Готовый курсовой проект, страница 4

теплота конденсации, Дж/кг;

- скорость свободного падения, м/с;

-вязкость смеси, мПа^.с;

- наружный диаметр труб, м.

Коэффициент может быть существенным для вязких конденсатов, а для воды в первом приближении его не учитывают.

Определим теплопроводность, плотность, вязкость при определяющей температуре t=50.5 ^ْC и теплоту конденсации при температуре конденсации:

кДж/кг

где - теплоты испарения ацетона и четыреххлористого углерода, .

,

где исходные данные: A₁ =72.18; t _1кр=235.1; A₂=25.64; t_2кр=283.4

;

.

мПа^.с

мПа^.с

кг/м³

кг/м³

кг/м³

Вт/мК

Вт/мК

Тогда

Тогда поверхностная плотность теплового потока первой стенки определим по формуле:

Примем что

Определим температуру второй стенки по формуле:

Определим коэффициент теплопроводности для воды при t=29.32 ^ْC с помощью интерполяции справочных данных:

Аналогично определим коэффициент теплопроводности для воды при t=34.23 ^ْC:

Определим вязкость жидкости для воды при t=29.32 ^ْC с помощью интерполяции справочных данных:

Па

Аналогично определим вязкость воды при t=34.23 ^ْC:

Па

Определим теплоемкость воды t=29.32 ^ْC с помощью интерполяции справочных данных:

Аналогично определим теплоемкость воды при t=34.23 ^ْC:

Определим критерий Рейнольдса по формуле:

,

где - вязкость смеси, Па^.с;

G- расход воды, кг/с;

z- число ходов, z=4;

d- внутренний диаметр труб, м;

N_тр- количество труб.

Определим критерий Прандтля для потока и стенки при температурах t_ср=29.32ْС, t_ст=34.23ْС:

,

где с- теплоемкость воды, Дж/кгК;

теплопроводность воды, Вт/(м^.К);

-вязкость воды, мПа^.с.

Определим критерий Нуссельта по формуле:

Зная критерий Нуссельта, определим коэффициент теплоотдачи второй стенки по формуле:

Тогда

Тогда поверхностная плотность теплового потока первой стенки определим по формуле:

Сопоставим q₁ и q₂, т разность выразим в процентах:

Выбранная температура стенки наугад не подходит.

2. Выбираем новую температуру стенки t_ст1=44ْС и проводим расчеты аналогично расчетам при температуре стенки ^ْC

Тогда

Δt=t_D-t_ст1=56-44=12 ^ْC

t_пл=(t_кон+t_ст1)/2=(56+44)/2=50 ^ْC

Необходимо определить поверхностные плотности теплового потока и сопоставить их, если разница между ними будет меньше 5 %, то можно считать, что процесс установившийся и температура стенки подобранна правильно.

,

где - коэффициенты теплоотдачи от стенки 1 и 2;

,

где =0,55- множитель, учитывающий влияние числа труб по вертикали;

теплопроводность смеси, Вт/(м^.К);

-плотность смеси, кг/м³;

теплота конденсации, Дж/кг;

- скорость свободного падения, м/с;

-вязкость смеси, мПа^.с;

- наружный диаметр труб, м.

Коэффициент может быть существенным для вязких конденсатов, а для воды его не учитывают.

Определим теплопроводность, плотность, вязкость при определяющей температуре t=50 ^ْC и теплоту конденсации при температуре конденсации:

кДж/кг

где - теплоты испарения ацетона и четыреххлористого углерода, .

,

где исходные данные: A₁ =72.18; t _1кр=235.1; A₂=25.64; t_2кр=283.4

;

.

мПа^.с

мПа^.с

кг/м³

кг/м³

кг/м³

Вт/мК

Вт/мК

Тогда

Тогда поверхностная плотность теплового потока первой стенки определим по формуле:

Примем, что

Определим температуру второй стенки по формуле:

Определим коэффициент теплопроводности для воды при t=29.32 ^ْC с помощью интерполяции справочных данных:

Аналогично определим коэффициент теплопроводности для воды при t=32.5 ^ْC:

Определим вязкость жидкости для воды при t=29.32 ^ْC с помощью интерполяции справочных данных:

Па

Аналогично определим вязкость воды при t=32.5 ^ْC:

Па

Определим теплоемкость воды t=29.32 ^ْC с помощью интерполяции справочных данных:

Аналогично определим теплоемкость воды при t=32.5 ^ْC:

Определим критерий Рейнольдса по формуле:

,

где - вязкость смеси, Па^.с;

G- расход воды, кг/с;

z- число ходов, z=4;

d- внутренний диаметр труб, м;

N_тр- количество труб.

Определим критерий Прандтля для потока и стенки при температурах t_ср=29.32ْС, t_ст=32.5ْС:

,

где с- теплоемкость воды, Дж/кгК;

теплопроводность воды, Вт/(м^.К);

-вязкость воды, мПа^.с.

Определим критерий Нуссельта по формуле:

Зная критерий Нуссельта, определим коэффициент теплоотдачи второй стенки по формуле:

Тогда

Тогда поверхностная плотность теплового потока первой стенки определим по формуле:

Сопоставим q₁ и q₂, т разность выразим в процентах:

Выбранная температура стенки наугад не подходит.

3.Используя графический метод, определяем температуру стенки в третьем приближение-

^ْC (графическое решение приведено в приложение 5).

Проводим расчеты аналогичные расчетам, выполненным в пункте 2.

Δt=t_D-t_ст1=56-44.8=11.2 ^ْC

t_пл=(t_кон+t_ст1)/2=(56+44.8)/2=50.4 ^ْC

Необходимо определить поверхностные плотности теплового потока и сопоставить их, если разница между ними будет меньше 5 %, то можно считать, что процесс установившийся и температура стенки подобранна правильно.

,

где - коэффициенты теплоотдачи от стенки 1 и 2;

,

где =0,55- множитель, учитывающий влияние числа труб по вертикали;

теплопроводность смеси, Вт/(м^.К);

-плотность смеси, кг/м³;

теплота конденсации, Дж/кг;

- скорость свободного падения, м/с;

-вязкость смеси, мПа^.с;

- наружный диаметр труб, м.

Коэффициент может быть существенным для вязких конденсатов, а для воды его не учитывают.

Определим теплопроводность, плотность, вязкость при определяющей температуре t=50 ^ْC и теплоту конденсации при температуре конденсации:

кДж/кг

где - теплоты испарения ацетона и четыреххлористого углерода, .

,

где исходные данные: A₁ =72.18; t _1кр=235.1; A₂=25.64; t_2кр=283.4

;

.

мПа^.с

мПа^.с

кг/м³

кг/м³

кг/м³

Вт/мК

Вт/мК

Тогда

Тогда поверхностная плотность теплового потока первой стенки определим по формуле:

Примем что

Определим температуру второй стенки по формуле:

Определим коэффициент теплопроводности для воды при t=29.32 ^ْC с помощью интерполяции справочных данных:

Аналогично определим коэффициент теплопроводности для воды при t=33.89 ^ْC:

Определим вязкость жидкости для воды при t=29.32 ^ْC с помощью интерполяции справочных данных:

Па

Аналогично определим вязкость воды при t=33.89 ^ْC:

Па

Определим теплоемкость воды t=29.32 ^ْC с помощью интерполяции справочных данных:

Аналогично определим теплоемкость воды при t=33.89 ^ْC:

Определим критерий Рейнольдса по формуле:

,

где - вязкость смеси, Па^.с;

G- расход воды, кг/с;

z- число ходов, z=4;

d- внутренний диаметр труб, м;

N_тр- количество труб.

Определим критерий Прандтля для потока и стенки при температурах t_ср=29.32ْС, t_ст=32.5ْС:

,

где с- теплоемкость воды, Дж/кгК;

теплопроводность воды, Вт/(м^.К);

-вязкость воды, мПа^.с.

Определим критерий Нуссельта по формуле:

Зная критерий Нуссельта, определим коэффициент теплоотдачи второй стенки по формуле:

Тогда

Тогда поверхностная плотность теплового потока первой стенки определим по формуле:

Сопоставим q₁ и q₂, т разность выразим в процентах:

Температура стенки подобрана верно.

Определим коэффициент теплоотдачи по формуле:

Зная коэффициент теплоотдачи, определим поверхность теплообмена по формуле:

Таким образом, рассчитанное значение коэффициента теплоотдачи больше выбранного нами коэффициента теплоотдачи в ориентировочном расчете дефлегматора, а поверхность теплообмена меньше, чем ориентировочная поверхность теплообмена дефлегматора. Значение поверхности теплообмена стандартного дефлегматора F=269 м², следовательно дефлегматор выбран с запасом поверхности теплообмена 13%.

Вывод

В данной курсовой работе мы произвели расчет ректификационной колонны для разделения смеси: ацетон- четыреххлористого углерода при атмосферном давление. В качестве ректификационной колонны используется аппарат насадочного типа с кольцами Рашига 50мм, обеспечивающий перекрестное движение пара и жидкости, высотой H=6.43м и диаметром D=2м.

Был произведен ориентировочный расчет пяти теплообменников: дефлегматора, подогревателя, куба испарителя и двух холодильников (дистиллята и кубового остатка); в результате чего были выбраны:

- стандартные куб испаритель с трубами 25^x2мм, исполнения 2 по ГОСТ 15119-79 с внутренним диаметром кожуха D=1м, числом труб n=747, длиной труб l=3м и поверхностью теплообмена F=176 м²;