Курсовая работа: Холодильник-конденсатор

Задание

Рассчитать и запроектировать холодильник-конденсатор для конденсации перегретого пара по следующим данным:

Расход водяного пара – 20 т/ч;

Температура водяного пара 120 °С;

Конденсат отводить при температуре конденсации;

Охлаждение производить оборотной водой.

Представить:

1. Пояснительную записку (технологическая схема установки, расчет материального баланса и теплового баланса, выбор типа, конструкции и краткая характеристика аппарата, расчет основных размеров аппарата и его гидравлического сопротивления).

2. Чертежи общего вида аппарата, виды и разрезы.

Содержание

Введение. 5

1 Расчёт теплового баланса. 7

1.1Массовый расход пара. 8

1.2Тепловая нагрузка зоны охлаждения I. 8

1.3Тепловая нагрузка зоны конденсации II. 8

1.4Суммарная тепловая нагрузка в аппарате. 8

1.5Расход воды.. 9

Определим температуру оборотной воды на границе зоны конденсации по уравнению теплового баланса зоны конденсации II пара. 9

1.6Средняя движущая сила зоны I. 9

1.7Средняя движущая сила зоны II. 10

2..... Ориентировочный выбор теплообменника. 11

2.1Ориентировочная поверхность теплообмена для зоны охлаждения I. 11

2.2Ориентировочная поверхность теплообмена для зоны конденсации II. 11

2.3Суммарная поверхность теплообмена. 11

2.4Внутренний диаметр труб теплообменника. 12

2.5Отношение числа труб теплообменника числу ходов по трубному. 12

пространству. 12

3 Уточнённый расчет поверхности теплопередачи. 13

3.1Режим движения жидкости по зоне охлаждения. 13

3.2Коэффициент теплоотдачи от стенки к воде в зоне охлаждения. 13

3.3Режим движения жидкости по зоне конденсации. 13

3.4Коэффициент теплоотдачи от стенки к воде в зоне конденсации. 14

3.5Коэффициент теплоотдачи от пара, конденсирующегося на горизонтально расположенных трубах конденсатора. 14

3.6Коэффициент теплопередачи для зон конденсации и охлаждения. 15

3.7Поверхность теплообмена для зоны охлаждения. 16

3.8Поверхность теплообмена для зоны охлаждения. 16

3.9Суммарная поверхность теплообмена. 16

4..... Механические данные. 17

5..... Расчёт гидравлического сопротивления аппарата. 18

5.1Скорость воды в трубах. 18

5.2Скорость воды в штуцерах. 18

5.3Коэффициент трения. 18

5.4Гидравлическое сопротивление пространства. 18

Заключение. 20

Список использованных источников. 21

Введение

В химической технологии широкое распространение получили тепловые процессы - нагревание, охлаждение жидкостей и газов, конденсация паров, которые происходят теплообменниках.

Теплообменники - это аппараты, предназначенные для передачи тепла от одних веществ к другим. Вещества, которые участвуют в процессе передачи тепла, называются теплоносителями. Вещества, отдающие тепло, называются нагревающими агентами; вещества, принимающие тепло охлаждающими агентами. В подавляющем большинстве отраслей промышленности нашли применение те или иные разновидности тепловых процессов, поэтому теплообменные аппараты и установки очень разнообразны и являются важным предметом научных исследований.

Основная задача теплообменных аппаратов обеспечение необходимым температурным режимом технологический процесс.

Существуют два основных способа проведения тепловых процессов: путем непосредственного соприкосновения теплоносителей и передачей тепла через стенку, разделяющую теплоносители. Для этого в химической технологий применяются теплообменники различных типов и конструкций, изготовленные из разных металлов, сплавов (углеродистых и легированных сталей, меди, титана) и неметаллических соединений (тефлон, графит). Среди них выделяют трубчатые, змеевиковые, пластинчатые, оребренные, спиральные, блочные, шнековые и другие.

По способу передачи тепла различают следующие типы теплообменных аппаратов: поверхностные (оба теплоносителя разделены стенкой), регенеративные (процесс передачи тепла от горячего теплоносителя к холодному происходит при попеременном нагревании и охлаждении насадки теплообменника), смесительные (теплообмен происходит при непосредственном смешении теплоносителей).

В качестве холодильников-конденсаторов используются различные поверхностные теплообменники с переносом тепла через разделяющую стенку:

1) кожухотрубчатые теплообменники (жёсткого типа; с линзовым компенсатором на корпусе; плавающей головкой; U-образными трубками);

2) теплообменники типа «труба в трубе»;

3) змеевиковые теплообменники (погружного и оросительного типа);

4) пластинчатые теплообменники;

5) спиральные теплообменники;

В настоящее время всё больше набирают популярность пластинчатые теплообменники, но самыми распространенными остаются кожухотрубчатые аппараты. Они применяются, когда требуется большая поверхность теплообмена, то есть, для испарения и конденсации теплоносителей в различных технологических процессах. Основной частью такого теплообменника является пучок труб закрепленных в трубных решетках. Одна из сред движется по трубкам, а другая - внутри корпуса между трубками.

Кожухотрубчатые теплообменники могут быть как в вертикальном исполнении, так и в горизонтальном. Вертикальные занимают меньше места, а горизонтальные способны работать при более высоких скоростях потоков теплоносителей.

Основные достоинства кожухотрубчатых теплообменников – это простота очистки трубного пространства и относительная простота обслуживания по сравнению, например, с пластинчатыми. Недостатками являются громоздкость при больших поверхностях теплообмена и большой расход материалов на изготовление деталей аппарата.