3.1. Расход греющего теплоносителя:
кг/час = 11,1 кг/с
или 
м3/час = 0,0118 м3/c
3.2. Производительность подогревателя:
КВт
3.3. Расход воды, нагреваемой в межтрубном пространстве:
кг/час = 6,6 кг/с
или 
м3/час = 0,0068 м3/с
3.4. Скорость теплоносителя в трубном пространстве:
Задаем в первом приближении w1=1м/с.
3.5. Площадь проходного сечения трубок:
м2
3.6. Выбираем подогреватель по МВН-2050-62. Согласно ГОСТу 27590-88 он имеет: наружный диаметр корпуса 325 мм и внутренний 309 мм, число трубок (размером 16*14 мм) n= 151 шт., площадь проходного сечения трубок 
= 0,0204 м2,
Площадь проходного сечения межтрубного пространства 
= 0,0446 м2
3.7. Скорость воды в трубках и в межтрубном пространстве:
м/с
м/с
3.8. Эквивалентный диаметр для межтрубного пространства:
м
3.9. Средняя температура воды в трубках и между трубками:
С
при этой температуре температурный множитель, необходимый для дальнейших расчетов (по таблице АТ = 3250,Лебедев П.Д.таблица 1-4,стр.31)
С
(по таблице Амт = 2625,Лебедев П.Д. таблица 1-4,стр. 31)
3.10. Режим течения воды в трубках и межтрубном пространстве:
При t = 97,5o C 
т = 0,252.10-6 м2/с – в трубках;
При t = 52,5o C мт = 0,415.10-6 м2/с – в межтрубном пространстве.
Reт = 
51333;
Reмт = 
50120.
Режимы течения турбулентные.
3.11. Коэффициенты теплоотдачи (для турбулентного режима течения воды):
8651 
*0.86=7439.86 
5706 
3.12. Расчетный коэффициент теплопередачи:
Коэффициент теплопроводности стали 
39 
1428 
Определяем по формуле для плоской стенки, так как ее толщина менее 2,5 мм.
3.13. Температурный напор:
о С
3.14. Поверхность нагрева подогревателя:
м2
3.15. Длина хода по трубкам:
Средний диаметр трубок d = 0,5 . (0,016+0,014) = 0,015 м.
м.
3.16. Выполняем подогреватель из 2-ух секций. Z=2
Активная длина трубок в каждой секции равна: 
м, округляем до 2.5
3.17. Действительная длина хода воды в трубках и межтрубном пространстве:
; 
ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
4.1. Коэффициенты гидравлического трения:
Для трубок и межтрубного пространства определяем по формуле Альтшуля при
k = 0,3 . 10-3 мм (для бесшовных стальных труб изготовления высшего качества):
;
4.2. Коэффициенты местных сопротивлений:
Для потока воды в трубках, принимаем по таблице
Вход в трубки …………….. 1,5 . 2 = 3
Выход из трубок …………. 1,5 . 2 = 3
Поворот в колене ………... 0,5 . 1 = 0,5
Суммарный коэффициент местных сопротивлений для потока воды в межтрубном пространстве определяется из выражения:
Отношение сечений входного и выходного патрубка fМТ/fпатр = 1.
4.3. Потери давления:
С учетом дополнительных потерь X СТ от шероховатости (для загрязненных стальных труб по таблице принимаем X СТ = 1,51):
= 
мм.вод.ст
Потери в межтрубном пространстве подсчитываются по аналогичной формуле, но лишь в том случае, когда сумма значений коэффициентов местных сопротивлений 
определена по указанной выше формуле, в противном случае расчет потерь 
значительно усложняется.
Итак,
= 
мм.вод.ст.
МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
5.1. Расчет корпуса аппарата:
Корпус изготовлен из стали типа Ст-3; коэффициент прочности сварных швов - 
;
допускаемое напряжение для марки стали Ст-3 - [s] =142,7 МПа; труба, служащая для изготовления корпуса бесшовная горячекатаная по ГОСТ 8732-58.
5.1.1. Определение толщины стенки корпуса:
где P = 0,1 МПа – расчетное давление;
[ s ] = 134,3 МПа – допускаемое напряжение для марки стали Ст-3;
jр = 0,9 – расчетныйкоэффициент прочности сварных швов;
С = 4 мм – прибавка к расчетной толщине стенки;
h = 1 – коэффициент, учитывающий класс аппарата;
5.1.2. Напряжение при гидравлическом испытании аппарата:
следовательно принимаем Sф = 6 мм.
тогда, 
5.1.3. Максимально допустимое избыточное давление среды в аппарате:
;
5.2. Проверка на прочность латунных трубок:
Трубки изготовлены из латуни Л68 ГОСТ 494-52; dнар=16 мм; толщина s = 1 мм;
допускаемое напряжение sдоп = 4,5 кг/мм2; на минусовой технологический допуск и коррозию добавить величину С = 0,5 мм.
5.2.1. Определение необходимой толщины стенки трубок:
5.3. Расчет термических напряжений и относительных удлинений материалов трубок и корпуса:
Т.е. корпус аппарата термических напряжений не выдержит, поэтому необходим защита от относительных удлинений в виде температурной компенсации. Для этого установим линзовые компенсаторы.
5.4. Расчет трубных решеток:
Рассчитаем на прочность трубные доски, имеющие жесткую конструкцию, одинаковые по форме, закреплению и размерам.
где:
D = 309 мм – диаметр трубной доски, на которой распространяется давление;
К = 0,162 – коэффициент;
P = 15 кг/см2 – перепад давлений по сторонам трубной доски;
n = 151 – число труб в трубной доске;
sдоп = 14 кг/см2 – допустимое напряжение для стали Ст3 при t = 20-200о С
С = 2 мм – величина, принимаемая на коррозию (принимаем по 1 мм на каждую сторону);
j - коэффициент ослабления решетки отверстиями.
j = 
; где b – расстояние между осями труб.
5.4.1. Проверка на надежность развальцовки труб в стальной трубной доске:
По конструктивным соображениям принимаем толщину трубной доски равной толщине приварного фланца по ГОСТ 1255-54, так как они выполняются вместе.
Определим, выполнено ли условие надежности вальцовочного соединения по сечению мостика между отверстиями. Площадь мостика должна быть ≥ минимально допустимой.
fmin = 4,8 dн = 4,8 . 16 = 77 мм2
f = S . 5 = 24,2 . 5 = 121 мм2
fmin ≤ f => условие надежности выполнено.
5.4.2. Проверка прочности конического перехода:
;
Переход имеет продольный сварной шов, выполненный сваркой под флюсом с одной стороны, поэтому 
.
Из конструктивных и технологических соображений принимаем S1 = 8 мм
5.5. Расчет фланцевых соединений.
5.5.1. Выбор типа фланца:
Выбираем тип фланца плоский приварной;
Толщина стенки S = 8 мм;
Диаметр фланца D = Dвн = 325 мм;
Толщина цилиндрической части фланца S1 = S + C = 8 + 8 = 16 мм;
Толщина тарелки фланца:
;
5.5.2. Выбор и расчет шпилек:
Выбираем шпильки, изготовленные из стали марки 20К. Рабочая температура шпильки – tш = 155о С; допускаемое напряжение при рабочей температуре
σдоп = 102,7 МПа.
Расчетное давление в аппарате – сумма избыточных давлений теплоносителей:
Номинальный диаметр шпилек: dош = 23 мм; соответственно рекомендуемый тип шпилек М20 (dо = 0,023 м; l = 0,035 м)
Значение шага шпилек lш выбирается, исходя из условия, что при величине расчетного давления (P < 2,5 МПа), величина шага находится в пределах:
2,1 dо ≤ lш ≤ 5 dо; следовательно:
lш = 5 . 0,023 = 0,115 м.
Расчетное количество шпилек:
; где:
Dб – диаметр болтовой окружности шпильки;
Dб = Dнп + dо + 0,01 = 0,381 + 0,023 + 0,01 = 0,414 м = 414 мм;
Dнп – наружный диаметр прокладки;
Dнп = D + 2 S + 2 bо + 2 u = 325 + 2 . 6 + 2 . 12 + 2 . 8 = 381 мм;
u – расстояние от внутренней кромки фланца до внутренней кромки прокладки;
u = 2 . δ = 2 . 4 = 8 мм;
δ = 4 мм – толщина прокладки;
S = 6 мм – толщина стенки корпуса;
bо = 12 мм – ширина прокладки.
Конструктивно задано 12 шпилек, следовательно количество шпилек Zp = 12 шт удовлетворяет расчетным условиям.
5.5.3. Проверка выполнения условия прочности для шпилек:
Минимальное усилие R на прокладку, необходимое для сохранения ее плотности при рабочих условиях:
; где:
Dрп = Dнп - bо = 0,365 - 0,012 = 0,353 мм – расчетный диаметр прокладки;
b = 
- эффективная ширина прокладки;
q = mxP = 1,50 . 1,375 . 2,2 = 4,54 МПа – удельное давление на прокладку в рабочих условиях; (коэффициенты m и x выбираются по таблице).
Растягивающее усилие в шпильках от рабочего давления:
Расчетное усилие, воспринимаемое шпильками в рабочих условиях:
Fp = R + Q = 0,191 + 0,215 = 0,406 МН
Напряжение в шпильках в рабочих условиях:
; где:
;
Следовательно рассчитанное количество шпилек удовлетворяет прочностным условиям.
5.5.4. Расчет изгибающего момента от усилий, действующих в рабочем состоянии:
По таблицам определяем параметры фланцев (в зависимости от размера шпилек):
dо = 23 мм; е = 35 мм; а = 10 мм; 2 а1 = 6 мм.
Наружный диаметр фланца:
Dнф1 = Dб + е + 2 а1 = 414 + 35 + 6 = 455 мм.
Dнф2 = Dб + е + 2 а1 = 350 + 35 + 6 = 390 мм.
Рассчитаем плечи моментов сил, действующих на фланцы.
• усилие от давления в корпусе:
• усилие на прокладку:
• усилие внутренний участок тарелки фланца:
Изгибающий момент от усилий:
=
Редуцированный диаметр отверстия под шпильки:
dor = 0,5 . do = 0,5 . 0,023 = 0,0115 м = 11,5 мм
Момент сопротивления фланца:
Напряжение в теле фланца:
РАСЧЕТ ОПОР АППАРАТА
Так как аппарат горизонтальный, то его установку производим на две седловые опоры.
Вертикальная сила Q (реакция опоры):
- максимальный вес аппарата;
Горизонтальная сила P1:
где k1 – коэффициент,
;
где δ = 240о – угол охвата корпуса аппарата опорой;
Горизонтальная сила трения P2:
Площадь опорной плиты:
где σфунд = 10 МПа – допускаемое напряжение сжатия для бетона марки 500;
Расчетная толщина опорной плиты:
где b = 0,082 м – ширина поперечных ребер опоры;
σм = 148 МПа – допускаемое напряжение материала одной плиты;
а = 0,140 м – расстояние между поперечными ребрами опоры;
b/а = 0,082/0,140 = 0,59;
k2 = 0,28 – коэффициент, определяемый в зависимости от соотношения b/а;
Фактическая толщина опорной плиты с учетом добавки:
Sпф = Sпр + C = 0,026 + 0,005 = 0,030 м;
Расчетная толщина ребра из условия прочности на изгиб и растяжение:
Действие сжимающей нагрузки, приходящейся на единицу длины ребра:
где 
- общая длина всех ребер на опоре;
Расчетная длина ребер из условия устойчивости:
где σкр = min(σm/3; σ1/5);
Условие прочности опор при действии изгибающей силы:
6.1. Расчет на устойчивость.
Критическая длина тонкостенной оболочки:
;
где Dc – средний диаметр оболочки (корпуса);
S – толщина стенки оболочки;
Т.к. L > Lкр, то 
Критическое давление:
;
; соответственно 
(принимаем меньшее из двух значений 0,897 и 0,7) – принимаем η = 0,7.
Допустимое с точки зрения устойчивости наружное давление:
