Planung eines Warmeubertragers: Ganzheitliche Aufgabenloesung bis zur Instandsetzung eines Rohrbundel-Warmeubertragers

Planung eines Warmeubertragers: Ganzheitliche Aufgabenloesung bis zur Instandsetzung eines Rohrbundel-Warmeubertragers

By: Eberhard Wegener (author)Paperback

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Vorwort XI 1 Aufgabenstellung Auslegung und Konstruktion eines Rohrbundel-Warmeubertragers (RWU) 1 1.1 Allgemeine Voraussetzungen fur die Auslegung eines RWU 1 1.2 Hinweise zur Aufgabenstellung 1 1.3 Aufgabenstellung mit Detailangaben: 2 1.4 Hinweise zur Losungsmethodik 4 2 Warmetechnische Auslegung des RWU 7 2.1 Allgemeines 7 2.2 Verwendete Formelzeichen und Kenngrossen 11 2.3 Ausgangsdiskussion 14 2.3.1 Gegebene Grossen 15 2.3.2 Stoffwerte aus der erweiterten Aufgabenstellung 17 2.4 Uberschlagige Berechnung der erforderlichen Warmeubertragungsflache 17 2.4.1 Ermittlung des abzuleitenden Warmestromes Q- 17 2.4.2 Berechnung der erforderlichen Kuhlwassermenge m- 2 18 2.4.3 Wahl des Warmedurchgangskoeffizientenk 19 2.4.4 Ermittlung der mittleren logarithmischen Temperaturdifferenz Ddm 20 2.4.5 Berechnung der erforderlichen Warmeubertragungsflache Aerf 24 2.4.6 Begrundung der Medienfuhrung 24 2.4.7 Aussagen zur Verschmutzung von Warmeubertragungsflachen 25 2.5 Grundlagen fur die konstruktive Ausfuhrung 29 2.5.1 Anordnung und Abmessung der Innenrohre 30 2.5.2 Anzahl der Rohre und Lange des Rohrbundels 34 2.6 Nachweise fur den Rohrraum und den Mantelraum 38 2.6.1 Warmeubertragung im Rohrraum 39 2.6.1.1 Ermittlung der Reynoldszahl Re 40 2.6.1.2 Ermittlung der Nusselt-Zahl Nui 40 2.6.1.3 Ermittlung der Warmeubergangszahl ai 43 2.6.2 Warmeubertragung im Mantelraum ohne Einbauten 43 2.6.3 Warmeubertragung im Mantelraum mit Einbauten 45 2.6.3.1 Auswahl der Einbauelemente 45 2.6.3.2 Notwendige Ergebniskorrekturen 47 2.6.3.3 Auslegung der Umlenksegmente 49 2.6.3.4 Ermittlung der Reynoldszahl Rea 52 2.6.3.5 Ermittlung der Nusselt-Zahl Nua 54 2.6.3.6 Ermittlung der Warmeubergangszahl aa im Aussenraum 62 2.6.3.7 Ermittlung der Warmedurchgangszahlk 63 2.7 Nachweis der Wandtemperatur 65 2.8 Korrektur der Warmeubertragungsflache 67 2.9 Kompensatorkriterium 69 2.9.1 Festlegungen in WN 75-0094 Hochst AG [37] 70 2.9.1.1 Kaltes Medium um die Rohre 70 2.9.1.2 Warmes Medium um die Rohre 71 2.9.2 Vorgehensweise in der Fachliteratur 72 2.9.3 Berechnung nach AD 2000-Merkblatt S 3/7 [45] 75 2.10 Zusammenfassung der warmetechnischen Auslegung 78 3 Druckverlustberechnung im Mantel- und im Rohrraum des RWU 83 3.1 Druckverlust im Rohrraum DpRR 84 3.1.1 Druckverlust beim Einstromen in die Eintrittskammer DpE 85 3.1.2 Druckverlust beim Einstromen in die Rohre DpER 88 3.1.3 Druckverlust beim Durchstromen der Rohre DpR 90 3.1.4 Druckverlust beim Ausstromen aus den Rohren DpAR 93 3.1.5 Druckverlust infolge Umlenkung in den Kammern DpU 94 3.1.6 Druckverlust beim Ausstromen aus der Austrittskammer DpA 94 3.1.7 Gesamtdruckverlust im Rohrraum DpRR 95 3.2 Druckverlust im Mantelraum des RWU mit Einbauten 97 3.2.1 Druckverlust in den Mantelstutzen DpS 104 3.2.2 Druckverlust in einer Endzone DpQE 105 3.2.3 Druckverlust in der Querstromungszone DpQ 112 3.2.4 Druckverlust in einer Fensterzone DpF 117 3.2.5 Gesamtdruckverlust im Mantelraum 120 3.3 Ergebnis der stromungstechnischen Berechnungen 120 4 Uberlegungen zum konstruktiven Entwurf 125 4.1 Allgemeine Vorgehensweise 125 4.2 Berucksichtigung von Gestaltungsanforderungen 127 4.2.1 Funktionsgerechte Gestaltung des RWU 127 4.2.2 Werkstoffgerechte Gestaltung des RWU 128 4.2.3 Beanspruchungsgerechte Gestaltung des RWU 130 4.2.4 Fertigungsgerechte Gestaltung des RWU 131 4.2.5 Prufgerechte Gestaltung und Prufungen im Lebenslauf des RWU 134 4.2.6 Transport- und montagegerechte Gestaltung des RWU 135 4.2.7 Wartungs- und instandhaltungsgerechte Gestaltung des RWU 139 5 Konstruktive Aufgabenstellung 141 6 Rechnerische Nachweise fur die Apparateelemente 145 6.1 Grundlagen 145 6.2 Formelzeichen und Einheiten 147 6.3 Ermittlung von Berechnungswerten [6] 148 6.3.1 Berechnungsdruck p 148 6.3.2 Berechnungstemperatur #, T 149 6.3.3 Festigkeitskennwert K 149 6.3.4 Sicherheitsbeiwert S 149 6.3.5 Ausnutzung der zulassigen Berechnungsspannung in Fugeverbindungen, Faktor zur Berucksichtigung von Verschwachungen n 150 6.3.6 Zuschlage 150 6.3.6.1 Zuschlag zur Berucksichtigung der Wanddickenunterschreitung c1 150 6.3.6.2 Abnutzungszuschlag c2 151 6.4 Werkstoffauswahl 151 6.5 Berechnungsparameter 151 6.6 Berechnung der Apparateelemente 153 6.6.1 Zylindrische Wandung (Mantel) unter innerem Uberdruck 153 6.6.2 Gewolbte Boden unter innerem Uberdruck 156 6.6.3 Rohrbundelrohre 158 6.6.3.1 Bemessung auf inneren Uberdruck 158 6.6.3.2 Bemessung auf ausseren Uberdruck 159 6.6.4 Berechnung der Rohrboden 161 6.6.5 Bemessung der Flanschverbindungen 165 6.7 Stabilitatsberechnung 167 6.7.1 Lokale Lasteinleitung durch die Sattellager 168 6.7.1.1 Tragfahigkeitsnachweis fur den Zylinder 170 6.7.1.2 Nachweis des Sattellagers 172 6.7.2 Tragfahigkeitsnachweis fur die Tragosen und ihren Anschluss 172 6.7.3 Zusatzbelastungen durch Einzelkrafte 177 7 Konstruktion des RWU 181 7.1 Konstruktionszeichnung 181 7.2 Entwurfsprufung 181 8 Fertigung des Rohrbundel-Warmeubertragers 185 8.1 Wesentliche Einzelteile zur RWU-Fertigung 186 8.1.1 Gewolbte Boden 186 8.1.2 Ebene Boden 190 8.1.3 Flanschverbindungen 197 8.1.4 Rohre 202 8.2 Wesentliche allgemeine Fertigungsschritte 203 8.2.1 Fertigung des Mantels 203 8.2.2 Verbindung Rohre/Rohrboden 205 8.2.2.1 Einschweissen der Rohre 206 8.2.2.2 Einwalzen der Rohre 212 8.2.2.3 Hydraulisches Aufweiten der Rohre 216 8.2.2.4 Verbindung Rohr/Rohrboden durch Kombination verschiedener Befestigungsarten 217 8.3 Schlussprufung und Druckprufung 219 8.3.1 Schlussprufung 219 8.3.2 Druckprufung 220 8.4 Oberflachensauberkeit und Oberflachenschutz 220 8.5 Korrosionsschutzanstrich 224 8.6 Fertigungstechnologie des RWU DN 400 225 8.6.1 Fertigung der Ein- und Austrittshauben 225 8.6.2 Fertigung des Mantels 226 8.6.3 Fertigung des Rohrbundels 226 8.6.4 Zusammenbau 227 8.6.5 Abschlussarbeiten 227 9 Transport und Montage des RWU 229 9.1 Transport 229 9.2 Montage 231 10 Warmedammung 233 10.1 Allgemeine Aussagen 233 10.2 Dammung als Beruhrungsschutz fur den RWU DN 400 238 11 Instandsetzung von Rohrbundel-Warmeubertragern Schadensbehebung durch Reinigung 241 11.1 Allgemeines 241 11.2 Logistische Vorleistungen fur die mechanische Reinigung von RWU 243 11.3 Mechanische Reinigung von RWU 248 11.3.1 Hochdruckwasserstrahlreinigung 249 11.3.2 Hochdruckreinigung unter Einsatz entsprechender Reinigungskorper 254 11.3.3 Reinigungsverfahren mit rotierenden Werkzeugen 262 11.4 Chemische Reinigung von RWU 262 11.4.1 Allgemeines 262 11.4.2 Anwendung auf den RWU DN 400 263 11.5 Thermische Reinigung 266 11.6 Trockeneisreinigung 267 11.7 In-situ-Reinigung von RWU 270 12 Instandsetzung von Rohrbundel-Warmeubertragern Schadensbehebung durch Verstopfen, Rohraustausch oder Neuberohrung 273 12.1 Allgemeines 273 12.2 Schaden an Rohrbundel-Warmeubertragern und Schadensbehebung 273 12.2.1 Einsetzen von Stopfen 276 12.2.2 Ersatz einzelner Rohre 281 12.2.3 Neuberohrung 284 12.2.4 Sanierung von Rohrboden 288 Anhang 1 Bezeichnungen und Begriffe fur Werkstoffe Kurzzeichen in Werkstoffbezeichnungen 293 Anhang 2 Zusammenstellung der Prufbescheinigungen nach EN 1024:2004 (D) 295 Anhang 3 Kennwerte fur die Bemessung der Rohre nach DIN EN 10 216-1, und DIN EN 10 217-1 (AD 2000-Merkblatt W 4 Tafel A 2) 297 Anhang 4 Kennwerte fur Flacherzeugnisse nach DIN EN 10 028-2, Mindestwerte der Dehngrenze Rp0,2 bei erhohten Temperaturen 299 Anhang 5 Verschwachungsbeiwert vA bei sA=Di 0,01 AD 2000-Merkblatt B 9 301 Anhang 6 Verschwachungsbeiwert vA bei sA=Di 0,05 AD 2000-Merkblatt B 9 303 Anhang 7 Verschwachungsbeiwert vA fur sA= Di 2 0,10 AD 2000-Merkblatt B 9 305 Anhang 8 Berechnungsbeiwerte b fur gewolbte Boden in Klopperform nachAD 2000-Merkblatt B 3 307 Anhang 9 Einsatzgrenzen fur Stahlflansche nach DIN EN 1092-1 309 Anhang 10 Diagramme zur Ermittlung der Beiwerte K fur Tragosen nach TGL 32903/17 [47] und RKF BR A 62 [48] 311 Schlussbetrachtung 313 Index 315

Product Details

  • ISBN13: 9783527333042
  • Format: Paperback
  • Number Of Pages: 334
  • ID: 9783527333042
  • weight: 718
  • ISBN10: 3527333045
  • language of text: German

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