125730 (690666), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

Проверка:

Как видим

Рассчитываем коэффициент теплопередачи К₁ в первом корпусе:

Коэффициент теплопередачи для второго корпуса К₂ и третьего К₃ можно рассчитывать так же , как и коэффициент К₁ или с достаточной точностью воспользоваться соотношением коэффициентов , полученных из практики ведения процессов выпаривания .Эти соотношения варьируются в широких пределах:

К₁ : К₂ : К₃ = 1 : (0,85 0,5) (0,7 0,3)

Поскольку – СaCl2 –соль, соотношение коэффициентов принимаем по верхним пределам.

К₁ : К₂ : К₃ = 1 : 0,85: 0,7

К₂ = К₁ 0,85 = 1096,5 0,85 =932

К₃ = К₁ 0,7 = 767,55

1.7 Распределение полезной разности температур

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

, (1.21)

где – общая полезная разность температур выпарной установки; – отношение тепловой нагрузки к коэффициенту теплопередачи в корпусе; i = 1,2,3 – номер корпуса.

Проверим общую полезную разность температур установки:

Поскольку рассчитаны величины тепловых нагрузок, коэффициентов теплопередачи и полезной разности температур по корпусам, следовательно, можно найти поверхность теплопередачи выпарных аппаратов:

Полученные значения поверхности теплопередачи сравниваем с определенной ранее ориентировочной поверхностью F_ор=49 м². Различие незначительное. Значит, размеры выпарных аппаратов выбраны правильно.

По ГОСТ 11987 выбираем аппарат с поверхностью теплообмена F=63м² и длиной труб Н = 4 м. Основные технические характеристики выпарного аппарата представлены в таблице 1.6.

Таблица 1.6 – Техническая характеристики выпарного аппарата.

1.8 Определение толщины тепловой изоляции

Толщину тепловой изоляции находим из равенства удельных тепловых потоков через слой изоляции в окружающую среду:

, (1.22)

где – коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляции к воздуху, Вт/(м² К) ;

– температура изоляции со стороны воздуха, °С; Для аппаратов, работающих внутри помещения выбирают в пределах 35 ÷ 45 ºС, а для аппаратов, работающих на открытом воздухе в зимнее время – в интервале 0 ÷ 10 ºС.;

– температура изоляции со стороны аппарата, ºС (температуру t_ст1 можно принимать равной температуре греющего пара, ввиду незначительного термического сопротивления стенки аппарата по сравнению с термическим сопротивлением слоя изоляции);

– температура окружающей среды (воздуха), ºС;

– коэффициент теплопроводности изоляционного материала, Вт/(мК).

В качестве изоляционного материала выбираем совелит, который содержит 85% магнезии и 15 % асбеста. Коэффициент теплопроводности совелита

Толщина тепловой изоляции для первого корпуса:

Такую же толщину тепловой изоляции принимаем для второго и третьего корпусов.

2. Расчет вспомогательного оборудования

2.1 Расчет барометрического конденсатора

Для создания вакуума в выпарных установках применяют конденсаторы смешения с барометрической трубой. В качество охлаждающего агента используют воду, которая подается в конденсатор чаще всего при температуре окружающей среды (около 20 ºС). Смесь охлаждающей воды и конденсата выходит из конденсатора по барометрической трубе. Для поддержания постоянного вакуума в системе вакуум-насос постоянно откачивает неконденсирующиеся газы.

2.1.1 Определение расхода охлаждающей воды

Расход охлаждающб ей воды G_в (в кг/с) определяем из теплового баланса конденсатора:

, (2.1)

где – энтальпия пара в барометрическом компенсаторе, кДж/кг;

– теплоёмкость воды, кДж/(кг К);

С _в =4190 кДЖ/(кгК);

- начальная температура охлаждающей воды, ºС;

t _н = 10 20 ºС

- конечная температура смеси воды и конденсата, ºС.

Разность температур между паром и жидкостью на выходе из конденсатора составляет 3 ÷ 5 град., поэтому конечную температуру воды принимают на 3 ÷ 5 град. ниже температуры конденсации паров:

ºС

Тогда

2.1.2 Расчет диаметра барометрического конденсатора

Диаметр барометрического конденсатора ‚ определяем из уравнения расхода

, (2.2)

где – плотность пара, кг/м³ выбираемая по давлению пара в конденсаторе P_бк;

– скорость пара, м/с, принимаемая в пределах 15 ÷ 25 м/с.

По нормалям НИИХИММАШа подбираем барометрический конденсатор диаметром d_бк = 600 мм с диаметром трубы d_бт = 150 мм.

2.1.3 Расчет высоты барометрической трубы

Скорость воды в барометрической трубе

Высота барометрической трубы

, (2.3)

где В – вакуум в барометрическом конденсаторе, Па;

– сумма коэффициентов местных сопротивлений;

– коэффициент трения в барометрической трубе;

– высота и диаметр барометрической трубы, м;

0,5 – запас высоты на возможное изменение барометрического давления.

,

где – коэффициенты местных сопротивлений на входе в трубу и на выходе из неё.

Коэффициент трения зависит от режима движения воды в барометрической трубе. Определим режим течения воды в барометрической трубе:

где – вязкость воды, Па∙с, определяемая по номограмме при температуре воды t_ср.

Для гладких труб при Re = 123250,

2.2 Расчёт производительности вакуум – насоса

Производительность вакуум-насоса G_возд определяется количеством воздуха, который необходимо удалять из барометрического конденсатора:

, (2.4)

где 2,5∙10^-5 – количество газа, выделяющегося из 1 кг воды; 0,01 – количество газа, подсасываемого в конденсатор через уплотнения на 1 кг паров. Тогда

Объёмная производительность вакуум-насоса

, (2.5)

где R – универсальная газовая постоянная, Дж/(кмоль К);

M_в – молекулярная масса воздуха, кг/кмоль;

t_в – температура воздуха, ºС;

Р_в – парциальное давление сухого воздуха в барометрическом конденсаторе, Па.

Температура воздуха

ºС

давление воздуха

, (2.6)

где Р_п – давление сухого насыщенного пара при t_в, Па. При температуре воздуха 27,07ºС, Р_п = 0,038∙9,8∙10⁴ Па.

.

Тогда

Зная объёмную производительность воздуха и остаточное давление в конденсаторе Р_бк, по каталогу подбираем вакуум-насос типа ВВН – 3 мощность на валу .

Удельный расход энергии на тонну упариваемой воды, ,

.

2.3 Определение поверхности теплопередачи подогревателя

Поверхность теплопередачи подогревателя (теплообменника) F_п ,м² определяем по основному уравнению теплопередачи:

, (2.7)

где – тепловая нагрузка подогревателя, Вт определяется из теплового баланса теплообменника: К_п – коэффициент теплопередачи, Вт/(м К), К_п = 120 ÷ 340;

– средняя разность температур между паром и раствором, ºС;

– количество начального раствора, кг/с, и его теплоёмкость, Дж/(кг∙К);

– начальная температура исходного раствора, ºС;

– температура раствора на выходе из теплообменника, ºС, равная температуре с которой раствор входит в первый корпус.

t_1н = 143,6ºС пар t_1к = 143,6ºС

t_2н = 20ºС раствор t_2к = 129,9ºС

Так как отношение , то величину определим как среднелогарифмическую:

Тогда поверхность теплообменника

Площадь поверхности теплопередачи теплообменника принимается на 10—20 % больше расчетной величины:

Н а основании найденной поверхности по ГОСТ 15122 – 79 выбираем кожухоторубчатый одноходовой теплообменник с такими параметрами: площадь поверхности теплопередачи F = 65 м² , число труб n = 283 длина труб l = 3 м, диаметр труб 25 х 2 мм, диаметр кожуха D = 600 мм .

2.4 Расчёт центробежного насоса

Основными типами насосов, используемых в химической технологии, являются центробежные, осевые и поршневые. Для проектируемой выпарной установки используем центробежный насос. При проектировании обычно возникает задача определения необходимого напора Н и мощности N при заданной подаче (расходе) жидкости Q, перемещаемой насосом. Далее по найденному напору и производительности насоса определяем его марку, а по величине мощности на валу – тип электродвигателя к насосу.

Мощность на валу насоса, кВт,

, (2.8)

где Q – производительность насоса, м³/c;

Н – напор, развиваемый насосом, м;

Характеристики

Список файлов курсовой работы