Определение поверхности теплопередачи выпарных аппаратов

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 17 Октября 2013 в 20:30, курсовая работа

Краткое описание

Первое приближение при расчете.
Производительность установки по выпариваемой воде определим по формуле
(1)

В первом приближении на основании практических данных, принимаем следующее распределение производительности по выпариваемой воде по корпусам

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 5
1. Определение поверхности теплопередачи выпарных аппаратов 6
2. Расчет концентраций упариваемого раствора 6
3. Определение температур кипения растворов 7
4. Расчет полезной разности температур 8
5. Определение тепловых нагрузок 8
6. Выбор конструкционного материала 11
7. Расчет коэффициентов теплопередачи 11
8. Распределение полезной разности температур 18
9. Уточненный расчет поверхности теплопередачи 19
10. Определение толщины тепловой изоляции 25
11. Расчет барометрического конденсатора 27
12. Определение расхода охлаждающей воды 27
13. Расчет диаметра барометрического конденсатора 27
14. Расчет высоты барометрической трубы 27
15. Расчет производительности вакуум-насоса 28
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 29
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 30

Прикрепленные файлы: 1 файл

курсач тот.docx

— 310.70 Кб (Скачать документ)

 

Подставим известные величины в  уравнение

Коэффициент теплопередачи от стенки к кипящему раствору составляет

α2 = 11,408 ∙ (α1 ∙ ∆t1)0,6

α2= 11,408 ∙ (8773,2 ∙ 2)0,6 = 4015,3 Вт/м∙К

Проверим правильность первого  приближения

q1 = α1 ∙ ∆t1

q1= 8773,2 ∙ 2 = 17546 Вт/м2

q2 = α2 ∙ ∆t2

q2= 4015,3 ∙ 15,59 = 62590 Вт/м2

q1 ≠ q2

 

2-е  приближение                            

Принимаем ∆t1 = 5,7 °С и проверим правильность первого приближения по равенству удельных тепловых нагрузок.      

Коэффициент теплопередачи от пара к стенке составит

 

          


 

 

Перепад температур на стенке определим  по формуле

∆tСТ = 6752,2 ∙ 5,7 ∙ 0,00029 = 11,0 °C

Тогда разность температур составляет

∆t2 = 22,61 - 11,0 - 5,7 = 5,89 °С

Коэффициент теплопередачи от стенки к кипящему раствору составляет

α2 = 11,408 ∙ (6752,2 ∙ 5,7)0,6 = 6432,8 Вт/м∙К

Проверим правильность второго  приближения

q1 = α1 ∙ ∆t1

q1= 6752,2 ∙ 5,7 = 38488 Вт/м2

q2 = α2 ∙ ∆t2

q2= 6432,8 ∙ 5,89 = 37906 Вт/м2

q1 ≈ q2

 

Тогда коэффициент теплопередачи в  третьем корпусе составит

 Вт/м2∙К

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

 °С

 °С

 °С

Проверим общую полезную разность температур

∑∆tП = 89,67 + 39,50 + 29,39 = 158,56 °С                     

  Таблица 11 Сравнение распределенных и расчитанны           

Параметр

1

2

3

Распределенные во втором приближении  значения ∆t, °С

89,67

39,50

29,39

Распределенные в первом приближении  значения ∆t, °С

91,33

44,62

22,61


 

Уточним поверхность теплопередачи

                   (54)

 м2

 

 м2

Окончательно  выбираем установку с номинальной  поверхностью теплообмена

Fн =160м2

 

 

10. Определение толщины тепловой изоляции

 

Толщину тепловой изоляции находим из равенства  удельных тепловых потоков

через слой изоляции от поверхности изоляции в окружающую среду.      

     (55) 

где tСТ2 = 35…45°С - температура изоляции  со стороны окружающей среды   

  tСТ1 - температура изоляции со стороны аппарата, принимается равной tГ1   

  tВ = 20°С - температура воздуха окружающей среды           

      λИ = 0,09 Вт/м∙К - коэффициент теплопроводности изоляции совелит (85% магнезии +15% асбеста)                              

Коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности  изоляции в окружающую среду

αВ = 9,3 + 0,058 ∙ tСТ2                                                    (56)

αВ = 9,3 + 0,058 ∙ 40 = 11,6 Вт/м2∙К

Отсюда

                          (57)

Принимаем толщину теплоизоляции 95 мм            

 

11. Расчет  барометрического конденсатора

 

12. Определение расхода охлаждающей воды

 

Расход  охлаждающей воды Gв определяют из теплового баланса конденсатора 

           (58) 

где IБК - энтальпия паров в барометрическом конденсаторе, Дж/кг       

   tН = 10…20°С - начальная температура охлаждающей воды (принимаем tН = 15°С)

   tК = tБК - (3…5)°С - конечная температура смеси и конденсата        

   tК = 93 – 4 = 89 °С                   

 

Тогда                           

 кг/с

 

 

13. Расчет диаметра барометрического конденсатора       

 

Диаметр барометрического конденсатора DК определим по формуле

                     (59)

где ρ - плотность пара при РБК                    

 V = 15…25 м/с - скорость паров.                  

 

Принимаем внутренний диаметр DБК = 1,2 м при толщине стенки 6 мм с диаметром

барометрической трубы dБТ = 0,4 м                  

 

 

14. Расчет высоты барометрической трубы

 

Скорость  воды в барометрической трубе 

                                              (60) 

Высоту  барометрической трубы определим по формуле

          (61)

где В - вакуум в барометрическом конденсаторе, МПа            

  ∑ξ - сумма коэффициентов местных сопротивлений           

  ∑ξ =ξВХ + ξВЫХ = 1 + 0,5 = 1,5                   

  λ - коэффициент трения в барометрической трубе           

  0,5 - запас высоты                       

 

Вакуум  в барометрической трубе

В = РАТМ - РБК                               (62)

В = 100000 – 79700 = 20300 Па

Число Рейнольдса определим по формуле

                                           (63)

В трубе турбулентный режим течения, для гладких труб коэффициент трения соста-

вляет λ = 0,013                         

Решим это уравнение

НБТ = 2,0693 + 0,5699 + 0,00105 НБТ

 м

Принимаем НБТ = 3,0 м                    

 

 

15. Расчет  производительности вакуум-насоса

 

Производительность  вакуум-насоса GВОЗ определяется количеством газа, который

 

нужно удалить  из барометрического конденсатора             

GВОЗ = 2,5 ∙ 10-5 ∙ (W3 + GB) + 0,01 ∙ W3  (64)

где 2,5 ∙ 10-5 - количество газа, выделяемого из 1 кг воды          

  0,01 - количество газа, подсасываемого в конденсатор через неплотности                     

Тогда                           

GВОЗ = 2,5 ∙ 10-5 ∙ (11,084 + 82) + 0,01 ∙ 11,084 = 0,1132 кг/с

Объемная  производительность вакуум-насоса

      (65)

где R = 8310 Дж/кмоль∙К - универсальная газовая постоянная         

  МВОЗ = 29 кг/кмоль - молекулярная масса воздуха            

  tВОЗ - температура воздуха, град                  

  РВОЗ - порациональнее давление сухого воздуха в барометрическом конденсаторе, Па

Температура воздуха

tВОЗ =tH + 4 + 0,1 (tK - tH)                                 (66)

tВОЗ = 15 + 4  + 0,1∙ (89 - 15) = 26,4 °C

Давление  воздуха                       

РВОЗ = РБК - РП                                (67)

РВОЗ = 79700 – 3500 = 76200 Па

где Рп - давление сухого насыщенного пара при tВОЗ.

 

Тогда                           

 м3

Выбираем  насос ВВН-12 производительностью 12 м3/мин.        

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

 

Маркировку  выбранного оборудования запишем в  таблицу 12       

 

       Таблица 12 Техническая характеристика выпарного аппарата       

Теплообменик

Марка

Насос центробежный

ОХ6-34Г

Вакуум-насос

ВВН-12

Теплообменик

Кожухотрубный F = 160 м2

Емкость начального раствора

ГЭЭ 1-1-100-0,6

Емкость конечного раствора

ВЭЭ 1-1-10-0,6

Барометрический конденсатор

Стандартный D = 1,2 м


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК         

 

 

1. Зайцев  И.Д., Асеев Г.Г. Физико-химические  свойства бинарных и многокомпонентных

растворов неорганических веществ. Справочник. - М.: Химия, 1988. - 416 с.   

2. Л.Н.  Кузнецова и др. Расчет выпарных  установок [текст]: учебное пособие. - Архан-

гельск, 2004. - 72 с.                       

3. Каталог  УКРНИИХИММАШа. Выпарные трубчатые аппараты общего назначения для

химических производств. - М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1985. - 52 с.     

4. Алексеев  В.А. и др. Машины и аппараты  химических производств. Учебное  пособие

[текст] / Алексеев В.А. - Казань: Казанский ГТУ, 2008. - 305 с.        

5. Методическое  пособие по расчету трехкорпусной  выпарной установки по курсу  

"Процессы и аппараты пищевых  производств" - Улан-Удэ: ВСГТУ, 2006. - 60 с.  

6. Павлов  К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А.  Примеры и задачи по курсу  процессов и 

аппаратов. - Л.: Химия, 1987. - 576 с.                 

7. Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты в химической технологии. - М.:

Химия, 1991. - 496 с.                       

 


Информация о работе Определение поверхности теплопередачи выпарных аппаратов