,90kg

Masa całkowita wymiennika

m = Σm_i

m = 2m₁ + 2m₂ + m₃ + m₄ + m₅ + m₆ + 2m_k1 + 2m_k2

m = 2∗3,9 + 2∗5,51 + 104,87 + 39,3 + 173,17 + 5,9 +

+ 2∗22 + 2∗7 = 400,06 kg m = 400,06kg

Ciężar zbiornika

g = 9,81m/s² G = m∗g = 400,06∗9,81 = 3924,59 N∗m G = 3924,59N∗m

DANE : OBLICZENIA : WYNIKI :

18. Obliczanie podpór

Moment gnący

M = 0,0215∗G∗L

L = L_c + 2∗L_D

G_D∗10∗D + σ_c

L_D = ___________

G_D = 49,02 7,85∗[ρ_st∗(D_z² − D_w²) +σ_c∗D_w²]

D = 0,088m

σ_c = 1100 49,02∗10∗0,088 + 1100

ρ_st = 7850kg/m³ L_D = _______________ = 1,11 m L_D = 1,11m

7,85∗[7850∗(0,29² − 0,28²) + 1100∗0,28²]

L_c = 3,0m L = 3,0 + 2∗1,11 = 5,22 m L = 5,22m

G = 3924,59N/m M = 0,215∗3924,59∗5,22 = 4404,57 N∗m² M = 4404,57N∗m²

Naprężenie zginające

g = 5mm W = 0,8∗D_w²∗(g − c) = 0,8∗ 0,28²∗(0,005 − 0,001)

c = 1mm W = 2,64∗10^-4 m³ W = 2,64∗10^-4m³

k_g ≥ M/W k_g = 8,8∗10⁸

M/W = 4404,57/2,64∗10^-4 = 1,67∗10⁷

8,8∗10⁸ ≥ 1,67∗10⁷ warunek spełniony

Naprężenie zginające pochodzące od 2 podpór

P = 0,5∗G = 0,5∗3924,59 = 1962,29 N P = 1962,29N

[b−8∗(s−c)]∗( s−c)²

W = _______

6

g = 5mm [0,08−8(0,005−0,001)]∗(0,005−0,001)²

c = 1mm W= _____________ = 1,28∗10^-7 m³ W = 1,28∗10^-7m³

6

DANE : OBLICZENIA : WYNIKI :

W = 1,28∗10^-7m³ σ_g = 0,02∗D_z∗P/W =0,02∗0,29∗1962,29∗/1,28∗10^-7

P = 1962,29N σ_g = 9,98∗10⁷ σ_g = 8,89∗10⁷

σ_g < k_g

8,89∗10⁷ < 8,8∗10⁸ warunek spełniony

Przyjmuję 2 podpory bez podkładek

Odległość podpór od końca wymiennika

L_c = 3,0m L_p = 0,207∗L_c = 0,207∗3,0 = 0,621 m L_p = 0,621m

19. Literatura

1. ,,Ruch ciepła i wymienniki” − T.Hobler

2. ,,Podstawy konstrukcji aparatury chemicznej” −

W.Pikoń

3. ,,Poradnik fizykochemiczny”

3. Polskie normy i branżowe normy

---