Расчет толщины тепловой изоляции

Теплообменные аппараты, наружная стенка которых имеет температуру выше 50 °С, после монтажа, наладки и приемки должны быть покрыты тепловой изоляцией.

Назначение тепловой изоляции:

1. Уменьшение потерь тепла.

2. Повышение производительности теплообменных аппаратов.

3. Создание нормальных санитарно-гигиенических и безопасных условий труда путем сохранения нормальной температуры в рабочих помещениях и предохранения обслуживающего персонала от ожогов.

4. Защита стенки корпуса аппарата от внешней коррозии.

Для определения толщины тепловой изоляции первоначально необходимо рассчитать полные потери тепла с поверхности теплообменного аппарата

,

где

q_к – плотность конвективного теплового потока, Вт/м²;

q_л – плотность теплового потока в лучистом теплообмене, Вт/м².

,

где

a – коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности теплообменника к воздуху;

t_ст= 50 – температура на внешней поверхности теплообменного аппарата, °С;

t_ж= 20 – температура воздуха.

Коэффициент теплоотдачи рассчитывается по уравнениям подобия для свободной конвекции [5]. Характерный размер для вертикальных теплообменников – высота. Для горизонтальных теплообменников в первом приближении за характерный размер принимается внешний диаметр кожуха. Во втором приближении – внешний диаметр кожуха плюс две толщины изоляции.

Лучистый тепловой поток определяется по формуле

,

где e_пр – приведенная степень черноты.

В нашем случае = 0,8-0,9.

Для определения толщины можно использовать уравнение стационарной теплопроводности через плоскую стенку:

,

где l_из – теплопроводность теплоизоляционного материала, Вт/(м×К);

d_из – толщина слоя изоляции, м;

и – температуры на границах теплоизоляционного слоя.

Температуру с внутренней стороны изоляции (t_ст) можно принять равной средней температуре греющего теплоносителя, движущегося в межтрубном пространстве.

Литература

1. Романенко П.Н., Обливин А.Н., Семенов Ю.П. Теплопередача. – М.: Лесная промышленность, 1969. – 432 с.

2. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. – М.: Энергия, 1969. – 440 с.

3. Бакластов А.М. Проектирование, монтаж и эксплуатация теплоиспользующих установок. – М.: Энергия, 1970. – с.

4. ГОСТ 142459-89.

5. Левин А.Б., Семенов Ю.П. Теплотехнический справочник студента. – М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2006. – 99 с.

Приложение 1

Рекомендации по размещению отверстий в трубных решетках (по ГОСТ 15118-69)

1.Настоящий стандарт распространяется на теплообменные кожухотрубчатые аппараты с неподвижными трубными решетками и кожухотрубчатые с температурным компенсатором на кожухе диаметрами от 159 до 1400 мм, применяемые в химической, нефтяной и других отраслях промышленности.

Стандарт устанавливает размещение отверстий в трубных рёшетках и перегородках.

2.Размещение отверстий в трубных решетках, и перегородках в теплообменных аппаратах при одном ходе по трубам, должна соответствовать указанным на черт. 1 и в табл. 1.,., 5. и 6.

Чертеж 1

3. Окружность диаметром D₀является предельной, за которой не могут располагаться отверстия под трубы.

Расстояние от центра решетки R является фактическим рас­стоянием до наиболее удаленной от центра образующей отверстия.

4. Размещение отверстий в трубных решетках и перегородках в теплообменных аппаратах при двух ходах по трубам, должна соответствовать указанным на черт. 2 и в табл. 2, 5 и 6.

Чертеж 2

Таблица №1 Одноходовые теплообменники

Примечание к табл. 1—3. В скобках указано количество отверстий под трубы, устанавливаемые дополнительно в теплообменных аппаратах на стороне, где нет отбойников. Общее количество отверстий указано в скобках для случаев, когда трубы добавлены с двух сторон.

*Размеры в мм.

Таблица №2

Двухходовые теплообменники

Продолжение табл. №2

Двухходовые теплообменники

5. Размещение отверстий в трубных решетках и перегородках в

теплообменных аппаратах при четырех ходах по трубам должно соответствовать указанным на черт. 3 и в табл. 3, 5 и 6.

Для решеток

черт.3

6. Размещение отверстий в трубных решетках и перегородках в теплообменных аппаратах при шести ходах по трубам должно соответствовать указанным на черт. 4 и в табл. 4, 5 и 6.

Чертеж 4.

Таблица №3

Четырехходовые теплообменники

Четырехходовые теплообменники

Таблица №4

Шестиходовые теплообменники

Шестиходовые теплообменники

Таблица №5

7. Размеры отверстий под трубы и их взаимное расположение должны соответствовать указанным на черт. 5 и в табл. 7.

8. Отклонения основных размеров и количество отверстий уста­
навливаются технической документацией, утвержденной в установ­
ленном порядке.

В стандарте учтены требования стандартов ИСО 2084-74 и ИСО 2441-75

Приложение 2

Рекомендации по конструированию теплообменников вода-вода (по ГОСТ 15122-69)

1.Настоящий стандарт распространяется на кожухотрубчатые теплообменники с неподвижными трубными решетками и кожухо­трубчатые с температурным компенсатором на кожухе, применяе­мые для нагрева и охлаждения жидких и газообразных сред в тех­нологических процессах нефтеперерабатывающей, нефтехимиче­ской, химической и смежных отраслей промышленности.

2. Теплообменники должны изготовляться двух типов:

ТН— теплообменники с неподвижными трубными решетками;

ТК — теплообменники с температурным компенсатором на ко­жухе.

3.Теплообменники должны изготовляться горизонтальными и вертикальными с гладкими трубами или с трубами с накатанны­ми ребрами — ТНГ, ТКГ и ТНВ, ТКВ двух исполнений:

I — с неразъемными распределительными камерами;

II — с распределительными камерами со съемными крышками.

4.Основные параметры и размеры теплообменников должны соответствовать указанным в табл. 1.

Таблица 1

5. Основные размеры теплообменников с диаметрами кожухов 159 и 273 мм исполнения I должны соответствовать указанным на черт. 1 и 2 и в табл. 2.

1—распределительная камера; 2—кожух; 3—труба теплообменная; 4—опора.

Черт. 1

Примечание. Черт. 1—10 не определяют конструкции теплообменников.

6.Основные размеры одноходовых по трубам теплообменников с диаметрами кожухов от 325 до 1200 мм исполнения I должны соответствовать указанным на черт. 3 и 4 и в табл. 2.

1— распределительная камера; 2— чкожух; 3— труба тешюобменная; 4— опора

Черт. 2 Примечание: Размер А₁ указан в табл. 17

1—распределительная камера; 2—кожух; 3—труба теплообменная; 4—опора.

Черт. 4

7. Основные размеры многоходовых теплообменников с диаметрами кожухов от 325 до 1200 мм исполнения l должны соответствовать указанным на черт. 5 и 6 и в табл. 3.

1— распределительная камера; 2— кожух; 3— труба; теплообменная; 4— опора.

Черт. 5.

1— распределительная камера; 2— кожух; 3— труба теплообменная; 4— опора.

Черт. 6 Примечание. Размер А₁указан в табл. 17.

8. Основные размеры одноходовых теплообменников с диаметрами кожухов от 325 до 1200 мм исполнения II должны соответствовать указанным на черт. 7 и 8 и в табл. 4.

1 — крышка; 2 — распределительная камера; 3 — кожух; 4 — труба теплообменная; 5 — опора.

Черт. 7

1 — крышка; 2 — распределительная камера; 3 — кожух; 4 — труба теплообменная; 5— опора.

Черт. 8

Примечание. Размер А1 указан в табл. 17.

9. Основные размеры многоходовых теплообменников с диаметрами кожухов от 325 до 1200 мм исполнения II должны соответствовать указанным на черт. 9 и 10 и в табл. 5.

1 — крышка; 2 — распределительная камера; 3 — кожух; 4 — труба теплообменная; 5—опора.

Черт. 9

1—крышка; 2—распределительная камера; 3—кожух; 4—труба теплообменная;

5—опора.

Черт. 10

Примечание. Размер А1 указан в табл. 17.

10. Поверхность теплообмена теплообменников должна соответствовать указанной в табл. 6.

Примечания:

1. Поверхность теплообмена указана для гладких труб.

2. Геометрическая характеристика труб с накатанными ребрами принимается по технической документации, утвержденной в установленном порядке.

11. Площади проходных сечений по трубам и межтрубному пространству должны соответствовать указанным в табл. 7.

12. Материалы основных узлов и деталей теплообменников должны соответствовать указанным в табл. 8.

Примечания:

1. Теплообменники исполнений Б2, БЗ, Б9 и Б10 изготовляют с диаметра­ми кожуха 600—1200 мм.

2. При температуре стенки аппарата от минус 21 до минус 30°С к шиф­рам материального исполнения Ml, М10, МП, Б2, БЗ, Б6, Б8, Б9 и Б10 добав­ляется буква Н.

При добавлении буквы Н к шифрам материального исполнения М8 и М9 аппарат разрешается эксплуатировать до температуры минус 70°С при давлении меньшем или равном условному.

(Измененная редакция — «Информ. указатель стандартов» № 10 1973 г.).

13. Наибольшая допускаемая разность температур кожуха (t_н) и труб (t_т) для теплообменников типа ТН исполнения MI должна соответствовать указанной в табл. 9.

14. Наибольшая допускаемая разность температур кожуха (t_к) и труб (t_т) для теплообменников типа ТН исполнений М8, М9, М10 и МП должна соответствовать указанной в табл. 10.

15. Наибольшая допускаемая разность температур кожуха (t_к) и труб (t_т) для теплообменников типа ТН исполнений Б2, БЗ, Б6, Б8, Б9 и Б10 должна соответствовать указанной в табл. 11.

16. Теплообменники типа ТК применяются в допускаемой раз­ности температур труб, вызывающей разность в их удлинении на ±10 мм.

Допускается теплообменники типа ТК при изготовлении с лин­зовыми компенсаторами применять до допускаемой разности температуры кожуха и температуры труб, вызывающей разность в их удлинении ±2,5 мм для аппаратов с длиной труб до 2000 мм включительно, ±5 мм для аппаратов с длиной труб от 3000 до 6000 мм включительно и ±10 мм для аппаратов с длиной труб до 9000 мм включительно.

(Измененная редакция — «Информ. указатель стандартов» № 10 1973 г.).

17. Масса одноходовых по трубам теплообменников исполне­ния / должна соответствовать указанной в табл. 12.

18. Масса одноходовых по трубам теплообменников исполнения II должна соответствовать указанной в табл. 13.

19. Масса многоходовых по трубам теплообменников исполнения / должна соответствовать указанной в табл. 14.

20. Масса многоходовых по трубам теплообменников исполнения // должна соответствовать указанной в табл. 15.

21. Расположение отверстий в опорах под фундаментные болты для горизонтальных теплообменников должно соответствовать указанному на черт. 11 и в табл. 16.

22. Расположение опор и штуцеров вертикальных теплообменников должно соответствовать указанному на черт. 12 и в табл. 17.

Пример условного обозначения теплообменника типа ТН исполнения I горизонтального с диаметром кожуха 1000 мм на условное давление 16 кгс/см² исполнения Б9 с гладкими трубами диаметром 20 мм и длиной 6 м четырехходового по трубам:

Теплообменник ГОСТ 15122—69

То же, типа ТК исполнения II вертикального с накатанными трубами:

Теплообменник ГОСТ 15122-69

То же, при температуре одной из теплообменивающихся сред выше 200°С;

Теплообменник ГОСТ 15122-69

(Измененная редакция — «Информ. указатель стандартов»

№ 10 1973 г.).

24. Размещение отверстий под трубы в трубных решетках и перегородках — по ГОСТ 15118—69.

25.Фланцы на теплообменниках выполняются с привалочной поверхностью «выступ-впадина».

Ж По согласованию между изготовителем и потребителем до­пускается в технически обоснованных случаях:

а)принимать уменьшенный диаметр одного или нескольких штуцеров (увеличение диаметра штуцера не допускается);

б)принимать иное количество перегородок в трубном пучке (максимальное расстояние между перегородками—1000 мм);

в) выполнять привалочную поверхность фланцев теплообмен­ников по типу «шип-паз»;

г) увеличивать количество ходов по трубам без смещения рас­положения штуцеров относительно вертикальной оси;

д)принимать расположение опор и компенсатора по отноше­нию к штуцерам, отличное от расположения, указанного в настоя­щем стандарте, а также изменять расстояние между опорами у горизонтальных теплообменников;

е) принимать вертикальное расположение выреза в перегород­ке взамен горизонтального;

ж)изготовлять узлы и детали теплообменников из других ма­рок материалов по механическим свойствам не уступающим мате­риалам, указанным в табл. 8.

27. Предельные рабочие давления для теплообменников, в за­висимости qt их назначения и температуры среды, приведены в приложении.

Замена

ГОСТ 5520—69 введен взамен ГОСТ 5520—62.

ГОСТ 5632—72 введен взамен ГОСТ 5632—61.

ГОСТ 8731—74 введен взамен ГОСТ 8731—66.

ГОСТ 8733—74 введен взамен ГОСТ 8733—66.

ГОСТ 9940—72 введен взамен ГОСТ 9940—62.

ГОСТ 9941—72 введен взамен ГОСТ 9941—62.

ГОСТ 10885—75 введен взамен ГОСТ 10885—64.

Приложение к ГОСТ 15122-69

Справочное

* Для теплообмена между невзрыво- и непожароопасными средами и среда­ми, не обладающими токсичностью.

**Для теплообмена между взрыво- и пожароопасными средами и средами, обладающими токсичностью.

Примечания:

1.Предельные рабочие давления для теплообменников не должны превы­шать предельных рабочих давлений для материалов, указанных в технической документации, утвержденной в установленном порядке.

2.Теплообменники исполнений Б2, БЗ, Б6, Б8, Б9 и Б10 следует применять до температуры рабочей среды в межтрубном пространстве не более 200°С.

3. Теплообменники исполнений М10 и МП с диаметром кожуха 600—1200 мм следует применять при температуре рабочей среды в межтрубном пространстве более 200°С.

Приложение 3

Рекомендации по конструированию теплообменников пар-вода (по ГОСТ 15121-69)

1. Настоящий стандарт распространяется на кожухотрубчатые конденсаторы с неподвижными трубными решетками и кожухотрубчатые с температурным компенсатором на кожухе, применяе­мые для конденсации сред в технологическихпроцессах химиче­ской, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и смежных отраслях промышленности.

Охлаждающей средой является вода или другая нетоксичная, невзрыво- и непожароопасная среда с температурой от минус 30 до плюс 60ºС.

2. Конденсаторы должны изготовлятся двух типов:

КН- конденсаторы с неподвижными трубными решетками;

КК- конденсатор с температурным компенсатором на кожухе.

3. Конденсаторы должны изготовлятся в горизонтальном и вертикальном исполнениях с гладкими трубами или с трубами с пакатанными ребрами – КНГ, ККГ и КНВ, ККВ.

4. Основные параметры и размеры конденсаторов должны соответствовать указанным в табл.1

5. Основные размеры конденсаторов горизонтального исполне­ния должны соответствовать указанным на черт. 1 и в табл. 2, а конденсаторов вертикального исполнения на черт. 2 и в табл. 2.

1—крышка распределительной камеры; 2—распределительная камера; 3—кожух; 4—труба теплообменная; 5—опора (4 шт.); 6~крышка.

Черт. 2 П р и:м ечание. Размер А₁ указан в табл. 12.

6. Поверхность теплообмена конденсаторов должна соответст­вовать указанной в табл. 3.

1. Поверхность теплообмена указана для гладких труб.

2. Геометрическая характеристика труб с (накатанными ребрами принимается по технической документации, утвержденной в установленном порядке.

7. Площадь сечения по трубам должна соответствовать ука­занной в табл. 4.

8. Материалы основных узлов и деталей конденсаторов долж­ны соответствовать указанным в табл. 5.

Примечания:

1. При температуре стенки аппарата от минус 21 до минус 30°С к шифру материального исполнения добавляется буква Н.

2.Конденсаторы исполнений МЗ и Мб изготавляются типа КК.

(Измененная редакция — «Информ. указатель стандартов» № 10 1973 г.).

9. Наибольшая допускаемая разность температур кожуха (t_K) и труб (t_Т) для конденсаторов типа КН исполнения Ml должна соответствовать указанной в табл. 6.

10. Наибольшая допускаемая разность температур кожуха (t_К ) и труб (t_Т) для конденсаторов типа КН исполнения М10,

М11 и М12 должна соответствовать указанной в табл. 7.

11. Наибольшая допускаемая разность температур кожуха (t_K ) и труб (t_T ) для конденсаторов типа КН исполнений Б2 и БЗ, должна соответствовать указанной в табл. 8.

12. Конденсаторы типа КК применяются до допускаемой раз­
ности температур труб, вызывающей разность в их удлинении на 10 мм.

(Измененная редакция — «Информ. указатель стандартов» № 10 1973 г.).

13. Масса конденсаторов со стальными трубами должна соответствовать указанной в табл. 9.

14. Масса конденсаторов с латунными трубами должна соот­ветствовать указанной в табл. 10.

16. Расположение отверстий в опорах под фундаментные бол­ты для конденсаторов в горизонтальном исполнении должно со­ответствовать указанному на черт. 3 и в табл. 11.

16. Расположение опор и штуцеров конденсаторов в вертикаль­
ном исполнении должно соответствовать указанному на черт. 4 и
в табл. 12.

17. Расположение отверстий в опорах под фундаментные бол­
ты для конденсаторов в вертикальном исполнении должно соот­
ветствовать указанному на черт. 5 и в табл. 12.

Пример условного обозначения конденсатора ти­па КН горизонтального с диаметром кожуха 1000 мм на условное давление в кожухе Р_ч 26 кгс/см²,. исполнения. М1Ю с гладкими трубами диаметром 25 мм и длиной 6 м, четырехходового по тру­бам:

Конденсатор ГОСТ 15121-69 КНГ

То же, типа КК вертикального с накатанными трубами:

Конденсатор ГОСТ 15121-69

То же, при температуре одной из теплообменивающихся сред выше 200°С:

Конденсаторе ГОСТ 15121-69

18. Размещение отверстий под трубы в трубных решетках и перегородках—по ГОСТ 15118—69.

19. Фланцы на конденсаторах выполняют с привалочной по­верхностью типа «выступ-впадина».

20. По согласованию между изготовителем и потребителем до­пускается в технически обоснованных случаях:

а) принимать уменьшенный диаметр одного или нескольких:
штуцеров (увеличение диаметра штуцеров не допускается);

б) принимать иное количество перегородок в трубном пучке
(максимальное расстояние между перегородками —1000 мм);

в) выполнять привалочную поверхность фланцев конденсаторов по типу «шип-паз»;

г) увеличивать количество ходов по трубам без смещения рас­положения штуцеров относительно вертикальной оси;

д) принимать расположение опор и компенсатора по отноше­нию к штуцерам, отличное от расположения, указанного в насто­ящем стандарте, а также изменять расстояние между опорами у
конденсаторов в горизонтальном исполнении;

е) изготовлять узлы и детали конденсаторов из других марок
материалов по механическим свойствам не уступающим материалам указанным в табл. 5.

21. Предельные рабочие давления для конденсаторов в зависимости от их назначения и температуры среды приведены в при­ложении.

ПРИЛОЖЕНИЕ к ГОСТ 15121—69 Справочное

1.

* Конденсаторы для конденсации невзрыво- и непожароопасных сред и сред, не обладающих токсичностью.

** Конденсаторы для конденсации взрыво- и пожароопасных сред и сред, обладающих токсичностью.

1. Предельные рабочие давления для конденсаторов не должны превышать предельных рабочих давлений для материалов, указанных в технической доку­ментации, утвержденной в установленном порядке.

2. Конденсаторы исполнений Б2 и БЗ применять до температуры рабочей среды в межтрубном пространстве не более 200°С.

3. Конденсаторы исполнений М.10 и МП следует применять при температу­ре рабочей среды в межтрубном пространстве более 200°С.

4. Предельные рабочие давления для конденсаторов с латунными трубами должны соответствовать указанным в табл. 2.

* Конденсаторы для конденсации невзрыво- и непожароопасных сред и сред,, не обладающих токсичностью.

** Конденсаторы для конденсации взрыво- и пожароопасных сред и сред,, обладающих токсичностью.

Примечание. Предельные рабочие давления для конденсаторов не долж­ны превышать предельных рабочих давлений для материалов, указанных в тех­нической документации, утвержденной в установленном порядке.

Приложение 4

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 349; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!