Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

М_верх = М_вх_ср.в+М_ук(1- х_{ср. в}), (1.6)

М_ниж = М_вх_ср.н+М_ук(1- х_{ср. н});

где М_в и М_ук - мольные массы воды и уксусной кислоты соответственно;

х_{ср в} и х_{ср н} - средний мольный состав жидкости в верхней и нижней частях колонны:

кмоль/кмоль см

кмоль/кмоль см

Тогда

кг/кмоль

кг/кмоль

Мольная масса исходной смеси:

кг/кмоль

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

4

Подставим рассчитанные величины в выражения для средних массовых расходов, получим:

кг/с

кг/с

Средние массовые потоки пара в верхней G_В и нижней G_Н частях колонны:

(1.7)

где М_В и М_Н - средние мольные массы паров в верхней и нижней частях колонны.

М_В = М_в∙y_{ср в}+М_ук∙(1- y_{ср в}) (1.8)

М_Н = М _в∙y_{ср н}+М_ук∙(1- y_{ср н}),

где

Тогда

М_В = 18∙0,7872+64∙(1-0,7872) =27,79 кг/кмоль

М_Н = 18∙0,3375+64∙(1-0,3375) = 48,475 кг/кмоль

Подставив численные значения, получим:

кг/c

кг/c

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

5

1.2. Скорость пара и диаметр колонны.

Для ректификационных колон, работающих в плёночном режиме при атмосферном

давлении, рабочую скорость можно принять на 20-30% ниже скорости захлебывания.

Придельную фиктивную скорость пара, при которой происходит захлёбывание колонны находим по формуле:

(1.9)

Найдем плотности жидкости и пара в верхней и нижней частях колонны при средних температурах в них, которые определим по диаграмме t-x,y: t_в = 102,2°C t_н = 117,1°C

Тогда

кг/м³ (1.10)

кг/м³

Плотности воды и жидкой уксусной кислоты при температуре смеси близки:

_в = _ук = 945,6 кг/м³

Плотность физических смесей жидкости подчиняется закону аддитивности:

кг/м³

Вязкости:

lg_x = x_cplg_в + (1-x_cp)lg_ук (1.11)

lg_xв = x_cp.вlg_в + (1-x_cp.в)lg_ук = 0,2332∙lg0,2775+(1-0,2332)lg0,448 = -0,397 =>

_xв = 0,4 мПа·с

lg_xн = x_cp.нlg_в + (1-x_cp.н)lg_ук = 0,2835∙lg0,2395+(1-0,2835)lg0,383 = -0,474 =>

_xн = 0,335 мПа·с

Для выбранной насадки, т.е. колец Рашига мм:

Удельная поверхность а = 87,5 м²/м³

Свободный объём = 0,785 м³/м³

Насыпная плотность 530 кг/м³

Предельная скорость паров:

_пв = 3,53 м/с

Аналогично:

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

6

_пн = 2,61 м/с

Принемаем рабочую скорость на 30% ниже предельной:

_в = 2,47 м/с

_н = 1,827 м/с

Ориентировочный диаметр колонны определяют из уравнения расхода:

(1.12)

Как правило, несмотря на разницу в рассчитанных диаметрах укрепляющей и исчерпывающей частей колонны (вследствие различия скоростей и расходов паров), изготовляют колонну единого диаметра, равного большему из рассчитанных.

м

м

Выберем стандартный диметр обечайки колонны из таблицы стандартных диаметров:

d_ст=1,8 м

При этом рабочая скорость пара:

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

7

1.3. Расчет высоты насадки

(1.13)

(1.14)

Решение графическое:

m - средний коэффициент распределения в условиях равновесия

m_cp.в = 1,35

m_cp.н = 1,6

По графику находим общее число единиц переноса в верхней n_{oy в} и нижней n_{oy н} частях колонны:

- для верхней части колонны (1.16)

- для нижней части колонны

Общую высоту единиц переноса найдем по уравнению аддитивности:

(1.17)

Отношение нагрузок по пару и жидкости:

для верха

для низа

где (1.18)

Рассчитаем вязкость паров в верхней и нижней части колонны:

(1.19)

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

8

где µ_yв и µ_yук – вязкость паров воды и уксусной кислоты при средней температуре верхней части колонны, мПа·с; y_в – средняя концентрация паров,

тогда получим:

– верх колонны

Аналогично для нижней части колонны:

– низ колонны

Рассчитаем коэффициент диффузии в жидкости для верхней части колонны при 20°С

(1.20)

где А, В- коэффициенты, зависящие от свойств растворенного вещества и растворителя, υ_в, υ_ук – мольные объемы компонентов в жидком состоянии при температуре кипения, см³/моль, _х- вязкость жидкости при 20°С, мПа∙с.

Тогда коэффициент диффузии в жидкости для верхней части колонны при 20 ⁰С равен:

Для нижней части колонны:

Рассчитаем температурный коэффициент.

(1.21)

где _х и _х принимают при температуре 20 ⁰С.

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

9

_в= 998 кгм³ _ук= 1048 кгм³

Тогда для верхней части колонны:

Для нижней части колонны:

Рассчитаем коэффициент диффузии в жидкости при средней температуре.

D_x = D_{x 20}∙[1+b·(t-20)] (1.22)

Для верхней части колонны:

D_{х в}=0,98∙10^-9∙ [1+0,02∙ (102,2-20)]= 2,59∙10^-9 м²с

Для нижней части колонны:

D_{х н} =0,88∙10^-9∙ [1+0,024∙ (117,1-20)]= 2,93∙10^-9 м²с

Рассчитаем коэффициент диффузии в паровой фазе.

(1.23)

где T - средняя температура в соответствующей части колонны, К; P - абсолютное давление в колонне, Па.

Тогда для верхней части колонны:

Тогда для нижней части колонны:

Рассчитаем коэффициент переноса в жидкой фазе:

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

10

h_x = 0,258∙Ф∙c∙Pr_x^0,5∙Z^0,15 (1.24)

где с и Ф – коэффициенты; Pr _x = µ_x/(ρ _x ∙D _x) – критерий Прандтля для жидкости; Z – высота слоя насадки одной секции, которая из условия прочности опорной решетки и нижних насадки не должна превышать 3м.

Таким образом, для верхней части колонны:

для нижней части колонны:

Рассчитаем высоту единиц переноса в паровой фазе:

(1.25)

где ψ – коэффициент; Pr _y = µ_y/(ρ _y ∙D _y) – критерий Прандтля для пара; Ls = L/(0,785·d²) – массовая плотность орошения, кг/(м²∙с); d – диаметр колонны, м; f₁=µ_x^0,16; f₂=(1000/ρ _x)^1,25; f₃ = (72,8∙10^-3)^0,8/σ

для верхней части колонны:

для нижней части колонны:

Найдем общую высоту единиц переноса для верхней и нижней части колоны:

h_oy = h_y+mG/L

где m – средний коэффициент распределения в условиях равновесия.

Тогда для верхней части колонны:

h_oyв = 4,29+1,35·(3,3+1)∙0,2/3,3 = 1,63 м

Для нижней части колонны:

h_oyн = 1,47+1,6·(3,3+1)·0,22/(3,3+ ) = 1,76 м

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

11

Рассчитаем высоту насадки в верхней и нижней части колонны:

Н_в = 10,15·1,63 = 16,56 м – для верхней части колонны

Н_н = 14,1·1,76 = 24,8 м – для нижней части колонны

Рассчитаем общую высоту насадки в колонне.

Н = Н_в+ Н_н = 16,56+24,8 = 41,36 ≈ 42 м (1.26)

Т.к высота слоя насадки в 1 секции может быть Z =3 м то общее число секций равно 14.

Рассчитываем общую высоту ректификационной колонны:

H_к = Z·n+(n-1)∙h_p+Z_в+Z_н,= 3·14+(24-1)·0,5+1+2 = 56,5 м

где h - расстояние между тарелками, м; Z_в и Z_н - расстояние соответственно между
верхней тарелкой и крышкой колонны и между днищем колонны и нижней тарелкой, м.

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

12

1.4. Расчёт гидравлического сопротивления насадки.

Рассчитаем критерий Рейнольдса для газа в верхней и нижней частях колонны:

(1.27)

Тогда для верхней части колонны:

Для нижней части колонны:

Отсюда следует, что режим движения турбулентный.

Рассчитаем коэффициент сопротивления сухой насадки.

(1.28)

Для верхней части колонны:

Для нижней части колонны:

Рассчитываем гидравлическое сопротивление сухой насадки.

(1.29)

Для верхней части колонны:

Для нижней части колонны:

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

13

Рассчитаем плотность орошения в верхней и нижней частях колонны.

(1.30)

Для верхней части колонны:

Для нижней части колонны:

Рассчитаем гидравлическое сопротивление насадки

Для верхней части колонны:

Для нижней части колонны:

Рассчитаем общее гидравлическое сопротивление орошаемой насадки в колонне.

ΔР = ΔР_в+ ΔР_н (1.31)

Тогда получим:

ΔР = 20548+17209 = 37757 Па

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

14

2. Расчёт теплообменных аппаратов

2.1.Рассчитываем теплообменник подогреватель исходной смеси.

Выбрать тип, рассчитать и подобрать нормализованный конструкции пластинчатого теплообменника для подогрева G₂ = F = 2,64 кгс органической жидкости от температуры t_2н = 37°C до t_2к = 100°C.

1. Рассчитаем среднюю температуру смеси:

t₂ = 0,5∙(37+100) = 68,5°C

При этой температуре исходная смесь будет иметь следующие физико-химические показатели:

c₂ = 3222,2 Дж/кг·К - теплоемкость

ρ₂ = 986,2 кг/м³- плотность

μ₂ = 0,000531 Па·с – вязкость

λ₂ = 0,413 Вт/м·К – теплопроводность

Pr₂ = 6,5

Для подогрева использовать насыщенный водяной пар давлением 0,4 Мпа. Температура конденсации t₁ = 143,62°C.

При этой температуре конденсат имеет следующие характеристики:

r₁ = 2133800 Дж кг - удельная массовая теплота испарения (конденсации)

ρ₁ = 924,1 кг/м³- плотность

μ₁ = 0,000186 Па·с – вязкость

λ₁ = 0,686 Вт/м·К – теплопроводность

Pr₁=1,17

2. Рассчитаем тепловую нагрузку аппарата:

Q = 1,05·G₂·c₂·( t_2к - t_2н) = 1,05·2,64·3222,2· (100-37) = 562712,12 Вт (2.1)

3. Рассчитаем расход пара для подогрева исходной смеси:

(2.2)

4. Рассчитаем среднюю разность температур:

(2.3)

Примем коэффициент теплопередачи равной K_ор= 1000 Вт  м²∙К.

5. Рассчитаем площадь поверхности передающей тепло:

(2.4)

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

15

Возьмём пластинчатый теплообменник с поверхностью теплообмена F = 6,3 м²; поверхность пластины f = 0,2 м²; число пластин N = 34.

1. Определим запас площади теплообменника:

Δ = (F-F_ор)·100/ F_ор= (6,3-5,32)·100/5,32=18,4% (2.5)

Таким образом, выбранный теплообменник подходит с запасом 18,4%

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

16

2.2. Расчёт кожухотрубчатого конденсатора (дефлегматора).

Рассчитать и подобрать нормализованный вариант конструкции кожухотрубчатого конденсатора смеси паров органической жидкости и паров воды (дефлегматора) для конденсации G₁ = P = 0,6 кгс паров.

Удельная теплота конденсации смеси r₁= 611700 Дж/кг,

температура конденсации t_k = 100°С.

Физико-химические свойства конденсата при температуре конденсации:

₁ = 0,681 Вт/м·К;

₁ = 958 кгм³;

₁ = 0,000284 Па·с.

Тепло конденсации отводить водой с начальной температурой t_2н= 17°С.

Примем температуру воды на выходе из конденсатора t_2к= 42°С.

1. Рассчитаем среднюю температуру воды:

t₂ = 0,5·(17+42) = 29,5°C

При этой температуре исходная смесь будет иметь следующие физико-химические показатели:

c₂ = 4183,8 Дж/кг·К

ρ₂ = 995,15 кг/м³- плотность

μ₂ = 0,000811 Па·с – вязкость

λ₂ = 0,614 Вт/м·К – теплопроводность

Pr₂ = 5,5

2. Рассчитаем тепловую нагрузку аппарата:

Q = G₁·r₁ = 0,6·611700 = 367020 Вт (2.2.1)

3. Рассчитаем расход воды:

(2.2.2)

4. Рассчитаем среднюю разность температур:

(2.2.3)

Примем K_ор= 600 Втм²·К.

5. Рассчитаем ориентировочное значение требуемой поверхности теплообмена:

(2.2.4)

6. Задаваясь числом Re₂= 15000, определим соотношение n /z для конденсатора из труб диаметром d_н= 202 мм:

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

17

(2.2.5)

где n – общее число труб;

z – число ходов по трубному пространству:

d – внутренний диаметр труб, м.

В соответствии с табличными значениями соотношение n /z принимает наиболее близкое к заданному значению у конденсаторов с диаметром кожуха D = 400 мм, диаметром труб 202 мм, числом ходов z = 2 и общим числом труб n = 166.

N /z = 166  2 = 83.

Наиболее близкую к ориентировочной поверхность теплопередачи имеет нормализованный аппарат с длиной труб L = 3 м; F = 31 м².

7. Рассчитаем действительное число Re₂:

(2.2.6)

8. Определим коэффициент теплоотдачи к воде:

, (2.2.7)

(2.2.8)

(2.2.9)

Вт/м²∙К;

9. Коэффициент теплоотдачи от пара, компенсирующегося на пучке горизонтально расположенных труб, определим по уравнению:

(2.2.10)

Вт/м²·К;

10. Сумма термических сопротивлений стенки труб из нержавеющей стали равна:

(2.2.11)

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

18

11. Коэффициент теплопередачи:

(2.2.12)

12. Требуемая поверхность теплопередачи:

(2.2.13)

Конденсатор с длиной труб 2 м и поверхностью 11 м² подходит с запасом:

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

19

2.3. Рассчитываем кожухотрубчатый испаритель.

Выбрать тип, рассчитать и подобрать кожухотрубчатый теплообменник для подогрева G₂ = W = 2,033 кгс органической жидкости. Органическая жидкость кипит при температуре 117,8°C

При этой температуре исходная смесь будет иметь следующие физико-химические показатели:

c₂ = 2523 Дж/кг·К - теплоемкость

ρ₂ = 938,64кг/м³- плотность

μ₂ = 0,00038 Па·с – вязкость

λ₂ = 0,15 Вт/м·К – теплопроводность

r₂ = 390462 Дж/кг

σ₂ = 18,2·10^-3н/м

Для подогрева использовать насыщенный водяной пар давлением 0,4 МПа. Температура конденсации t₁=143,62°C.

При этой температуре конденсат имеет следующие характеристики:

r₁ = 2133800 Джкг - удельная массовая теплота испарения (конденсации)

ρ₁ = 924,1 кг/м³- плотность

μ₁ = 0,000186 Па·с – вязкость

λ₁ = 0,686 Вт/м·К – теплопроводность

Pr₁ = 1,17

1. Рассчитаем тепловую нагрузку аппарата:

Q= G₂·r₂ = 2,033·390462= 793809,2 Вт (2.3.1)

3. Рассчитаем расход пара для подогрева исходной смеси:

(2.3.2)

4. Рассчитаем среднюю разность температур:

t = t₁- t₂ = 143,62-117,8 = 25,82°C

Примем коэффициент теплопередачи равной K_ор= 800 Втм²∙К.

5. Рассчитаем площадь поверхности передающей тепло:

(2.3.3)

Возьмём пластинчатый теплообменник с поверхностью теплообмена F = 42 м².

с диаметром кожуха D = 400 мм, длинной труб L = 4 м.

1. Определим запас площади теплообменника:

Δ = (F-F_ор)·100/ F_ор = (42-38,43)·100/38,43 = 9%

Таким образом выбранный теплообменник подходит с запасом 9%.

Масса испарителя составляет 1260 кг.

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

20

2.4. Расчёт холодильника кубовой жидкости (кожухотрубчатого теплообменника).

Рассчитать и подобрать нормализованный кожухотрубчатый теплообменник для теплообмена между двумя растворами. Горячий раствор в количестве G₂ = W= 2,033 кгс охлаждается от t_2н = 117,8°С до t_2к = 42°С. Начальная температура воды равна t_2в = 20 ⁰С.

1. Рассчитаем среднюю температуру воды:

t₂ = 0,5·(117,8+42)=79,9°C

при этой температуре горячая жидкость имеет следующие физико-химические характеристики:

₁ = 981 кг/м³;

₁ = 0,138 Вт/м∙К;

₁ = 0,00056 Па∙с;

с₁ = 2317 Дж/кг∙К.

Холодная жидкость температуре t₂=42°С имеет следующие физико-химические характеристики:

₂ = 1027 кг/м³;

₂ = 0,145 Вт/м∙К;

₂ = 0,0009 Па∙с;

с₂ = 2103,38 Дж/кг∙К.

2. Тепловая нагрузка аппарата:

Q= G₂∙с₂∙ (t_1н - t_1к)=2,033∙2317∙(117,8 - 42)=357053 Вт. (2.4.1)

3. Расход охлаждающей воды:

кг/с (2.4.2)

4. Определение средне-логарифмической разности температур:

. (2.4.3)

Примем ориентировочное значение коэффициента теплопередачи K_ор=800 Вт/м²К.

5. Рассчитаем требуемую поверхность теплообмена:

(2.4.4)

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

21

6. Поправку для средне-логалифмической разности температур определим по уравнению:

(2.4.5)

(2.4.6)

(2.4.7)

(2.4.8)

(2.4.9)

1. Делаем поправку для температуры:

Δt_ср= Δt_{ср лог} ·ε = 60,1·0,891 = 53,5°C (2.4.10)

1. Определяем поверхность теплообмена

(2.4.11)

Подбираем теплообменник:

L_труб=2 м, d_труб=252 мм, D_кожуха=325 мм, F =9 м², число труб= 56, число ходов=2

9. В выбранном теплообменнике запас поверхности:

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

22

2.5. Расчёт холодильника дистиллята (кожухотрубчатого теплообменника).

Рассчитать и подобрать нормализованный кожухотрубчатый теплообменник для теплообмена между двумя растворами. Горячий раствор в количестве G₂ = P = 0,6 кгс охлаждается от t_2н= 100°С до t_2к=17°С.

Начальная температура воды равна t_2в= 5 ⁰С.

1. Рассчитаем среднюю температуру раствора:

t₂ = 0,5·(100+17) = 58,5°C

при этой температуре смесь имеет следующие физико-химические характеристики:

₁ =994,7 кг/м³;

₁ = 0,41 Вт/м∙К;

₁ = 0.000597 Па∙с;

с₁ = 3194,8 Дж/кг∙К.

Холодная жидкость температуре t₂=17°С имеет следующие физико-химические характеристики:

₂ = 1025 кг/м³;

₂ = 0,38 Вт/м∙К;

₂ = 0.001 Па∙с;

с₂ = 3085,4 Дж/кг∙К.

2. Тепловая нагрузка аппарата:

Q= G₁∙с₁∙ (t_1н- t_1к)=0,6∙3194,8∙(100 - 17)=159101 Вт. (2.5.1)

3. Расход охлаждающей воды:

кг/с (2.5.2)

3. Определение средне-логарифмической разности температур:

(2.5.3)

Примем ориентировочное значение коэффициента теплопередачи K_ор=800 Вт/м²К.

4. Рассчитаем требуемую поверхность теплообмена:

(2.5.4)

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

23

5. Поправку для средне-логалифмической разности температур определим по уравнению:

(2.5.5)

(2.5.6)

(2.5.6)

(2.5.7)

(2.5.8)

1. Делаем поправку для температуры:

Δt_ср= Δt_{ср лог} ·ε = 36,7·1,23 = 45,1°C (2.5.9)

1. Определяем поверхность теплообмена

(2.5.10)

Подбираем теплообменник:

L_труб = 1,5 м, d_труб = 20∙2 мм, D_кожуха = 273 мм, F = 6 м².

7. В выбранном теплообменнике запас поверхности:

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

24

2.6. Расчёт ёмкости для исходной смеси и продуктов разделения.

, (2.6.1)

где

G - расход жидкости, кгс.

 = 2 часа = 2·3600 = 7200 сек - время.

 - плотность жидкости, кгм³.

 = 0,8 - коэффициент заполнения.

1. Ёмкость для исходной смеси:

(2.6.2)

1. Ёмкость для сбора дистиллята:

(2.6.3)

1. Ёмкость для кубовой жидкости:

(2.6.4)

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

25

3. Расчёт и выбор насоса.

Подобрать насос для перекачивания исходной смеси вода-уксусная кислота при температуре 20°С из открытой ёмкости в аппарат, работающий под избыточным давлением 0,1 МПа. Расход жидкости 2,64 кгс.

Проверить возможность установки насоса на высоте 4 м над уровнем жидкости в ёмкости.

3.1. Выбор трубопровода

1. Для всасывающего и нагнетательного трубопровода примем одинаковую скорость течения жидкости, равную 3 мс. Тогда диаметр равен:

(3.1.1)

Выбираем стальную трубу наружным диаметром 45 мм, толщиной стенки

3,5 мм (по таблице). Внутренний диаметр трубы d = 0,038 м.

2. Фактическая скорость воды в трубе:

(3.1.2)

Примем, что коррозия трубопровода незначительна.

3.2. Определение потерь на трение местные сопротивления

(3.2.1)

т.е. режим течения турбулентный.

Примем абсолютную шероховатость равной =2·10^-4 м.

Тогда:

(3.2.2)

Далее получим:

Таким образом, в трубопроводе имеет место смешанное трение, и расчет  следует проводить по формуле:

(3.2.3)

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

26

2.1. Определим сумму коэффициентов местных сопротивлений:

сумма коэффициентов во всасывающей линии

_вс = 0,5+1+1,1·2+3·0,83·0,92 = 6 (3.2.4)

сумма коэффициентов в нагнетательной линии

_н = 0,5+1+1,1·2+2·4,8 = 13,3 (3.2.5)

2.2. Потерянный напор во всасывающей и нагнетательной линии находим по формуле:

(3.2.6)

2.3. Общие потери напора:

h_п = h_{п вс}+h_{п наг} = 3,7+5,62 = 9,31 м (3.2.7)

3.3. Выбор насоса.

3.1. Находим потребный напор насоса по формуле:

(3.3.1)

Такой напор при заданной производительности обеспечивается одноступенчатыми центробежными насосами. Учитывая широкое распространение этих насосов в промышленности ввиду достаточно высокого к.п.д., компактности и удобства комбинирования с электродвигателями, выбираем для последующего рассмотрения именно эти насосы.

3.2.Полезную мощность насоса определим по формуле:

N_п = ·g·Q·H = 1023·9,8·0,0264· 34,28= 9051 Вт = 9,05 кВт (3.3.2)

Примем _пер=1 и _н=0,6 (для центробежного насоса средней производительности),

3.3. Найдём мощность на валу двигателя:

кВт (3.3.3)

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

27

По таблице устанавливаем, что заданной подаче и напору более всего соответствует центробежный насос марки Х20/53, для которого при оптимальных условиях работы Q=5,5·10^-3 м³/с, Н=34,4 м, _н=0,5. Насос обеспечен электродвигателем АО2 -52-2 номинальной мощностью N_н =13 кВт, _дв =0,87. Частота вращения вала n = 48,3 с^-1.

4. Определение предельной высоты всасывания

4.1. Рассчитаем запас напора на кавитацию:

h_з = 0,3· (Q·n²)^2/3 = 0,3· (0,0264·48,3²)^2/3 = 3,5 м (4.1)

По таблицам давлений насыщенного пара найдём, что при 20°С p_t = 2,34·10^-3 Па.

Примем, что атмосферное давление равно р₁ = 10⁵ Па, а диаметр всасывающего патрубка равен диаметру трубопровода.

Тогда по формуле найдём:

(4.2)

Таким образом, расположение насоса на высоте 4 м над уровнем жидкости в ёмкости вполне возможно.

Выбираем насос:

Таблица 2. Выбор насоса для отвода кубового остатка и дистиллята.

Q расчетное, м3/с	Марка	Q , м3/с	Н, м	n, с-1	н	Электродвигатель
						тип	Nн,кВт
1.Qкуб.ост=2,033/843,4 =2.1·10-3	Х 8/18	2,4·10-3	11.3	48,3	0.4	АО2-31-2	3
2.Qдист=0,6/897,9 = =9,0·10-4	Х8/18	2,4·10-3	11,3	48,3	0,4	АО2-31-2	3

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

28

5. Определение толщины тепловой изоляции.

Толщину тепловой изоляции _и находят из равенства удельных тепловых потоков через слой изоляции от поверхности изоляции в окружающую среду:

(5.1)

где _в=9,3+0,058·t_ст2 - коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляционного материала в окружающую среду, Вт/м²К ;

t_ст2 - температура изоляции со стороны окружающей среды, для аппарата, работающего в закрытом помещении, t_ст2= 40°С ;

t_ст1=143,62 °С - температура изоляции со стороны аппарата. Ввиду незначительного термического сопротивления стенки аппарата по сравнению с термическим сопротивлением слоя изоляции, t_ст1 принимают равной температуре греющего пара t_г1; t_в=20°С - температура окружающей среды;

_и - коэффициент теплопроводности изоляционного материала, Вт/м·К.

1. Рассчитаем толщину тепловой изоляции:

_в=9,3+0,058·40 = 11,62 Вт/м²·К (5.2)

В качестве материала для тепловой изоляции выберем совелит (85% магнезия

и 15% асбеста), имеющий коэффициент теплопроводности _и = 0,09 Вт/м·К. Тогда получим:

(5.3)

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

29

6. Расчёт оптимального диаметра трубопровода.

Внутренний диаметр трубопровода круглого сечения рассчитывают по формуле:

(6.1)

1. Трубопровод подачи исходной смеси из подогревателя в колонну:

Выбираем трубопровод по ГОСТу  563.5 мм - Х18Н10Т.

Штуцер D_у - 49 мм.

1. Трубопровод подачи кубового остатка в кипятильник:

Выбираем трубопровод по ГОСТу  453.5 мм - Х18Н10Т.

Штуцер D_у - 38 мм.

7. Трубопровод отвода оборотной воды из дефлегматора:

Выбираем трубопровод по ГОСТу  764.0 мм - Ст3сп.

Штуцер D_у - 67 мм.

10 Трубопровод, соединяющий распределитель и колонну:

Выбираем трубопровод по ГОСТу  563.5 мм - Х18Н10Т.

Штуцер D_у - 49 мм.

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

30

Литература

1. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии.-М.: Химия, 1995-Ч.1,2.

2. Павлов К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: Учебное пособие для студентов химико-технологических спец. Вузов/ К.Ф. Павлов П.Г. Роменков, А.А. Носков; Под редакцией П.Г. Романкова – 10-е изд. перераб и доп.-Л.: Химия, 1987.

3. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии.-М.: Химия, 1971.

4. Плановский А.Н. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии / А.Н. Плановский, П.И. Николаев.-М.: Химия, 1983.

5. Плановский А.Н. Процессы и аппараты химической технологии / А.Н. Плановский, В.М. Рамм, С.З. Каган.- 5-е изд., стериотип.-М.: Химия, 1983.

6. Правила и примеры выполнения технологических схем: Методические указания к курсовому проектированию по процессам и аппаратам химических и пищевых производств / Воронеж. Гос. Технолог. Акад.; Сост. А.В. Логинов, М.И. Слюсарев. – Воронеж, 1999.

7. Лащинский А.А. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры: Справочник./ А.А. Лащинский, А.Р. Толчинский; Под редакцией Н.Н. Логинова. 2-е изд. перераб. и доп.-Л Машиностроение,1970.

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

31

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

32

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

33

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

34

Изм

Лист

№ докум

Подп

Дата

лист

35