Банк рефератов содержит более 364 тысяч рефератов, курсовых и дипломных работ, шпаргалок и докладов по различным дисциплинам: истории, психологии, экономике, менеджменту, философии, праву, экологии. А также изложения, сочинения по литературе, отчеты по практике, топики по английскому.
Полнотекстовый поиск
Всего работ:
364150
Теги названий
Разделы
Авиация и космонавтика (304)
Административное право (123)
Арбитражный процесс (23)
Архитектура (113)
Астрология (4)
Астрономия (4814)
Банковское дело (5227)
Безопасность жизнедеятельности (2616)
Биографии (3423)
Биология (4214)
Биология и химия (1518)
Биржевое дело (68)
Ботаника и сельское хоз-во (2836)
Бухгалтерский учет и аудит (8269)
Валютные отношения (50)
Ветеринария (50)
Военная кафедра (762)
ГДЗ (2)
География (5275)
Геодезия (30)
Геология (1222)
Геополитика (43)
Государство и право (20403)
Гражданское право и процесс (465)
Делопроизводство (19)
Деньги и кредит (108)
ЕГЭ (173)
Естествознание (96)
Журналистика (899)
ЗНО (54)
Зоология (34)
Издательское дело и полиграфия (476)
Инвестиции (106)
Иностранный язык (62792)
Информатика (3562)
Информатика, программирование (6444)
Исторические личности (2165)
История (21320)
История техники (766)
Кибернетика (64)
Коммуникации и связь (3145)
Компьютерные науки (60)
Косметология (17)
Краеведение и этнография (588)
Краткое содержание произведений (1000)
Криминалистика (106)
Криминология (48)
Криптология (3)
Кулинария (1167)
Культура и искусство (8485)
Культурология (537)
Литература : зарубежная (2044)
Литература и русский язык (11657)
Логика (532)
Логистика (21)
Маркетинг (7985)
Математика (3721)
Медицина, здоровье (10549)
Медицинские науки (88)
Международное публичное право (58)
Международное частное право (36)
Международные отношения (2257)
Менеджмент (12491)
Металлургия (91)
Москвоведение (797)
Музыка (1338)
Муниципальное право (24)
Налоги, налогообложение (214)
Наука и техника (1141)
Начертательная геометрия (3)
Оккультизм и уфология (8)
Остальные рефераты (21697)
Педагогика (7850)
Политология (3801)
Право (682)
Право, юриспруденция (2881)
Предпринимательство (475)
Прикладные науки (1)
Промышленность, производство (7100)
Психология (8694)
психология, педагогика (4121)
Радиоэлектроника (443)
Реклама (952)
Религия и мифология (2967)
Риторика (23)
Сексология (748)
Социология (4876)
Статистика (95)
Страхование (107)
Строительные науки (7)
Строительство (2004)
Схемотехника (15)
Таможенная система (663)
Теория государства и права (240)
Теория организации (39)
Теплотехника (25)
Технология (624)
Товароведение (16)
Транспорт (2652)
Трудовое право (136)
Туризм (90)
Уголовное право и процесс (406)
Управление (95)
Управленческие науки (24)
Физика (3463)
Физкультура и спорт (4482)
Философия (7216)
Финансовые науки (4592)
Финансы (5386)
Фотография (3)
Химия (2244)
Хозяйственное право (23)
Цифровые устройства (29)
Экологическое право (35)
Экология (4517)
Экономика (20645)
Экономико-математическое моделирование (666)
Экономическая география (119)
Экономическая теория (2573)
Этика (889)
Юриспруденция (288)
Языковедение (148)
Языкознание, филология (1140)

Курсовая работа: Расчет трехкорпусной выпарной установки непрерывного действия

Название: Расчет трехкорпусной выпарной установки непрерывного действия
Раздел: Промышленность, производство
Тип: курсовая работа Добавлен 04:37:09 22 декабря 2010 Похожие работы
Просмотров: 12887 Комментариев: 3 Оценило: 4 человек Средний балл: 4.8 Оценка: неизвестно     Скачать

Министерство образования и науки Украины

Национальный Технический Университет

«Харьковский Политехнический Институт»

Кафедра Общей химической технологии, процессов и аппаратов

Курсовой проект

Тема проекта:

Расчет трехкорпусной выпарной установки непрерывного действия

Проектировал студент

Шорин В. В..

гр. Н-48

Руководитель проекта

Новикова Г. С.

Харьков 2010 г.

Введение

Технологическая схема выпарной установки

В химической промышленности для концентрирования растворов нелетучих и мало летучих веществ широко применяется процесс выпаривания. Наиболее целесообразно для этого использовать многокорпусные выпарные установки непрерывного действия (МВУ). МВУ состоят из нескольких корпусов, в которых вторичный пар предыдущего корпуса используется в качестве греющего пара для последующего корпуса. В этих установках первичным паром обогревается только первый корпус. В многокорпусных выпарных установках достигается значительная экономия греющего пара по сравнению с однокорпусными установками той же производительности.

Принципиальная технологическая схема трехкорпусной вакуум-выпарной установки непрерывного действия представлена на рис.1.1.

Исходный раствор подается из емкости 1 центробежным насосом 2 через теплообменник 3 в первый корпус выпарной установки 4 . В теплообменнике 3 исходный раствор нагревается до температуры близкой к температуре кипения раствора в первом корпусе выпарной установки.

Первый корпус установки обогревается свежим (первичным) паром. Вторичный пар, образующийся при кипении раствора в первом корпусе, направляется в качестве греющего пара во второй корпус 5 ; сюда же поступает частично сконцентрированный раствор из первого корпуса. Аналогично упаренный раствор из второго корпуса подается в третий корпус 6 , обогреваемый вторичным паром второго корпуса. Упаренный до конечной концентрации в третьем корпусе готовый продукт поступает из него в емкость 10 . По мере прохождения из корпуса в корпус давление и температура пара понижаются, и из последнего (третьего) корпуса пар с низким давлением отводится в барометрический конденсатор смешения 7 , в котором при конденсации пара создается вакуум. Раствор и вторичный пар перемещаются из корпуса в корпус самотеком благодаря общему перепаду давления, возникающего в результате избыточного давления в первом корпусе и вакуума в последнем. Воздух и неконденсирующиеся газы, поступающие в установку с охлаждающей водой (в конденсаторе) и через неплотности трубопроводов, отсасываются через ловушку 8 вакуум-насосом.

Смесь охлаждающей воды и конденсата сливается самотеком через барометрическую трубу в бак-гидрозатвор 9 .Конденсат греющих паров из выпарных аппаратов и теплообменника выводится с помощью конденсатоотводчиков.

Выбор выпарных аппаратов

Конструкция выпарного аппарата должна удовлетворять ряду общих требований, к числу которых относятся: высокая производительность и интенсивность теплопередачи при возможно меньших объеме аппарата и расходе металла на его изготовление, простота устройства, надежность в эксплуатации, легкость чистки поверхности теплообмена, осмотра и ремонта.

Вместе с тем выбор конструкции и материала выпарного аппарата определяется в каждом конкретном случае физико-химическими свойствами раствора.

Для выпаривания растворов небольшой вязкости (до 8 мПа∙с) без образования кристаллов, чаще всего используют выпарные аппараты с естественной циркуляцией. Высоковязкие и кристаллизующиеся растворы выпаривают в аппаратах с принудительной циркуляцией.

Растворы чувствительные к повышенным температурам рекомендуется выпаривать в роторно-пленочных выпарных аппаратах, а растворы склонные к пенообразованию – в прямоточных аппаратах с восходящей пленкой.

Типы и основные размеры выпарных аппаратов представлены в ГОСТ 11987–81, и каталогах УКРНИИХИММАШа [11,12].

Задание на расчет выпарной установки

Цель расчета выпарной установки – расчет материальных потоков, затрат тепла и энергии, размеров основного аппарата, расчет и выбор вспомогательного оборудования, входящего в технологическую схему установки.

Задание на курсовое проектирование

Рассчитать и спроектировать трехкорпусную выпарную установку непрерывного действия для концентрирования водного раствора по следующим данным:

1. Производительность установки по исходному раствору –8000 кг/ч;

2. Концентрация раствора: начальная – 5% масс.; конечная – 15 % масс.;

3. Давление греющего пара –Р=0,4 МПа;

4. Давление в барометрическом конденсаторе –,Р=0,0147 МПа;

5. Раствор подается в первый корпус подогретым до температуры кипения;

6. Схема выпаривания - прямоточная; циркуляция естественная


1. Определение поверхности теплопередачи выпарных аппаратов

Технологический расчёт выпарных аппаратов заключается в определении поверхности теплопередачи. Поверхность теплопередачи выпарного аппарата определяется по основному уравнению теплопередачи

, (1.1)

где – поверхность теплопередачи, м2 ;

– тепловая нагрузка, Вт;

– коэффициент теплопередачи, Вт/(м2 ∙К);

– полезная разность температур, К.

Для определения тепловых нагрузок, коэффициентов теплопередачи и полезных разностей температур необходимо знать распределение упариваемой воды, концентрации растворов по корпусам и их температуры кипения. Первоначально определим эти величины по материальному балансу, в дальнейшем уточним их по тепловому балансу.

1.1 Расчёт концентраций выпариваемого раствора

Производительность установки по выпариваемой воде определяем по формуле:

, (1.2)

где – производительность по выпаренной воде, кг/с;

– производительность по исходному раствору, кг/с;

– соответственно начальная и конечная концентрация раствора, масс. доли,

кг/с.

На основании практических данных принимаем, что выпариваемая вода распределяется между корпусами в соотношении

Тогда:

Проверка:

W 1 + W 2 + W 3 = W =0,45+0,49+0,54=1,76 кг/с.

Рассчитываем концентрации растворов в корпусах:


Концентрация раствора в третьем корпусе соответствует заданной концентрации упаренного раствора .

1.2 Определение температур кипения раствора

Температура кипения раствора в корпусе определяетсякак сумма температур греющего пара последующего корпуса и температурныхпотерь

, (1.3)

где – соответственно температурная, гидростатическая и гидравлическая депрессии, К.

Для определения температур греющего пара примем, что перепад давлений в установке ∆P распределяется между корпусами поровну:

, (1.4)

где P Г1 – давление греющего пара в первом корпусе, МПа;

P бк – давление в барометрическом конденсаторе, МПа.

Тогда давление греющих паров, МПа, в корпусах составляет:

P Г1 =0,4МПа

P Г2 = P Г1 – ∆P = 0,4 – 0,1284 = 0,2716 МПа

P Г3 = P Г2 – ∆P = 0,2716 – 0,1284 = 0,1432 МПа

P бк = P Г3 – ∆P = 0,1432 – 0,1284 = 0,0148 МПа


По давлению греющего пара находим его температуру и теплоту парообразования (табл. 2.1) по корпусам.

Таблица 1.1 – Температуры и теплоты парообразования

Давление, МПа Температура, ºС Теплота парообразования, кДж/кг
P Г1 =0,4 t Г1 =143,6 r Г1 =2139
P Г2 =0,2716 t Г2 =129,78 r Г2 =2180
P Г3 =0,1432 t Г3 =110,4 r Г3 =2234
P бк =0,0148 t бк =53,71 r бк =2372,3

1.2.1 Определение температурных потерь

Температурные потери в выпарном аппарате обусловлены температурной , гидростатической и гидродинамической депрессиями.

а) Гидродинамическая депрессия вызвана потерей давления пара на преодоление гидравлических сопротивлений трения и местных сопротивлений паропроводов при переходе из корпуса в корпус. Обычно в расчётах принимают = 1,0 – 1,5 ºС на корпус. Примем = 1 ºС, тогда температуры вторичных паров в корпусах равны:

t вп1 = t Г2 + = 129,78+1=130,78 ºС

t вп2 = t Г3 + = 110,4+1=111,4С

t вп3 = t бк + =53,71+1=54,71 ºС

Сумма гидродинамических депрессий:

ºС


По температурам вторичных паров определим их давления и теплоты парообразования (табл. 2.2).

Таблица 1.2 – Давления и теплоты парообразования

Температура,ºС Давление, МПа Теплота парообразования, кДж/кг
tвп1=130,78 Pвп1=0,2787 rвп1=2177
tвп2=111,4 Pвп2=0,1504 rвп2=2230
tвп3=54,71 Pвп3=0,0155 rвп3=2367

б) Гидростатическая депрессия обусловливается наличием гидростатического эффекта, заключающегося в том, что вследствие гидростатического давления столба жидкости в трубах выпарного аппарата температура кипения раствора по высоте труб неодинакова. Величина не может быть точно рассчитана ввиду того, что раствор в трубах находится в движении, причем величина зависит от интенсивности циркуляции и изменяющейся плотности парожидкостной эмульсии, заполняющей большую часть высоты кипятильных труб. Приблизительно расчет возможен на основе определения температуры кипения в среднем поперечном сечении кипятильных труб. Величина определяется как разность температуры кипения в среднем слое труб и температуры вторичного пара ():

(1.5)

Для того, чтобы определить нужно найти давление в среднем слое (P ср ) и по этому давлению определить температуру в среднем слое (по таблице свойств насыщенного водяного пара). Плотность парожидкостной эмульсии в трубах при пузырьковом режиме кипения принимается равной половине плотности раствора. Плотность раствора (при 100 °С) определяется в зависимости от концентрации раствора в корпусе.

Давление в среднем сечении кипятильных труб (в МПа) равно сумме давлений вторичного пара в корпусе и гидростатического давления столба жидкости (∆P ср ) в этом сечении трубы длиной H :

P ср = P вп + ∆ P ср = P вп +

Для выбора значения H нужно ориентировочно определить поверхность теплопередачи выпарного аппарата. При кипении водных растворов можно принять удельную тепловую нагрузку аппаратов с естественной циркуляцией q = 10000 ÷ 30000 Вт/м2 .Примем q = 10000 Вт/м2 . Тогда поверхность теплопередачи первого корпуса ориентировочно будет равна:

По ГОСТ 11987—81 для выпарного аппарата с естественной циркуляцией и вынесенной греющей камерой ближайшая будет поверхность – 63 м2 при диаметре труб 38x2 мми длине труб Н = 4000 мм.

Давления в среднем слое кипятильных труб корпусовравны:

P 1ср = P вп1 + МПа

P 2ср = P вп2 + МПа

P 3ср = P вп3 + МПа


Этим давлениям соответствуют следующие температуры кипения и теплоты парообразования (табл. 1.3):

Таблица1.3 – Температуры кипения и теплоты парообразования

Давление, МПа Температура,ºС Теплота парообразования, кДж/кг
P 1ср = 0,2872 t 1ср =131,9 r 1ср =2173,5
P 2ср = 0,1611 t 2ср =113,4 r 2ср =2225
P 3ср = 0,0268 t 3ср =62,3 r 3ср =2374

Определяем гидростатическую депрессию по корпусам

Сумма гидростатических депрессий составляет:

в) Температурная депрессия определяется по уравнению:

, (1.6)

где Т ср =(t ср + 273), К;

– температурная депрессия при атмосферном давлении, ºС;

– теплота парообразования вторичного пара, кДж/кг.

Определяется величина как разность между температурами кипения раствора и чистого растворителя (воды) при атмосферном давлении. Температуры кипения раствора при атмосферном давлении в зависимости от концентрации даны в справочной литературе.

Находим значение по корпусам:

ºС

ºС

ºС

Сумма температурных депрессий равна:

Тогда температуры кипения растворов по корпусам равны:

ºС

ºС

ºС

1.3 Расчёт полезной разности температур

Необходимым условием передачи тепла в каждом корпусе является наличие некоторой полезной разности температур греющего пара и кипящего раствора.

Полезные разности температур по корпусам равны:

ºС

ºС

ºС

Общая полезная разность температур:

ºС

Проверим общую полезную разность температур:

1.4 Определение тепловых нагрузок

Расход греющего пара в первом корпусе, производительность каждого корпуса по выпариваемой воде и тепловые нагрузки по корпусам определяются путем совместного решения уравнений тепловых балансов по корпусам и уравнениями баланса по воде для всей установки:

(1.7)

, а , то

(1.8)

(1.9)

(1.10)

W = W 1 + W 2 + W 3 , (1.11)

гдеD – расход греющего пара в первом корпусе, кг/с;

Н, h – энтальпия пара и конденсата, соответственно, Дж/кг;

1,03, 1,02, 1,01 – коэффициенты, учитывающие 3;2;1 % потерь тепла в окружающую среду по корпусам, соответственно (потери тепла обычно принимают в размере 2 ÷ 6% от тепловой нагрузки аппарата);

C – удельная теплоемкость, Дж/кг∙К;

– теплота концентрирования по корпусам. Величинами пренебрегаем, поскольку эти величины значительно меньше принятых потерь тепла;

t н – температура кипения исходного раствора, подаваемого в первый корпус,

– температура кипения в i -ом корпусе.

,

где – температурная депрессия для исходного раствора;

с н , с 1 , с 2 – теплоёмкость растворов при концентрациях , кДж/(кг×К)

Теплоёмкость (в кДж/(кг×К)) разбавленных водных растворов ( < 20%) рассчитывается по формуле:

(1.12)

Подставим известные значения в уравнения.

W = 1,48 = W 1 + W 2 + W 3

1,48 = + +

Oтсюда :D = 0,2286 кг/с.

Тогда:

W 1 = 0,954×0,2286 – 0,0141 = 0,204 кг/с

W 2 = 0,875×0,2286 + 0,58 = 0,78 кг/с

W 3 = 0,7001×0,2286 + 0,336 = 0,496 кг/с

Проверка

W = W 1 + W 2 + W 3 = 0,204+0,78+0,496= 1,48 кг/с

Определим тепловые нагрузки, кВт

Q 1 = D ∙2139 = 0,2286∙2139=488,98

Q 2 = W 1 ∙2180 = 0,204∙2180=444,72

Q 3 = W 2 ∙2234 =0,78∙2234= 1742,52

Полученные данные сводим в табл.1.4.


Таблица 1.4 – Параметры растворов и паров по корпусам

Параметр Корпус
1 2 3
Производительность по испаряемой воде W ,кг/с 0,204 0,78 0,496
Концентрация растворов x , % 6,5 8,7 15
Температура греющих паров t Г , ºC 143,6 129,78 110,4
Температура кипения раствора t к ,ºC 133,37 115,19 64,8
Полезная разность температур ∆t п , ºC 10,23 14,59 45,6
Тепловая нагрузка Q , кВт 488,98 444,72 1742,52

1.5 Расчет коэффициентов теплопередачи

Коэффициент теплопередачи рассчитываем, исходя из того, что при установившемся процессе передачи тепла справедливо равенство:

(1.13)

Коэффициент теплопередачи К в [Вт/(м2 К)] можно рассчитать по уравнению:

, (1.14)

где q – удельная тепловая нагрузка, Вт/м2 ; q = Q /F ;

и – коэффициенты теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке и от стенки к кипящему раствору соответственно, Вт/(м2 ∙К);

– сумма термических сопротивлений стенки загрязнений и накипи, (м2 ∙К/Вт);

– разность температур между греющим паром и стенкой со стороны пара в первом корпусе, ºС;

– перепад температур на стенке, ºС;

– разность между температурой стенки со стороны раствора и температурой кипения раствора, °С.

Коэффициент теплоотдачи рассчитываем по уравнению:

, (1.15)

где – теплота конденсации греющего пара, Дж/кг;

– разность температур конденсата пара и стенки, ºС;

– соответственно плотность, кг/м3 , теплопроводностьВт/(м∙К)и вязкость конденсата, Па∙с, при средней температуре плёнки:

Первоначально принимаем

ºС.

Значения физических величин конденсата берём при t пл = 142,85ºС.

Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящему раствору в условиях его естественной циркуляции для пузырькового режима в вертикальных трубах равен:

, (2.16)

где – плотность греющего пара в первом корпусе, – плотность пара при атмосферном давлении; – соответственно, теплопроводность, поверхностное натяжение, теплоемкость и вязкость раствора в первом корпусе.

Значения величин, характеризующих свойства растворов NaOH , представлены в таблице 1.5.

Параметр Корпус
1 2 3
Плотность раствора, , кг/м3 1012,88 1031,88 1088,22
Вязкость раствора, 1,151 1,2258 1,51
Теплопроводность раствора, 0,5912 0,5886 0,5815
Поверхностное натяжение, 73,4 74,28 77,0
Теплоёмкость раствора, 3923 3831

Проверим правильность первого приближения по равенству удельных тепловых нагрузок:

Как видим

Для второго приближения примем

Очевидно, что

Для определения строим графическую зависимость тепловой нагрузки q от разности температур между паром и стенкой (см. рис. 1.1) и определяем = 1,1 ºС.

Проверка:

Как видим

Рассчитываем коэффициент теплопередачи К 1 в первом корпусе:

Коэффициент теплопередачи для второго корпуса К 2 и третьего К 3 можно рассчитывать так же , как и коэффициент К1 или с достаточной точностью воспользоваться соотношением коэффициентов , полученных из практики ведения процессов выпаривания .Эти соотношения варьируются в широких пределах:

К1 : К2 : К3 = 1 :(0,85 0,5) (0,7 0,3)

Поскольку – СaCl2 –соль, соотношение коэффициентов принимаем по верхним пределам.

К1 : К2 : К3 = 1 : 0,85: 0,7

К2 = К1 0,85 = 1096,5 0,85 =932

К3 = К1 0,7 = 767,55

1.7 Распределение полезной разности температур

Полезные разности температур в корпусах установки находим из условия равенства их поверхностей теплопередачи:


, (1.21)

где – общая полезная разность температур выпарной установки; – отношение тепловой нагрузки к коэффициенту теплопередачи в корпусе; i = 1,2,3 – номер корпуса.

Проверим общую полезную разность температур установки:

Поскольку рассчитаны величины тепловых нагрузок, коэффициентов теплопередачи и полезной разности температур по корпусам, следовательно, можно найти поверхность теплопередачи выпарных аппаратов:


Полученные значения поверхности теплопередачи сравниваем с определенной ранее ориентировочной поверхностью F ор =49 м2 . Различие незначительное. Значит, размеры выпарных аппаратов выбраны правильно.

По ГОСТ 11987 выбираем аппарат с поверхностью теплообменаF =63м2 и длиной труб Н = 4 м. Основные технические характеристики выпарного аппарата представлены в таблице 1.6.

Таблица 1.6 – Техническая характеристики выпарного аппарата.

F при диаметре трубы 38х2 и длине

Н = 4000мм

Диаметр

греющей камеры

D , мм

Диаметр сепаратораD с , мм Диаметр циркуляционной трубы D 2 , мм

Высота аппарата

Н а , мм

63 800 1600 500 15500

1.8 Определение толщины тепловой изоляции

Толщину тепловой изоляции находим из равенства удельных тепловых потоков через слой изоляции в окружающую среду:

, (1.22)

где – коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляции к воздуху, Вт/(м2 К) ;

– температура изоляции со стороны воздуха, ° С; Для аппаратов, работающих внутри помещения выбирают в пределах 35 ÷ 45 ºС, а для аппаратов, работающих на открытом воздухе в зимнее время – в интервале 0 ÷ 10 ºС.;

– температура изоляции со стороны аппарата, ºС (температуру t ст1 можно принимать равной температуре греющего пара, ввиду незначительного термического сопротивления стенки аппарата по сравнению с термическим сопротивлением слоя изоляции);

– температура окружающей среды (воздуха), ºС;

– коэффициент теплопроводности изоляционного материала, Вт/(мК).

В качестве изоляционного материала выбираем совелит, который содержит 85% магнезии и 15 % асбеста. Коэффициент теплопроводности совелита

Толщина тепловой изоляции для первого корпуса:

Такую же толщину тепловой изоляции принимаем для второго и третьего корпусов.

2. Расчет вспомогательного оборудования

2.1 Расчет барометрического конденсатора

Для создания вакуума в выпарных установках применяют конденсаторы смешения с барометрической трубой. В качество охлаждающего агента используют воду, которая подается в конденсатор чаще всего при температуре окружающей среды (около 20 ºС). Смесь охлаждающей воды и конденсата выходит из конденсатора по барометрической трубе. Для поддержания постоянного вакуума в системе вакуум-насос постоянно откачивает неконденсирующиеся газы.

2.1.1 Определение расхода охлаждающей воды

Расход охлаждающб ей воды G в (в кг/с) определяем из теплового баланса конденсатора:

, (2.1)

где – энтальпия пара в барометрическом компенсаторе, кДж/кг;

– теплоёмкость воды, кДж/(кг К);

С в =4190 кДЖ/(кгК);

- начальная температура охлаждающей воды, ºС;

tн = 1020 ºС

- конечная температура смеси воды и конденсата, ºС.

Разность температур между паром и жидкостью на выходе из конденсатора составляет 3 ÷ 5 град., поэтому конечную температуру воды принимают на 3 ÷ 5 град. ниже температуры конденсации паров:


ºС

Тогда

2.1.2 Расчет диаметра барометрического конденсатора

Диаметр барометрического конденсатора ‚ определяем из уравнения расхода

, (2.2)

где – плотность пара, кг/м3 выбираемая по давлению пара в конденсаторе P бк ;

– скорость пара, м/с, принимаемая в пределах 15 ÷ 25 м/с.

По нормалям НИИХИММАШа подбираем барометрический конденсатор диаметром d бк = 600 мм с диаметром трубы d бт = 150 мм.

2.1.3 Расчет высоты барометрической трубы

Скорость воды в барометрической трубе


Высота барометрической трубы

, (2.3)

где В вакуум в барометрическом конденсаторе, Па;

– сумма коэффициентов местных сопротивлений;

– коэффициент трения в барометрической трубе;

– высота и диаметр барометрической трубы, м;

0,5 – запас высоты на возможное изменение барометрического давления.

,

где – коэффициенты местных сопротивлений на входе в трубу и на выходе из неё.

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

где – вязкость воды, Па∙с, определяемая по номограмме при температуре воды t ср .

Для гладких труб при Re = 123250,


2.2 Расчёт производительности вакуум – насоса

Производительность вакуум-насоса G возд определяется количеством воздуха, который необходимо удалять из барометрического конденсатора:

, (2.4)

где 2,5∙10-5 – количество газа, выделяющегося из 1 кг воды; 0,01 – количество газа, подсасываемого в конденсатор через уплотнения на 1 кг паров. Тогда

Объёмная производительность вакуум-насоса

, (2.5)

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

M в – молекулярнаямассавоздуха, кг/кмоль;

t в – температура воздуха, ºС;

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

Температура воздуха

ºС


давление воздуха

, (2.6)

где Р п – давление сухого насыщенного пара при t в , Па. При температуре воздуха 27,07ºС, Р п = 0,038∙9,8∙104 Па.

.

Тогда

Зная объёмную производительность воздуха и остаточное давление в конденсаторе Р бк , по каталогу подбираем вакуум-насос типа ВВН – 3мощность на валу .

Удельный расход энергии на тонну упариваемой воды, ,

.

2.3 Определение поверхности теплопередачи подогревателя

Поверхность теплопередачи подогревателя (теплообменника) F п 2 определяем по основному уравнению теплопередачи:

, (2.7)


где – тепловая нагрузка подогревателя, Вт определяется из теплового баланса теплообменника: К п – коэффициент теплопередачи, Вт/(м К), К п = 120 ÷ 340;

– средняя разность температур между паром и раствором, ºС;

– количество начального раствора, кг/с, и его теплоёмкость, Дж/(кг∙К);

– начальная температура исходного раствора, ºС;

– температура раствора на выходе из теплообменника, ºС, равная температуре с которой раствор входит в первый корпус.

t = 143,6ºС пар t = 143,6ºС

t = 20ºС раствор t = 129,9ºС

Так как отношение , то величину определим как среднелогарифмическую:

Тогда поверхность теплообменника

Площадь поверхности теплопередачи теплообменника принимается на 10—20 % больше расчетной величины:


На основании найденной поверхности по ГОСТ 15122 – 79 выбираем кожухоторубчатый одноходовой теплообменник с такими параметрами: площадь поверхности теплопередачи F = 65 м2 , число труб n = 283длина труб l = 3 м, диаметр труб 25 х 2 мм, диаметр кожуха D = 600 мм .

2.4 Расчёт центробежного насоса

Основными типами насосов, используемых в химической технологии, являются центробежные, осевые и поршневые. Для проектируемой выпарной установки используем центробежный насос. При проектировании обычно возникает задача определения необходимого напора Н и мощности N при заданной подаче (расходе) жидкости Q , перемещаемой насосом. Далее по найденному напору и производительности насоса определяем его марку, а по величине мощности на валу – тип электродвигателя к насосу.

Мощность на валу насоса, кВт,

, (2.8)

где Q – производительность насоса, м3 /c;

Н – напор, развиваемый насосом, м;

– к.п.д. насоса, = 0,4 ÷ 0,9;

–к.п.д. передачи (для центробежногонасоса = 1).

Напор насоса

, (2.9)


где Р 1 – давление жидкости для исходного раствора (атмосферное), Па; Р 2 – давление вторичного пара в первом корпусе, Па;

Н Г – геометрическая высота подъема раствора, м,

Н Г = 8 ÷ 15 м; h п – напор, теряемый на преодоление гидравлических сопротивлений (трения и местных сопротивлений) в трубопроводе и теплообменнике, м.

Потери напора

, (2.10)

где и – потери напора соответственно в трубопроводе и в теплообменнике, м. В связи с громоздкостью расчета потери напора в теплообменнике можно не рассчитывать и принимать их в пределах , в зависимости от скорости движения раствора в трубах теплообменника, длины, количества труб и числа ходов теплообменника;

w – скорость раствора, м/с, w = 0,5 ÷ I,5 м/с;

l иd – длина и диаметр трубопровода, м; l = 10 ÷ 20 м;

– коэффициент трения;

– сумма коэффициентов местных сопротивлений.

Определим диаметр трубопровода из основного уравнения расхода:

Для определения коэффициента трения рассчитываем величину Rе:


, (2.11)

где плотность, кг/м3 и вязкость, Па∙с исходного раствора; при концентрации x = 5%;

Для гладких труб при Re = 49168 по задачнику

Определим сумму коэффициентов местных сопротивлений :

Коэффициент местных сопротивлений равны:

вход в трубопровод = 0,5;

выход из трубопровода = 1,0;

колено с углом 90º (дл--+я трубы d = 54 мм); = 1.1;

вентиль прямоточный = (для трубы d = 24,6 мм);

;

Примем потери напора в теплообменнике и аппарата плюс 2 метра,Н Г = 6,5 + 2 = 8,5 м.


Тогда, по формулам (2.8) и (2.9)

;

.

По приложению табл. П11 устанавливаем, что данным подаче и напору больше всего соответствует центробежный насос марки X8/30, для которого в оптимальных условиях работы Q = 2,4 10-3 м3 /с, H = 30 м. Насос обеспечен электродвигателем АО2 – 32 – 2 номинальной мощностью N = 4 кВт.

По мощности, потребляемой двигателем насоса, определяем удельный расход энергии:

2.5 Расчёт объёма и размеров емкостей

Большинство емкостей представляют собой вертикальные или горизонтальные цилиндрические аппараты. При проектировании емкостей основными руководящими документами являются нормали и Государственные стандарты.

По номинальному объему аппарата выбирают его основные конструктивные размеры (диаметр, высоту), которые должны соответствовать ГОСТ 9941 – 72, ГОСТ 9671 – 72.

Длина (высота) емкостей принимается равной (1 ÷1,5) D н .

Расчет емкостей для разбавленного и упаренного раствора ведем из условий шестичасовой (сменной) работы выпарного аппарата, т.е. ч.

0бъём емкости для разбавленного (исходного) раствора


, (2.12)

где – количество (кг/ч) и плотность (кг/м3 ) исходного раствора;

– коэффициент заполнения емкости, = 0,85 - 0,95. Для удобства работы устанавливаем три емкости объемом 20м3 . Принимаем диаметр емкости равным D = 2,6м. Тогда длина ее l = 3,8, м.

Объем емкости упаренного раствора

, (2.13)

где – количество (кг/ч) и плотность (кг/м3 ) упаренного раствора.

Устанавливаем емкость объемом 8 м3 диаметром 2 м и длиной 2,6 м.

3.6 Определение диаметра штуцеров

Штуцера изготовляют из стальных труб необходимого размера. По ГОСТ 9941 – 62 применяют трубы следующих диаметров:

14, 16, 18, 20, 22, 25, 32, 38, 45, 48, 57, 70, 76, 90, 95, 108, 133, 159, 194, 219, 245, 273, 325, 377, 426.

Диаметр штуцеров определим из основного уравнения расхода:

, (2.14)

где V c – расход раствора или пара, м3 /с; w – средняя скорость потока, м/с. Диаметр штуцера для разбавленного раствора


Диаметр штуцера для упаренного раствора

Диаметр штуцера для ввода греющего пара в первом корпусе

, (2.15)

где – расход пара, кг/с; – плотность пара при давлении его Р Г1 , кг/м3 ; (при Р Г1 = 0,4 МПа = 2,16 кг/м3 ).

2.7 Подбор конденсатоотводчиков

Для отвода конденсата и предотвращения проскока пара в линию отвода конденсата теплообменные аппараты, обогреваемые насыщенным водяным паром, должны снабжаться конденсатоотводчиками. Расчет и подбор стандартного поплавкового конденсатоотводчика по ГОСТ 15112 – 69 заключается в определении диаметра условного прохода по максимальному коэффициенту пропускной способности k и в выборе по найденной величине D у конструктивных размеров аппарата [3].

Значение максимального коэффициента пропускной способности определяется в зависимости от расхода конденсата в (т/ч) и перепада давлений (кгс/см2 ) между давлением до конденсатоотводчика и после него:


(2.16)

Давление до конденсатоотводчика Р 1 следует принимать равным 90 – 95 % от давления греющего пара, поступающего в аппарат, за которым установлен конденсатоотводчик; давление после конденсатоотводчика принимается в зависимости от его типа и от величины давления в аппарате, но не более 40 % этого давления.

P 1 = 3,92∙0,9 = 3,53 кгс/см2 ;

P 1 = 3,92∙0,4 = 1,568кгс/см2 ;

=3,92– 1,568= 2,35 кгс/см2 .

Количество конденсата G равняется количеству пара, поступающего в греющую камеру аппарата, т.е. G = 0,2286 кг/с = 0,823 т/ч.

Тогда

Согласно зависимости при К = 2,11 т/ч конденсатоотводчик должен иметь диаметр условного прохода D у = 32 мм. По этой величине диаметра условного прохода выбираем конструктивные размеры конденсатоотводчика.

Список источников информации

1. Касаткин А.Г. Основные процесс и аппараты химической технологии: Химия, I97I. 784 с.

2. Павлов К. Ф., Романков П. Г., Носков А. А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. - Л.: Химия, 1976. 550 с.

3. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию / Под ред. Ю.И.Дытнерского. - М.: Химия, 1983. 272 с.

4. Методические указания к выполнению курсового проекта «Расчет выпарной установки» по курсу «Процессы и аппараты химической технологии» -Харьков- НТУ«ХПИ»,2004.55с.

Оценить/Добавить комментарий
Имя
Оценка
Комментарии:
Где скачать еще рефератов? Здесь: letsdoit777.blogspot.com
Евгений08:09:04 19 марта 2016
Кто еще хочет зарабатывать от 9000 рублей в день "Чистых Денег"? Узнайте как: business1777.blogspot.com ! Cпециально для студентов!
11:39:33 29 ноября 2015
Кто еще хочет зарабатывать от 9000 рублей в день "Чистых Денег"? Узнайте как: business1777.blogspot.com ! Cпециально для студентов!
08:54:52 29 ноября 2015

Работы, похожие на Курсовая работа: Расчет трехкорпусной выпарной установки непрерывного действия
Изучение и анализ производства медного купороса
Введение Целью данного дипломного проекта является изучение и анализ производства медного купороса, основанного на переработке отработанного ...
Нагрев раствора проводят паром в греющей камере Гк 2-2 (3-2) до температуры (40 - 58) оС.
С целью достижения определенной интенсивности теплопередачи в греющей камере и исключения солевых отложений на теплопередающих поверхностях греющих трубок, за счет высокой скорости ...
Раздел: Рефераты по химии
Тип: дипломная работа Просмотров: 9745 Комментариев: 2 Похожие работы
Оценило: 2 человек Средний балл: 5 Оценка: неизвестно     Скачать
Проектирование адиабатной выпарной установки термического ...
Содержание Ведение 1. Анализ состояния вопроса и обоснование актуальности темы 1.1 Обзор существующих методов деминерализации и выбор типа установки ...
Основные задачи проекта: определить количество пара необходимое, для получения указанного количества деминерализованной воды в адиабатной выпарной установке; определить основные ...
2.1.1 В качестве основного греющего пара в установке используем низкопотенциальный водяной пар, отработанный в турбинах привода основного оборудования производств аммиака, с ...
Раздел: Рефераты по физике
Тип: дипломная работа Просмотров: 2019 Комментариев: 2 Похожие работы
Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно     Скачать
Снижение вязкости растворов мелассы с помощью моноглицеридов ...
Введение Общий рост производства сахара в России обеспечивается за счет переработки сахара сырца, а удельный вес белого сахара, вырабатываемого из ...
Увеличение числа ступеней выпарной установки (ВУ) приводит, с одной стороны, к уменьшению расхода греющего пара, что влечет за собой уменьшение эксплуатационных расходов, с другой ...
Неконденсирующиеся газы из верхней части греющих камер по трубопроводам выводятся в пространство с давлением пара на одну ступень ниже, чем давление греющего пара.
Раздел: Биология и химия
Тип: дипломная работа Просмотров: 3018 Комментариев: 2 Похожие работы
Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно     Скачать
Выпарной аппарат с вынесенной греющей камерой
Введение Теплообменом называется процесс переноса теплоты, происходящий между телами, имеющими различную температуру. В результате передачи теплоты ...
Выпарной аппарат с подвесной греющей камерой состоит из греющей камеры 2, которая свободно подвешивается внутри корпуса 1, опираясь на лапы.
1 - корпус; 2 - кожух греющей камеры; 3 - кипятильные трубы; 4 - труба для подвода пара к греющей камере.
Раздел: Промышленность, производство
Тип: курсовая работа Просмотров: 8815 Комментариев: 3 Похожие работы
Оценило: 1 человек Средний балл: 2 Оценка: неизвестно     Скачать
Выпарная установка для выпаривания раствора NaNO3
Задание на проектирование "Выпарная установка для выпаривания раствора NaNO3" Рассчитать и запроектировать по следующим данным: 1. Производительность ...
Однако наиболее распространены многокорпусные выпарные установки, состоящие из нескольких выпарных аппаратов, или корпусов, в которых вторичный пар каждого предыдущего корпуса ...
По ГОСТу [2] аппарат с естественной циркуляцией, соосной греющей камерой и кипением раствора в трубках имеют высоту кипятильных труб Н=4 м при диаметре труб dН = 38 мм и толщине ...
Раздел: Промышленность, производство
Тип: курсовая работа Просмотров: 6486 Комментариев: 4 Похожие работы
Оценило: 3 человек Средний балл: 4 Оценка: неизвестно     Скачать
Расчет выпарной установки
Курсовая работа "Расчет выпарной установки" Задание Спроектировать трехкорпусную выпарную установку для упаривания 18 т/ч раствора NH4NO3 от начальной ...
где tк.с.в-температура кипения воды при давлении ; tк.в - температура кипения воды при давлении рвт; рвт - давление вторичного пара над раствором; =рг - гидростатическое давление ...
В выпарных установках гидравлические потери при прохождении пара из парового пространства предыдущего корпуса в греющую камеру последующего составляют 1,0-1,5 оС.
Раздел: Рефераты по физике
Тип: курсовая работа Просмотров: 280 Комментариев: 3 Похожие работы
Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно     Скачать
Проект трехкорпусной выпарной установки для концентрирования Gн=4,2 кг ...
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ И ПИЩЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ КАФЕДРА ПРОЦЕССОВ И АППАРАТОВ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ ...
Самопроизвольный переток раствора и вторичного пара в следующие корпуса возможен благодаря общему перепаду давлений, возникающему в результате создания вакуума конденсацией ...
Температура кипения молока в корпусе отличается от температуры греющего пара в последующем корпусе на сумму температурных потерь {V от температурной (V'), гидростатической (V'') и ...
Раздел: Остальные рефераты
Тип: реферат Просмотров: 1215 Комментариев: 3 Похожие работы
Оценило: 2 человек Средний балл: 3.5 Оценка: неизвестно     Скачать

Все работы, похожие на Курсовая работа: Расчет трехкорпусной выпарной установки непрерывного действия (3878)

Назад
Меню
Главная
Рефераты
Благодарности
Опрос
Станете ли вы заказывать работу за деньги, если не найдете ее в Интернете?

Да, в любом случае.
Да, но только в случае крайней необходимости.
Возможно, в зависимости от цены.
Нет, напишу его сам.
Нет, забью.



Результаты(150048)
Комментарии (1830)
Copyright © 2005-2016 BestReferat.ru bestreferat@mail.ru       реклама на сайте

Рейтинг@Mail.ru