Расчет по выбору основных размеров теплообменного аппарата

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

"УТВЕРЖДАЮ"   Зав. кафедрой  ТЭО Кузин С. А.

 

 

 

«ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ 

УНИВЕРСИТЕТ» (НПИ) ВИ

 

 

Отделение:                      ОЗ и ЗО

Кафедра:                          Теплоэнергетических технологий и  оборудования

Специальность:               Котло – и – реакторостроение

 

ЗАДАНИЕ

на курсовой проект (работу) по дисциплине:

для студента "        " курса "        " группы КР

1. Тема проекта (работы):  

 

2. Исходные данные и основные требования:

   

 

3. Объем проекта (работы):
4. Срок проектирования:
5. Защита проекта:

Руководитель  проекта (работы):                                                                    (подпись)

Задание к выполнению принял студент:                                                      (подпись)

Дата выдачи задания 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

Ведомость курсового проекта                                                                                                          4

Введение                                                                                                                                                5

1.Аналитическая часть                                                                                                                          7

2.Исходные данные для расчета  и проектирования теплообменного  аппарата                              8

2.1 Исходные данные                                                                                                                  8

2.2 Материалы и допускаемые напряжения                                                                            8

2.3 Определение давления гидроиспытания                                                                             8      

3.Методика расчета размеров основных составляющих частей теплообменного аппарата и    расчет их на прочность                                                                                                                           9                                                               

3.1 Цилиндрическая обечайка                                                                                                    9

3.2 Цилиндрическая обечайка (водяная камера)                                                                      9                

3.3 Круглое плоское днищ                                                                                                         10

3.4 Патрубки диаметром 215мм с греющей средой                                                             11

3.5 Патрубки диаметром  75мм с нагреваемой средой                                                         12

4.Расчет к выбору основных фланцевых соединений                                                                       13

4.1 Выбор уплотнения                                                                                                               13

4.2 Определение усилий в шпильках                                                                                         13

4.3 Определение размеров  фланцевого соединения                                                                14

4.4 Определение изгибающих  моментов во фланцах                                                             15

4.5 Проверка выбранных размеров  фланцев                                                                           15

4.6 Определение  накопленной  усталостной повреждаемости для  шпилек                       16

4.7 Расчет толщины крышки  фланца                                                                                     17

Заключение                                                                                                                                            18

Список использованной литературы                                                                                                   19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Главной задачей курсовой работы является, получение навыков выбора методов  диагностирования, расчет припусков и разработка эскиза заготовки элементов энергооборудования, выбор основных размеров элемента энергооборудования теплообменника. Разработка алгоритма диагностирования элемента энергооборудования, включая объем контроля сварных швов и основного металла для проектируемого элемента энергооборудования в зависимости от заданного класса безопасности по ПНАЭ –1-011-89 (ОПБ 88/97)  и группы оборудования по ПНАЭ Г-7-008-89, перечисление видов применяемых контролей, описание допустимых дефектов сварных швов и основного металла; расчеты припусков на обработку поверхности элемента теплообменного аппарата; схему сварных соединений  элемента энергооборудования; технические требования к проведению контроля сварных швов и основного металла; таблицу контроля качества сварных швов (объем и методы контроля сварных швов, выполненных в соответствии с требованиями); таблицу контроля качества основного металла;

В данной курсовой работе производится расчет основных элементов сосуда давления

или арматуры для АЭС (в  моем случаи таким оборудованием является теплообменный аппарат): выбор основных размеров сосуда, расчеты припусков на обработку элемента теплообменного аппарата. Так же в курсовой работе должно присутствовать определение объема и методов контроля сварных соединений,  которые определяются в зависимости от категории сварного соединения, которая в свою очередь зависит от группы и класса безопасности оборудования. К основным группам и классам оборудования относятся:

В группу А, относящуюся к 1 классу безопасности, входит оборудование и трубопроводы, разрушение которых является исходным событием, приводящим к превышению установленных для проектных аварий пределов повреждения тепловыделяющих элементов при проектном функционировании систем безопасности, а также корпуса реакторов и технологические каналы любых АЭУ независимо от последствий их разрушения.

В группу В, относящуюся к 2 классу безопасности, входит оборудование и трубопроводы, разрушение которых приводит к неустранимой штатными запорными органами утечке теплоносителя, обеспечивающего охлаждение активной зоны реактора, и (или) требует введения систем безопасности, а также оборудование и трубопроводы систем АЭУ с реакторами на быстрых нейтронах, работающие в контакте с жидкометаллическим теплоносителем независимо от последствий их разрушения (за исключением оборудования и трубопроводов, относящихся к группе А).

В группу С, относящуюся к 3 классу безопасности, входит:

• не вошедшие в группу А и В оборудование и трубопроводы, разрушение которых приводит к утечке теплоносителя, обеспечивающего охлаждение активной зоны реактора;
• оборудование и трубопроводы, разрушение которых приводит к выходу из строя одной из систем безопасности или одного из ее каналов;
• оборудование и трубопроводы, разрушение которых приводит к выходу высоко- или среднеактивных радиоактивных сред.

Проектируемый теплообменный аппарат относится  к третьему классу безопасности.

Для сварных  соединений оборудования и трубопроводов  АЭУ с водо-водяными  и водографитовыми реакторами устанавливаются следующие три категории сварных соединений:

I категория- сварные соединения  оборудования и трубопроводов  группы А;

II категория- сварные соединения  оборудования и трубопроводов  группы В, работающие постоянно или периодически в контакте с радиоактивным теплоносителем;

III категория - сварные соединения  оборудования и трубопроводов  группы В, не работающие постоянно в контакте с радиоактивным теплоносителем;, а также сварные соединения оборудования и трубопроводов группы С.

В зависимости от рабочего давления сварные соединения II и III категорий  подразделяются на следующие подкатегории:

1. Подкатегория IIа – сварные соединения, работающие под давлением свыше 5 МПа;

2. Подкатегория IIв – сварные соединения, работающие под давлением до 5 МПа включительно;

3. Подкатегория IIIа – сварные соединения, работающие под давлением свыше 5 МПа включительно;

4. Подкатегория IIIв – сварные соединения, работающие под давлением свыше 1,7 МПа до 5 МПА включительно;

5. Подкатегория IIIс – сварные соединения, работающие под давлением до 1,7 МПА включительно;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

 

В данной курсовой работе выполняется расчет основных размеров теплообменного аппарата в соответствии с заданием, выданным преподавателем. Выдан теплообменный аппарат, соответствующий рекуперативному подогревателю. Теплообменные аппараты подразделяются на поверхностные и контактные. К поверхностным теплообменным аппаратам относятся основной тип рекуператоры, в которых теплопередача происходит через твердую стенку, и регенераторы, в которых рабочая поверхность попеременно омывается то греющей, то испаряемой средой и соответственно то аккумулирует, то отдает тепло. В контактных смесительных теплообменных аппаратах среды в ходе процесса теплообмена  соприкасаются.

Теплоноситель в теплообменных аппаратах может  сохранять свое агрегатное состояние 

(теплообменники) или изменять его  (испарители, конденсаторы). Движение теплоносителя может быть организованно прямоточное, противоточное, перекрестное и смешанное по току.

Конструктивно теплообменные аппараты АЭС выполняются  чаще всего в виде кожуха-

труб или аппаратов со спиралями или змеевиковыми гладкими трубами.

Проектируемый теплообменный аппарат относится к классу рекуперативных подогревателей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1.Проектируемый теплообменный аппарат

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА  И ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА.

2.1. Исходные  данные

Исходные данные для расчета, проектируемого теплообменного аппарата представлены в таблице №1.

Таблица №1. Исходные данные

Наименование параметра, размерность	Численное значение. Величина
Давление среды, МПа.	2,2
Температура среды, С0.	200
Срок службы, часы	2×105
Категория сварных соединений	III
Длина, мм.	1600
Диаметр, мм.	2800 215
Марка материала обечайки, днища, крышки и фланцев	Сталь 12Х18Н10Т
Заготовка	Прокатный стальной лист или поковка
Квалитет обрабатываемой поверхности	Ø 135 H7

2.2 Материалы и допускаемые напряжения

Номинальные допускаемые напряжения проектируемого теплообменного аппарата (теплообменника) определяются по характеристикам материала при расчетной температуре по пределу текучести и временному сопротивлению, используя формулу:

 

По таблице  П 1.1 [1] для стали 12Х18Н10Т находим минимальные значения временного сопротивления и предела текучести:

-при  заданной рабочей T=200⁰С:

МПа;

-при Т=20⁰С:

где  n_0,2 = 1,5 n_m = 2,6– коэффициенты запаса прочности соответственно по временному сопротивлению и пределу текучести для элементов и трубопроводов, нагруженных внутренним давлением.