KURSOVIK (739552), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

В соответствии с табличной поверхностью, близкую к ориентировочной, может иметь теплообменник с высотой труб l=2 м, D_кожуха=400 мм, d_труб=25´2 мм, общим числом труб = 100, числом ходов =2.

Требуемая поверхность составит F = 13.5 м²

В выбранном теплообменнике запас поверхности:

Расчёт холодильника кубовой жидкости (кожухотрубчатого теплообменника).

Рассчитать и подобрать нормализованный кожухотрубчатый теплообменник для теплообмена между двумя растворами. Горячий раствор в количестве

G₂= W= 0.7193 кг / с охлаждается от t_2н= 78°С до t_2к=25°С . Начальная температура воды равна t_2н= 20 ⁰С. Горячая жидкость при средней температуре t₁=51.5°С имеет следующие физико-химические характеристики: r₁=766.5 кг/м³; l₁=0.178 Вт/м´К; m₁=0.000746 Па´с; с₁=2927 Дж/кг´К. Холодная жидкость температуре t₂=30 °С имеет следующие физико-химические характеристики: r₂=986 кг/м³; l₂=0.662 Вт/м´К; m₂=0.000804 Па´с; с₂=4190 Дж/кг´К.

Тепловая нагрузка аппарата:

Q= G₁´с₁´(t_1н- t_1к)=0.7193´2927´(78 - 25)=111586 Вт.

Расход охлаждающей воды:

кг/с

Определение средне-логарифмической разности температур:

.

Ориентировочный выбор теплообменника:

Примем ориентировочное значение коэффициента теплопередачи K_ор=800 Вт/м²´К. Тогда ориентировочное значение требуемой поверхности теплообмена составит:

Поправку для средне-логалифмической разности температур определим по уравнению:

Подбираем теплообменник:

L_труб=4 м, d_труб=25´2 мм, D_кожуха=400 мм, F =31 м², число труб= 100, число ходов=2

Требуемая поверхность составит F = 28.43м².

В выбранном теплообменнике запас поверхности:

Расчёт холодильника дистиллята (кожухотрубчатого теплообменника)

Рассчитать и подобрать нормализованный кожухотрубчатый теплообменник для теплообмена между двумя растворами. Горячий раствор в количестве

G₂= P= 0.4196 кг / с охлаждается от t_1н= 56.6°С до t_1к=25°С . Начальная температура холодного раствора равна t_2н= 20 °С. Горячая жидкость при средней температуре t₁= 40.8°С имеет следующие физико-химические характеристики:с₁=2292.5 Дж/кг´К. Холодная жидкость температуре t₂=30 °С имеет следующие физико-химические характеристики: r₂=996 кг/м³; l₂=0.618 Вт/м´К; m₂=0.000804 Па´с; с₂=4190 Дж/кг´К.

Тепловая нагрузка аппарата:

Q= G₁´с₁´(t_1н- t_1к)=0.4196´2292.5´(56.6 - 25)=30397 Вт.

Расход охлаждающей воды:

кг/с

Определение средне-логарифмической разности температур:

.

Ориентировочный выбор теплообменника:

Примем ориентировочное значение коэффициента теплопередачи K_ор=800 Вт/м²´К. Тогда ориентировочное значение требуемой поверхности теплообмена составит:

Подбираем теплообменник:

L_труб=3 м, d_труб=20´2 мм, D_кожуха=400 мм, F=31 м², число ходов=2

Требуемая поверхность составит F = 25.61 м².

В выбранном теплообменнике запас поверхности:

Расчёт ёмкости для исходной смеси и продуктов разделения

, где

G - расход жидкости, кг / с.

t = 2 часа = 2´3600 = 7200 сек - время.

r - плотность жидкости, кг / м³.

j = 0.8 - коэффициент заполнения.

1. Ёмкость для исходной смеси:

1. Ёмкость для сбора дистиллята:

1. Ёмкость для кубовой жидкости:

Расчёт и выбор насоса

Подобрать насос для перекачивания исходной смеси ацетон- этанол при температуре 20 °С из открытой ёмкости в аппарат, работающий под избыточным давлением 0.1 Мпа. Расход жидкости 1.1389 кг/с. Геометрическая высота подъёма жидкости 15 м. Длина трубопровода на линии всасывания 15 м, на линии нагнетания 40 м.

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

Выбор трубопровода

Для всасывающего и нагнетательного трубопровода примем одинаковую скорость течения жидкости, равную 2 м/с. Тогда диаметр равен:

Выбираем стальную трубу наружным диаметром 38 мм, толщиной стенки

2 мм (по таблице). Внутренний диаметр трубы d = 0.034 м. Фактическая скорость воды в трубе:

м/с

Примем, что коррозия трубопровода незначительна.

Определение потерь на трение местные сопротивления

т.е. режим течения турбулентный. Примем абсолютную шероховатость равной D=2´10^-4 м. Тогда:

Далее получим:

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

Определим сумму коэффициентов местных сопротивлений:

сумма коэффициентов во всасывающей линии

åx_вс=0.5+1+1.1´2+3´0.83´0.92=6

сумма коэффициентов в нагнетательной линии

åx_н=0.5+1+1.1´2+2´4.8=13.3

Потерянный напор во всасывающей и нагнетательной линии находим по формуле:

Общие потери напора:

h_п=h_{п вс}+h_{п наг}=1.9+2.83=4.73

Выбор насоса.

Находим потребный напор насоса по формуле:

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.

Полезную мощность насоса определим по формуле:

N_п=r´g´Q´H = 9.8´32.6´1.1389 = 363.9 Вт = 0.364 кВт

Примем h_пер=1 и h_н=0.6 (для центробежного насоса средней производительности), найдём по формуле мощность на валу двигателя:

кВт

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, h_н=0.5. Насос обеспечен электродвигателем ВА 0-52-2 номинальной мощностью N_н=13 кВт, h_дв=0.87. Частота вращения вала n = 48.3 с^-1.

Определение предельной высоты всасывания

Рассчитаем запас напора на кавитацию:

h_з=0.3´(Q´n²)^2/3=0.3´(1.445´10^-3´48.3²)^2/3=0.6744 м

По таблицам давлений насыщенного пара найдём, что при 20 °С p_t=12025 Па.

Примем, что атмосферное давление равно р₁=10⁵ Па, а диаметр всасывающего патрубка равен диаметру трубопровода. Тогда по формуле найдём:

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

Выбираем насос:

Выбор насоса для отвода кубового остатка и дистиллята

Таблица 4

Расчёт конденсатоотводчика

Для отвода конденсата и предотвращения проскока пара в линию отвода конденсата, теплообменные аппараты, обогреваемые насыщенным водяным паром, должны снабжаться конденсатоотводчиками. Расчёт поплавкового конденсатоотводчика состоит в определении диаметра условного прохода D_у по максимальному коэффициенту пропускной способности R.

Требуемое значение коэффициента пропускной способности определяют в зависимости от расхода водяного конденсата G (в т/ч) и перепада давления Dр (в МПа) между давлением пара и давлением в линии отвода конденсата:

Dр=0.4-0.1=0.3 МПа

1. Конденсатоотводчик для кипятильника:

G=0.447 кг/с´3.6 = 1.61 т/ч

т/ч

D_у=25 мм

1. Конденсатоотводчик для подогревателя:

G=0.06 кг/с´3.6 = 0.22 т/ч

т/ч

D_у=20 мм

Определение толщины тепловой изоляции

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

где a_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=142.9 °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; l_и - коэффициент теплопроводности изоляционного материала, Вт/м´К.

Рассчитаем толщину тепловой изоляции:

a_в=9.3+0.058´40 = 11.62 Вт/м²´К

Характеристики

Список файлов реферата