165914 (624897), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

Error: Reference source not found

Термическое сопротивление стальной стенки трубы

материал трубок – сталь, (см. [1], стр.529, т. XXVIII),

толщина стенки = 2мм (см. [4] стр.413)

Предварительный выбор теплообменника:

где = 500 (см. [1], стр.172, табл.4-8).

Согласно [4], стр.415, принимаем двухходовой теплообменник ТН со следующими параметрами: d = 252 мм; n = 121; F = 31,5 м2; lтр =3,5 м.

Расчет скорости воды м/c

Режим течения

= 0.81.10-6 м2/c при t = 300C – ср. темп. воды (см. [1] стр.537)

Находим значение критерия Нуссельта по графику (см. [1] стр.154)

= 1 = 18.

= 3,2(см. [1] стр.564, табл. XIII)

= 18. = 29,7

Тогда коэффициент теплоотдачи 2, характеризующий теплоотдачу стенка–охлаждающая вода, будет равен:

где 2 = 0,624 - коэффициент теплопроводности воды при 300С (см. [1], стр.561, табл. X).

Коэффициент теплоотдачи паров дистиллата, конденсирующегося на горизонтальных трубах, находим через А – комплекс теплофизических величин, характеризующих пары воды (А соответствует по своему физическому смыслу частному коэффициент теплоотдачи конд=1).

,

при t2 = 560С - 0,24 м (см. [1], стр.556, рис. V)

(см. [1], стр.561,рис. X) при t2 = 560С

=750,4 кг/м3 (см. [1], стр.512, табл. IV)

,

где С - коэффициент расположения трубок, равный при горизонтальном расположении 0,72,

Теперь рассчитаем коэффициент теплопередачи К.

,

где р = 0,59–коэффициент рядности (см. [1], рис.4.7, стр.162).

Методом итераций находим К по выражению:

(500-613,9-602-603,2-603,1)

К=603

Требуемая поверхность теплопередачи

м2

Согласно [4], стр.415, принимаем двухходовой теплообменник со следующими параметрами: d = 252 мм; z = 6; n = 266; F = 100 м2; lтр =5,0 м.

Расчет испарителя (кипятильника)

Средняя разность температур

Error: Reference source not found

Ориентировочное значение площади теплообмена составит

где = 1000 (см. [1], стр.172, табл.4-6).

В соответствии с [4], стр.413, поверхность наиболее близкую к расчетной имеет теплообменник ТЛ со следующими характеристиками: d = 252 мм; n = 121; F = 31,5 м2; lтр =3,5 м.

Коэффициент теплопередачи от конденсирующегося пара к кипящей жидкости (см. [7], стр.533):

где С - коэффициент расположения трубок, равный при вертикальном расположении 0,943 (см. [1], стр.149), х – высота труб).

А0= при Т = 142,90С

Р=1,1атм.

,

где

- динамический коэффициент вязкости кубового продукта (см. [1], стр.512, рис. V).

Тогда

B0=

Методом итераций находим К по выражению:

(1000-1547,66-1719,39-1751,97-1757,37-1758,24-1758,38)

К=1758

Тогда требуемая поверхность составит

м2

Исходя из значений требуемой поверхности теплообмена Fтр выбираем теплообменник ТЛ со следующими параметрами: D = 325 мм, d = 252 мм; F = 16 м2, lтр = 3,0 м (см. [2], стр.56, табл.2.9)

Выбор емкостей

Для хранения дистиллята, кубового остатка и исходной смеси используют емкости. В качестве емкостей мы будем использовать горизонтальные цистерны и резервуары. Горизонтальные цистерны предназначены для хранения жидкостей. Они представляют собой горизонтальные сварные сосуды, которые укреплены изнутри кольцами и тягами жесткости, сваренными из уголка. Днища цистерн могут быть выпуклыми или плоскими. Резервуары представляют собой сварные сосуды горизонтального типа, сваренные из углеродистой стали обыкновенного качества, Резервуары снабжены съемными барботерами, двумя лазами, смотровыми окнами и двумя патрубками для присоединения трубопроводов каждый.

Емкость для хранения исходной смеси

Определяем объем исходной смеси

где = 6ч = 21600с - время хранения смеси в емкости (см. [5], стр.47)

- плотность исходной смеси при t = 20 0С

Пусть длина резервуара к его диаметру L/D = 2, тогда

Емкость для дистиллята

Определяем объем дистиллята

где = 6ч = 21600с (см. [5], стр.47)

- плотность исходной смеси при t = 20 0С

Пусть длина резервуара к его диаметру L/D = 2, тогда

Емкость для кубового остатка

Находим объем кубового остатка

где

Пусть длина резервуара к его диаметру L/D = 2, тогда

Расчет тепловой изоляции

Толщина тепловой изоляции и находится по уравнению

где и = 0,098 - коэффициент теплопроводности совелита как изоляционного материала (см. [1], стр.529, табл. XXVIII);

= 400С - температура изоляции со стороны окружающей среды;

= 142,90С - температура изоляции со стороны аппарата;

= - 11,10С - средняя температура воздуха в Тамбове в январе (см. [1], стр.513, табл. XV);

9,3 + 0,058 = 9,3 + 0,05840 = 11,62 - коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляционного материала в окружающую среду.

Принимаем изоляцию с толщиной 5 мм.

Расчет центробежного насоса

Для перекачивания исходной смеси из емкости в подогреватель, а также для перекачивания флегмы из распределителя обратно в колонну и для отвода из емкостей дистиллята и кубового остатка используют центробежные насосы.

Исходная смесь перекачивается при t = 200С из емкости в аппарат, работающий под давлением 0,1 М Па. Расход смеси 7500 кг/ч, геометрическая высота подъема смеси 20м, длина трубопровода на линии всасывания 7м, на линии нагнетания 14м. На линии всасывания установлены два прямоточных вентиля и два отвода под углом 900. На линии нагнетания установлен два прямоточных вентиля и три отвода под углом 900. Отношение радиуса изгиба к внутреннему диаметру трубопровода равно четырем. Примем скорость течения смеси для всасывающего и нагнетательного трубопроводов одинаковой и равной = 1,5 м/с (см. [2], стр.16). Внутренний диаметр трубопровода равен

где

Определение потерь на трение и местных сопротивлений

Определяем режим течения смеси

где

=100,124=1,33мПа. с - динамический коэффициент вязкости исходной смеси при 200С (см. [1], стр.516, т. IX).

Режим течения турбулентный. Примем абсолютную шероховатость труб равной = 210-4 м (трубы стальные, бывшие в эксплуатации, с незначительной коррозией, см. [2], стр.14).

Тогда относительная шероховатость труб будет равна

(см. [1] стр.22)

Определяем сумму коэффициентов местных сопротивлений:

для всасывающей линии вход в трубу (с острыми краями) 1 = 0,5

прямоточный вентиль: 2 = К, где К = 0,89; = 0,79, тогда 2 = 0,790,89 = = 0,70 (2 шт)

Отводы: коэффициент А = 1,0, коэффициент В = 0,11, тогда 3 = 0,11 (см. [1], стр.494, табл. XIII);

Сумма коэффициентов местных сопротивлений во всасывающей линии

= 1 +22 +23 = 0,5+20,70+20,11 = 2,13

Потерянный напор во всасывающей линии находим по формуле:

для нагнетательной линии выход из трубы 1 = 1

вентиль прямоточный 2 = 0,79.0,89

отводы 3 = 0,11 (см. [1], стр.496, табл. XIII).

Сумма коэффициентов местных сопротивлений равна

= 1 +22 +33 = 1 +2.0,70 + 3 0,11 = 2,74

Потерянный напор в нагнетательной линии

Общие потери напора

hп = hп. вс + hп. наг = 0,48 + 0,83 = 1,31 м

Выбор насоса

Находим полный напор, развиваемый насосом

Полезная мощность, затрачиваемая на перекачивание жидкости

Мощность на валу двигателя

где н п д = 0,6 - общий КПД насосной установки, представляющий собой произведение КПД насоса н; КПД передачи п и КПД двигателя д.

По источнику [1], стр.92, табл.2.5, устанавливаем, что заданным подаче и напору, более всего соответствует центробежный насос марки X20/53, для которого при оптимальных условиях работы V = 5,510-3 м3/с; Н = 34,4м. Насос снабжен электродвигателем АО2-32-2, номинальной мощностью N = 13 кВт с частотой вращения вала n = 48,3 с-1.

Предельная высота всасывания.

Определяем запас напора, необходимый для исключения кавитации

Высота всасывания не должна превышать следующего значения

Нвс А - ht - hп. вс - hкав = 10,2 - 0,24 – 0,48 – 1,6 = 7,88м

где А=10,2(cм. [1] стр.52) - атмосферное давление, выраженное в метрах столба, перекачиваемой жидкости.

ht =0,24м - давление насыщенного пара всасываемой жидкости (см. [1], стр.69).

При установке насоса следует учитывать, что высота его расположения над уровнем жидкости в емкости не должна превышать значения Нвс.

Расчет и подбор штуцеров

Присоединение труб к химическим аппаратам бывает разъемное и неразъемное. Первое осуществляется с помощью фланцев или на резьбе, второе на сварке или пайке. Для разъемного присоединения труб, арматуры и измерительных приборов на аппаратуре обычно предусматривают штуцера (патрубки) фланцевые или резьбовые. Наиболее распространены фланцевые штуцера для присоединения труб, арматуры и приборов. Фланцевое соединение состоит из двух симметрично расположенных фланцев, уплотнительного соединения (прокладок), и крепежных элементов (болтов, шпилек, шайб или гаек). В сварной аппаратуре низкого давления фланцы обычно изготавливают из листового полосового или фасонного проката с последующей приваркой их к обечайке, к трубе и т.д. Наиболее технологичной формой изготовления фланцев является круглая форма.

Диаметры штуцеров колонны и теплообменной аппаратуры, а, следовательно, и диаметры технологических трубопроводов, определяют из уравнения расхода по допустимой скорости потоков в них.

Штуцер для подачи исходной смеси

Скорость ввода исходной смеси принимаем равной = 2 м/с (см. [5], стр.42), тогда диаметр штуцера будет равен

где

Подбираем щтуцер по [4]. стр.659 табл.27.3

Характеристики

Список файлов курсовой работы