Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

Промышленность, производство->Реферат
Общими задачами автоматизации производства являются повышение эффективности труда, улучшение качества выпускаемой продукции, создание условий для опти...полностью>>
Промышленность, производство->Курсовая работа
Природный газ это заслуженно один из самых эффективных источников энергии. При сравнении с другими видами топлива и сырья у него есть множество преиму...полностью>>
Промышленность, производство->Книга
Жизнь современного человека немыслима без использования промышленных изделий. В быту, на работе при перемещении и защите человек использует изделия ра...полностью>>
Промышленность, производство->Реферат
Двигатели внутреннего сгорания (ДВС), на сегодняшний день, являются основными потребителями топлив нефтяного происхождения. По причине постоянного уве...полностью>>

Главная > Курсовая работа >Промышленность, производство

Сохрани ссылку в одной из сетей:

2.1.7 Расчет уточнённой поверхности теплопередачи

Определяем уточненную поверхность теплопередачи F,м2:


(23)

235 м2.

F принимаем равной 315 м2

По ГОСТ 11987 – 81 выбираем выпарной аппарат со следующими характеристиками:

Номинальная поверхность теплообмена F 315 м2

Диаметр труб d 38 х 2 мм

Высота труб Н 4000 мм

Диаметр греющей камеры dк 1600 мм

Диаметр сепаратора dс 3600 мм

Диаметр циркуляционной трубы dц 1000 мм

Общая высота аппарата На 15000 мм

Масса аппарата Ма 21000 кг

2.2 Расчет вспомогательного оборудования

2.2.1 Расчет барометрического конденсатора

Для создания вакуума в выпарных установках применяют конденсаторы смешения с барометрической трубой. В качестве охлаждающего агента используют воду, которая подается в конденсатор чаще всего при температуре окружающей среды (около 20оС). Смесь охлаждающей воды и конденсата выливается из конденсатора по барометрической трубе. Для поддержания постоянства вакуума в системе из конденсатора с помощью вакуум-насоса откачивают неконденсирующиеся газы.

2.2.1.1 Определение расхода охлаждающей воды

Расход охлаждающей воды Gв определяем из теплового баланса конденсатора:

, где (24)

Iбк – энтальпия паров в барометрическом конденсаторе, Дж/кг;

tн – начальная температура охлаждающей воды, оС;

tк – конечная температура смеси воды и конденсата, оС;

св – теплоемкость воды, Дж/(кг град).

Разность температур между паром и жидкостью на выходе из конденсатора должна быть 3-5 град. Поэтому конечную температуру воды tк на выходе из конденсатора принимают на 3-5 град ниже температуры конденсации паров.

Тогда

2.2.1.2 Расчет диаметра барометрического конденсатора

Диаметр барометрического конденсатора dбк определяется из уравнения расхода:

,

где (25)

 - плотность паров, кг/м3;

v – скорость паров, м/с.

При остаточном давлении в конденсаторе порядка 10000 Па скорость паров можно принять в интервале 15 – 25 м/с. Таким образом

По нормалям НИИХИММАШа [2] подбираем конденсатор диаметром, равным расчетному или ближайшему большему. В нашем случае это конденсатор диаметром 1000 мм.

2.2.1.3 Расчет высоты барометрической трубы

Внутренний диаметр барометрической трубы равен dбт = 200 мм. Скорость воды в барометрической трубе равна:


(26)

Высоту барометрической трубы определим по уравнению:

,

где (27)

В – вакуум в барометрическом конденсаторе, Па;

 – сумма коэффициентов местных сопротивлений;

 – коэффициент трения в барометрической трубе;

Нбт, dбт – высота и диаметр барометрической трубы, м;

0,5 – запас высоты на возможное изменение барометрического конденсатора, м.

(28)

(29)

Коэффициент трения  зависит от режима течения жидкости. Определим режим течения воды в барометрической трубе:

(30)

Для гладких труб при Re = 510769,2 коэффициент трения  = 0,0128

Отсюда находим

2.2.2 Расчет производительности вакуум-насоса

Производительность вакуум-насоса Gвозд определяется количеством газа (воздуха), который необходимо удалять из барометрического конденсатора.

,

где (31)

0.000025 – количество газа, выделяющегося из 1 кг воды;

0.01 – количество газа, подсасываемого в конденсатор через неплотности, на 1 кг паров.

Тогда

Объемна производительность вакуум-насоса равна:

, где (32)

R – универсальная газовая постоянная, Дж/(кмоль К);

Мвозд – молекулярная масса воздуха, кг/кмоль;

Рвозд – парциальное давление сухого воздуха в барометрическом конденсаторе, Па.

Температуру и давление воздуха рассчитаем по уравнениям:

(33)

(34)

Тогда

На основании рассчитанных выше данных подбираем вакуум-насос типа ВВН-12 мощностью на валу N=20 кВт.

2.2.3 Расчет теплообменного аппарата для подогрева исходного раствора до температуры кипения

Условие: рассчитать теплообменный аппарат (кожухотрубчатый горизонтальный) для нагрева 4 кг/с водного раствора (Хн = 12%) Са(NO3) 2 от 25 до 77,8 оС. Принимаю абсолютное давление греющего пара. Принимаю, что раствор в трубном пространстве течет в турбулентном режиме.

Кожухотрубчатые подогреватели предназначены для конденсации паров в межтрубном пространстве, а также для подогревания жидкостей за счет теплоты конденсации пара. В качестве теплоносителя используется насыщенный водяной пар давлением Рг п = 0,104 МПа. Удельная теплота конденсации , температура греющего пара tг.п. = 101,18 оС

Тепловой поток, принимаемый исходной смесью и ,соответственно, отдаваемый насыщенным водяным паром:

(35)

Расход насыщенного водяного пара:

(36)

Средняя разность температур теплоносителей:

(37)

Ориентировочно определяю максимальную величину площади поверхности теплообмена. По табл.4.8 /3/ минимальное значение коэффициента теплопередачи для случая теплообмена от конденсирующегося водяного пара к воде Кмин = 800 Вт/(м2 К). При этом

(38)

Задаваясь Re=15000 определим соотношение n\z для подогревателя из труб мм.

n\z = 4*G1/π*μ*d* Re, (39)

где n – число труб;

z – число ходов потрубному пространству;

μ=0,00038 Па·с;

n\z = 4*4/3,14*0,00038*15000*0,016=55

Уточненный расчет поверхности теплопередачи:

Наиболее близкое к заданному значению у подогревателя: D=325 мм, dтр =мм, число ходов 2, число труб 90. Тогда n\z = 45

Наиболее близкую поверхность имеет аппарат:

L=4 м2 F=22,5 м2

Действительное число Re считается по формуле:

Re=4* G1 * z /π*μ*d* n (40)

Re=4*4*2/3,14*0,00038*0,016*90=18624

Коэффициент теплоотдачи к раствору определим пренебрегая поправкой Pr=4, при t = 45º

(41)

Коэффициент теплоотдачи от пара определим по уравнению

(42)

Принимаю проводимость загрязнений со стороны греющего пара , со стороны раствора . Коэффициент теплопроводности стали . Тогда

(43)

Коэффициент теплопередачи:

(44)

Расчетная площадь поверхности теплообмена:

(45)

Запас площади поверхности теплообмена:

Гидравлическое сопротивление в трубном пространстве рассчитываем по формуле:

p= z*L*λ*ω²*ρ/2*d+(2,5(z-1)+2*z)* ω²*ρ/2+3* ω²*ρ/2 (46)

Скорость 12٪ Са(NO3) 2 рассчитывается по формуле:

ω=4*G1*z/π*d²*n*ρ (47)

ω =4*4*2/3,14*0,016² *90*1095=0,4 кг/с

Коэффициент трения в трубах рассчитывается по формуле:

λ=025*(lg(e/3,7+(6,81/Re)ª))-² (48)

где е=0,0002/0,016 =0,00125

Тогда λ=0,25*(lg(0,00125/3,7+(6,81/18624)ª))-² =0,0289

Скорость раствора в штуцерах рассчитывается по формуле:

ω=4*G1/π*d²*ρ (49)

ω=4*4/3,14*0,15²*1095= 0,21 кг/с

Гидравлическое сопротивление в трубном пространстве:

p= 2*4*0,0289*0,4²*1095/0,016*2+(2,5(2-1)+2*2)* 0,4²*1095/2+3* 0,21²*1095/2 =5681Па

Заключение

В результате проведенных расчетов спроектирована однокорпусная выпарная установка для упаривания раствора Са(NO3) 2 производительностью 4 кг/ч. В результате вычислений выяснено, что для осуществления процесса необходим аппарат с поверхностью теплопередачи 315 м2.

Также произведен подбор вспомогательного оборудования:

1.барометрический конденсатор

Таблица 1

Внутренний диаметр конденсатора dбк

1000 мм

Скорость воды в барометрической трубе vв

1,26 м/с

Расход охлаждающей воды Gв

36,73 кг/с

Внутренний диаметр барометрической трубы равен dбт

200 мм

Высота барометрической трубы Нбт

7,65

2.вакуум-насос

Таблица 2

Типоразмер

Остаточное давление, мм рт. ст.

Производительность, м3/мин

Мощность на валу, кВт

ВВН-12

23

12

20

3.двуходовой кожухотрубчатый теплообменник

Таблица 3

Поверхность теплообмена

F, м2

Внутренний диаметр кожуха D, мм

Число труб n

Длина труб L, м

22,5

325

90

4,0

Список использованных источников

  1. Гельперин Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии.В 2-х кн.-М.:Химия, 1981.

  2. Зайцев И.Д., Асеев Т.Т. Физико-химические свойства бинарных и многокомпонентных растворов неорганических веществ.- М.:Химия, 1988.

  3. Калишук Д.Г., Протасов С.К., Марков В.А. Процессы и аппараты химической технологии. Методические указания к курсовому проектированию по одноименной дисциплине для студ. очного и заочного обучения. – Мн.:Ротапринт БГТУ, 1992.

  4. Калішук Дз.Р. Працэсы і апараты хімічнай тэхналогіі. Метадычныя ўказанні да курсавой работы па аднайменнай дысцыпліне для студэнтаў вочнай і завочнай форм навучання спец. Э.01.03.00. – Мн.:БДТУ, 1998.

  5. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии.-М.:Химия, 1973.

  1. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию/ Под ред. Ю.И.Дытнерского.-М.:Химия, 1991.

  2. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Учебное пособие для вузов/Под ред. чл.-корр. АН СССР П.Г. Романкова.- 10-е изд., перераб. и доп.- Л.:Химия, 1987. - 576 с., ил.

  3. Плановский А.Н., Николаев П.Н. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии: Учебник для вузов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: химия, 1987. - 496 с.



Загрузить файл

Похожие страницы:

  1. Получение гидроксида натрия каустификацией содового раствора

    Учебное пособие >> Химия
    ... выпаривании щелочных растворов ... кальция – гашеную известь. Водные растворы ... расчетов оформить в табл. 3 Таблица 3 Расчет концентрации исходного раствора гидроксида кальция ... установка Лабораторная установка для каустификации содового раствора, ... нитратом ...
  2. Проект реконструкции цеха производства парамолибдата аммония с переработкой отходов

    Реферат >> Промышленность, производство
    ... кальция провести инверсию раствора молибдата натрия в раствор ... выпарной установки. Для охлаждения ... работа установки Концентрирование раствора сульфата и нитрата аммония ... выпаривании водных растворов солей К1 : К2 : К3 = 1:0,58:0,34. На основании таких расчетов ...
  3. Извлечение никеля из различных процессов в гальваностегии

    Курсовая работа >> Экология
    ... взамен установки расходомеров, ... основе вакуумного выпаривания. Для оптимального ... меди и карбоната кальция. Глава 4. ... раствора направляют в резервуар 12 для обработки водным раствором гидроксида ... при расчете их ... Загрязнение электролита нитратами. Плохой контакт ...
  4. Очистка условно-чистых стоков на моделях по разработанной технологии

    Дипломная работа >> Экология
    ... диолиз, эвапорация, выпаривание, испарение, кристаллизация, ... . В двухкамерных установках, состоящих из ... расчетом, чтобы содержание в нем ионов кальция ... титровании хлоридов раствором нитрата ртути ... Для дегазации используется реакция зарина с водными растворами ...
  5. Экология и безопасность жизнедеятельности (1)

    Реферат >> Экология
    ... азотной кислоты - нитраты. Нитраты усваиваются корнями растений ... вод. а) Дистилляция (выпаривание) – хорошо освоенный и ... осветительной установки. Для расчета искусственного ... водные растворы некоторых солей, например, бикарбоната натрия, хлористого кальция ...

Хочу больше похожих работ...

Generated in 0.0018858909606934