Рассчитать и запроектировать фильтровальную установку, тип фильтра дисковых

Температура, ˚С:

начальная, tн1 tн1 = tк1 = 114,6

Расчет сопротивления теплообменника проводим по трубному пространству, по которому проходит суспензия.

Скорость суспензии в трубах теплообменника:

Wтр= Vc/Sтр= 0,0556/0,161=0,35 м/с.

Критерий Re = ρс· Wтр·dм/μс=0,35·0,021·1106,6/0,706·10−3=11 521.

Коэффициент трения для стальных гладких новых труб принимаем по Re = 11 521, е = 0,2 мм, при dв/е = 21/0,2 = 105, λ = 0,039.

Скоростное давление в трубах:

Потери давления на преодоление трения в трубах теплообменника:

Потери давления на преодоление местных сопротивлений теплообменника:

Местные сопротивления по трубному пространству см. п. 25 [4, с.26] и рис. 2 [7]:

входная и выходная камеры ξвх = 1,5 2 шт.

поворот на 90˚ ξв = 1 2 шт.

поворот на 180˚между ходами ξвп= 2,5 5 шт.

вход в трубы и выход из них ξвых = 1 2 шт.

Диаметры штуцеров равны диаметру трубопровода суспензии

Σξ = 1,5· 2+1·2+2,5·5+1·2=19,5.

Скорость суспензии в штуцерах:

Скорость в штуцере больше скорости в трубах теплообменника, поэтому потери давления на местные сопротивления для входной и выходной камер находим по скорости в штуцерах, а потери при входе и выходах из труб и при поворотах из одной секции в другую — по скорости в трубах:

Общее гидравлическое сопротивление трубного пространства теплообменника:

ΔРт = ΔРтр + ΔРм.с. = 82+ 4033=4115

Па Суммарное гидравлическое сопротивление:

ΣΔРт = ΔРтрс + ΔРт. + Н· ρс·g + ΔРдоп = 16 006 + 4115 + 15· 1106,6·9,81=

=182 958

Па.

где Н = 12−15 м — высота подъема суспензии, ΔРдоп = 0.

Полный напор:

Полезная мощность насоса:

Установочная мощность электродвигателя при коэффициенте запаса β=1,25, Nуст = β · Nдв = 1,25 · 7,5=13 кВт.

Выбираем центробежный консольный насос общего назначения:

КМ 150−125−315, V = 200 м3/ч, Н = 32 м, n = 60 с-1.

Принимаем электродвигатель по табл. 16 [7] и установочной мощности Nуст = 13кВт типа 4А160М4, N = 15,0 кВт.

Расчет насоса для подачи фильтрата в холодильник.

По заданию фильтрат охлаждают, поэтому насос подает фильтрат в межтрубное пространство кожухотрубчатого холодильника, так как фильтрат не содержит примесей, а охлаждающую воду — в трубное пространство, так как вода содержит соли кальция и магния.

Гидравлическое сопротивление трубопровода.

Параметры фильтрата Расход, т/ч Температура, tср1,˚С: tср1 = 43,5

Плотность, ρф, кг/м3 ρф = 990

Динамическая вязкость таблица VI [4]

Объемная производительность по фильтрату: Vф = 0,042 м3/с.

Диаметр трубопроводов при скорости фильтрата Wф = 1 м/с:

d=(Vф/0,785· Wф)0,5 =(0,042/0,785· 1,0)0,5=0,231 м.

С целью унификации принимаем диаметр трубопровода для фильтрата равным диаметру трубы для суспензии: d=273×6,5 мм; dв=260м.

Фактическая скорость фильтрата в трубе:

Wф= Vф/0,785· d2= 0,042/0,785· 0,262=0,79 м/с.

Критерий Re = ρф· Wc·d2м/μс=0,79·0,26·990/0,61·10−3=333 354.

Коэффициент трения для стальной гладкой новой трубы принимаем по Re = 333 354, е = 0,2 мм, при dв/е = 260/0,2 = 1300, λ = 0,03.

Длину трубы принимаем L = 20−30м.

Местные сопротивления принимаем:

Вход в трубу ξвх = 1 2 шт.

Вентиль ξв = 4,5 4 шт.

Колено при 90˚ ξк = 1,3 2 шт.

Выход из трубы ξвых = 1 2 шт.

Σξ = 1· 2+4,5·4+1,3·2+1·2=24,6.

Гидравлическое сопротивление трубопровода:

Гидравлическое сопротивление холодильника фильтрата:

Кожухотрубчатый холодильник Поверхность F, м2 F= 893

Высота трубы, l, м l = 9

Диаметр труб, Ø, мм Ø = 20х2

Число ходов, n n = 4

Число перегородок в межтрубном пространстве, m m=8

Сечения: одного хода по трубам, Sтр, м2 Sтр = 0,079

межтрубного пространства (в вырезе перегородок), Sм тр, м2 Sм тр = 0,145.

Диаметр штуцера, Ø, мм Ø =273×6,5.

Диаметр кожуха, Д, мм Д =1200.

Фильтрат: (межтрубное пространство) Температура, ˚С:

начальная, tн1 tн1 = 60

конечная, tк1 tк1 = 30.

Охлаждающая вода (трубное пространство) Объемный расход, Vс = 0,0556 м3/с.

Температура, ˚С:

начальная, tн2 tн2 = 20

конечная, tк2 tк2 = 57.

Скорость фильтрата в вырезе перегородки:

Wф= Vф/0,785· Sм.тр.= 0,042/0,785· 0,079·4=0,17 м/с.

Критерий Re = ρф· Wф·dм/μф=0,17·0,26·990/0,61·10−3=71 735.

Коэффициент трения для стальных гладких новых труб принимаем по Re = 71 735, е = 0,2 мм, при dв/е = 21/0,2 = 105, λ = 0,039.

Потери давления на преодоление трения в трубах теплообменника:

где m = 8 — число перегородок в межтрубном пространстве. Определяется по табл. 1 ГОСТ 15 120–79.

Потери давления на преодоление местных сопротивлений теплообменника:

Местные сопротивления по межтрубному пространству см. п. 25 [4, с.26] и рис. 2 [7]:

Вход в межтрубное пространство и выход из него ξвх = 1,5 2 шт.

поворот на 180˚ через перегородку ξвп= 2,5 5 шт.

Скорость фильтрата в штуцерах:

Wшт= Vф/0,785· d2= 0,042/0,785· 0,262=0,79 м/с.

Скорость в штуцере больше скорости в вырезе перегородок, поэтому потери давления на местные сопротивления на вход и выход из межтрубного пространства находим по Wшт.=0,79 м/с, а потери при поворотах по скорости фильтрата в вырезе перегородки Wф.=0,хм/с.

Общее гидравлическое сопротивление межтрубного пространства холодильника:

ΔРт = ΔРтр + ΔРм.с. = 268+1106=1374

Па Суммарное гидравлическое сопротивление:

ΣΔР = ΔРтрф + ΔРх + Нг· ρф·g = 1374+8978+12· 990·9,81=126 895

Па где Н = 12м — высота подъема фильтрата.

Полный напор:

Установочная мощность электродвигателя:

β=1,3.

Выбираем водяной центробежный консольный насос общего назначения: Vф = 0,042 м3/с или 151,2 м3/ч и Н =13 м.

Принимаем насос марки КМ 160−30, V = 160 м3/ч, Н = 32 м, n = 60 с-1.

Принимаем электродвигатель по табл. 16 [7] и установочной мощности Nуст =11,6 кВт типа 4А160М2, N = 15,0 кВт, n =48,3 с-1.

Технико-экономические показатели Удельный расход энергии:

где N1 = 8,0 кВт — привод барабана фильтра; N2 = 5,5 кВт — привод мешалки фильтра; N3 = 8,0 кВт — привод мешалки в емкости суспензии.

Электродвигатели:

N4 = 30,0 кВт — насос подачи суспензии;

N5 = 8,0 кВт — насос подачи фильтрата на охлаждение;

N6 = 250 кВт — воздуходувка;

N7 = 500 кВт — вакуум-насос.

Удельный расход сжатого воздуха:

Удельный расход греющего пара:

0,95 кг/с — расход пара на подогрев суспензии.

Удельный расход охлаждающей воды:

где GВ = 20 кг/с — расход воды на охлаждение фильтрата.

Заключение

В процессе проделанной работы мы рассчитали и выбрали вакуум-фильты (по заданию — дисковые). Рассчитали материальный баланс технологического процесса фильтрации суспензии с заданными параметрами. Рассчитали и подобрали вспомогательное оборудование; вакуум-насос, воздуходувку, ресивера. Был произведен расчет мешалки и барометрического конденсатора. Подобрали емкости для суспензии, фильтрата и конденсата. К емкости суспензии выбрали с расчетами механическую мешалку. В третьем разделе нашей курсовой работы рассчитали и подобрали подогреватель и холодильник. В четвертой части рассчитали диаметры трубопроводов и выбрали после расчетов и обоснований насосы для подачи суспензии на фильтр через теплообменник-подогреватель и фильтрата в емкость через теплообменник-охладитель.

В пятой заключительной главе рассчитали технико-экономические показатели рассчитанной нами фильтровальной установки.

Спроектировали схему фильтровальной установки.

Список использованных источников

Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1973. 754с.

Плановский А.Н., Рамм В. М., Каган С. З. Процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1968. 847с.

Фильтры для жидкостей: Каталог. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1989, 143с.

Павлов К.Ф., Романков П. Г., Носков А. А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Л.: Химия, 1987. 560с.

Лащинский А.А., Толчинский А. Р. Основы конструирования и расчетов химической аппаратуры. Л.: Машиностроение, 1970. 752с.

Ведерникова М. И. Гидравлические расчеты. Ч I. Расчет и выбор насосов и вентиляторов. Екатеринбург, 2000. 40 с.

Старцева Л.Г., Ведерникова М. И. Гидравлические расчеты. Ч II. Примеры расчетов и выбора насосов и вентиляторов. Екатеринбург, 2000. 44 с.

Орлов В. П. Примерный расчет кожухотрубчатых теплообменников. Екатеринбург, 2000. 46 с.

Перечень замечаний нормоконтролера Студенту _____________________

На тему _______________________

Документ Лист, страница Содержание замечаний Отметка об исполнении Нормоконтролер (подпись, дата)

Листов

Лит.

Утверд.

Н. Контр.

Реценз.

Провер.

Разраб.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.