Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Проектирование вакуум-выпарной установки

Курсовая Купить готовую Узнать стоимостьмоей работы

Ориентировочный расчет холодильника концентрированного раствора Концентрированный раствор выводится из выпарного аппарата и поступает в теплообменник при температуре tкон. =117,75ºС. В соответствии с заданием он охлаждается до температуры tр.к. = 30 ºС. Начальная температура охлаждающей воды, tвн.=10 ºС, конечная температура tвк, обычно принимается на 10−20 ºС, чем tвн. примем. С учетом 20… Читать ещё >

Проектирование вакуум-выпарной установки (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • Задание
  • 1. Технологическая схема установки

2.Расчет выпарного аппарата Материальный баланс процесса выпаривания Температурный режим работы выпарной установки Расчет тепловой нагрузки выпарного аппарата Расчет расхода греющего пара Расчет площади поверхности теплообмена греющей камеры выпарного аппарата

3.Расчет барометрического конденсатора смешения Расход охлаждающей воды Диаметр барометрического конденсатора Скорость воды в барометрической трубе Высота барометрической трубы

4.Расчет вакуум-насоса

5.Ориентировочный расчет теплообменных аппаратов Ориентировочный расчет подогревателя исходного раствора Ориентировочный расчет холодильника концентрированного раствора

6.Выводы

Литература

= 2,5· 10−5·(W+Gв) +0,01· W = 2,5•10−5•(2,45+13,2) +0,01•2,45 =

=24,9· 10−3 кг/с.

Для расчета объемной производительности вакуум-насоса по соотношению (21), определим температуру воздуха и его парциальное давление при этой температуре:

tвозд. = tвн + 4 + 0,1· (tвк — tвн)=10+4+0,1(110−10)=24°С.

Давление сухого насыщенного пара при tвозд.=24°С, в соответствии с таблицей Б.2 равно: Рп= 0,0306 кгс/см2. Тогда парциальное давление воздуха:

Рвозд. = Р0 — Рп = 18,2· 104 — 0,0306· 9,8·104 = 17,9· 104Па Подставив полученные значения в (21), получим:

Зная объемную производительность вакуум-насоса Vвозд. и остаточное давление Р0, по таблице В.3 подбираем вакуум-насос типа ВВН-1,5.

Ориентировочный расчет теплообменных аппаратов Ориентировочный расчет подогревателя исходного раствора В подогревателе раствор нагревается от начальной температуры tисх.=25ºС до температуры tн=117 ºС, при которой он поступает в выпарной аппарат. В качестве греющего агента используется первичный греющий пар с tгр.п.=142,9 ºС. Так как пар конденсируется при постоянной температуре, то взаимная схема движения теплоносителей (прямоток, противоток) не влияет на величину средней разности температур.

Вычислим среднюю разность температур в соответствии с (28):

где tгр.п. — температура конденсации греющего пара, ºС;

tисх. — начальная температура разбавленного раствора, ºС;

tн.- температура разбавленного раствора на входе в выпарной аппарат, ºС.

Так как пар конденсируется при постоянной температуре, то средняя температура нагревающего раствора tср.р. в соответствии с (30) равна:

tср.р. = tгр.п. — Δtср. = 142,9 — 60,7 = 82,2 ºС Для определения тепловой нагрузки аппарата Q, Вт, рассчитаем количество теплоты, необходимой для нагревания разбавленного раствора от начальной температуры до температуры, при которой он подается в выпарной аппарат. По соотношению (26):

Q = Gн · сн· (tн. — tисх.) = 3,06 · 4132,7· (117 — 25) = 1 163 438

Вт, где сн = 4132,7 Дж/кг· К — удельная теплоемкость разбавленного раствора по формуле (А.5) при tср.р. = 82,2 ºС и хн = 0,02.

с0 (82,2) = 4223,6+2,476· 82,2·lg (82,2/100)=4206

сн = 4206+(-5100,71+1967,28· 0,02+15,46·82,2+0,1 669·82,22)·0,02 =

= 4132,7 Дж/кг

К Выберем из таблицы 2 ориентировочное значение коэффициента теплопередачи К=1000

Вт/м2· К, соответствующее данному виду теплообмена (от конденсирующегося пара к водному раствору).

Подставив полученные значения в (24), найдем площадь поверхности теплообмена подогревателя:

С учетом 20% запаса по поверхности теплообмена, по таблице В.4 выбираем стандартный аппарат: одноходовой кожухотрубчатый теплообменник ТН с площадью поверхности теплообмена F = 26 м², с трубами Ø25×2 мм, диаметром кожуха D = 400 мм, длиной труб L =3 м.

На основе теплового баланса (27) рассчитаем требуемый расход греющего пара Gп для подогревателя:

Q = Gп · rгр.п. = Gп · сн · (tн — tисх.)

Ориентировочный расчет холодильника концентрированного раствора Концентрированный раствор выводится из выпарного аппарата и поступает в теплообменник при температуре tкон. =117,75ºС. В соответствии с заданием он охлаждается до температуры tр.к. = 30 ºС. Начальная температура охлаждающей воды, tвн.=10 ºС, конечная температура tвк, обычно принимается на 10−20 ºС, чем tвн. примем

tвк.= tвн.+15 = 10+15=25ºС.

Выберем противоточную схему движения теплоносителей, так как в этом случае величина средней разности температур Δtср. будет больше, чем в прямоточной схеме. Вычислим среднюю разность температур в соответствии с (28):

Так как температура воды в теплообменнике изменяется на меньшее число градусов, по сравнению с температурой раствора, то среднюю температуру воды tср. в определим по соотношению (29):

tср.в = (tвн + tвк.)/2 = (10 + 25)/2 = 17,5ºС.

Среднюю температуру охлаждающегося концентрированного раствора найдем по формуле (30):

tср.р = tср. в + Δ tср. = 17,5 + 47,4 = 64,9ºС.

Для определения тепловой нагрузки аппарата Q, Вт, рассчитаем количество теплоты, выделяющейся при охлаждении концентрированного раствора по формуле (25):

Q = Gк · ск · (tкон — tр.к.) = 0,612 · 3810,5 · (117,75- 30) = 204 634

Вт где Gк = 0,612 кг/с расход концентрированного раствора;

ск = 4093,2 — удельная теплоемкость концентрированного раствора по (А.5) при tср.р. = 64,9 ºС и хк = 0,1 кг раств. вешества/кг раствора.

с0 (64,9) = 4223,6+2,476· 64,9·lg (64,9/100)=4193,5

ск = 4193,5+(-5100,71+1967,28· 0,1+15,46·64,9+0,1 669·64,9 2)· 0,1 =

= 3810,5 Дж/кг· К Выберем из таблицы 2 ориентировочное значение коэффициента теплопередачи К = 800 Вт/м2· К, соответствующее данному виду теплообмена (от водного раствора к воде).

Подставив полученные значения в (24), найдем площадь поверхности теплообмена холодильника:

С учетом 20% запаса по поверхности теплообмена, по таблице В.4 выбираем стандартный аппарат: одноходовой кожухотрубчатый теплообменник ТН с площадью поверхности теплообмена F = 7,5 м², с трубами Ø25×2 мм, диаметром кожуха D = 325 мм, длиной труб L =1,5 м, число труб п = 62, проходное сечение проходное сечение Sт=0,021 м², Sмт=0,029 м², Sв.п.=0,013 м², nр=7, l=180 мм.

На основе теплового баланса (27) рассчитаем требуемый расход охлаждающей воды Gв для холодильника:

Q = Gк · ск · (tкон — tк.р.) = Gв · св · (tвк — tвн.)

где св = 4186,8 Дж/кг· К — удельная теплоемкость воды по формуле (А.6) при tср.в. = 17,5 ºС.

Выводы

В соответствии с заданием разработана технологическая однокорпусной вакуум-выпарной установки.

В результате проведенных расчетов выбрано следующее стандартное оборудование:

— выпарной аппарат с естественной циркуляцией и вынесенной греющей камерой со следующими параметрами: площадь поверхности теплообмена 280 м², высота кипятильных труб 5 м;

— барометрический конденсатор — диаметр 0,5 м, барометрическая труба — диаметр 0,125 м, высота — 9,52 м;

— вакуум-насос типа ВВН-1,5 со следующими параметрами: производительность — 1,5 м3/мин, мощность на валу — 2,1 кВт;

— подогреватель исходного раствора: одноходовой кожухотрубчатый теплообменник ТН с площадью поверхности теплообмена F = 26 м², с трубами Ø25×2 мм, диаметром кожуха D=400 мм, длиной труб l = 3 м;

— холодильник концентрированного раствора: одноходовой кожухотрубчатый теплообменник ТН с площадью поверхности теплообмена F = 7,5 м², с трубами Ø25×2 мм, диаметром кожуха D=325 мм, длиной труб l = 1,5 м.

Фролов В.Ф., Флисюк О. М. Процессы и аппараты химической технологии. Учебное пособие для студентов заочной формы обучения. -СПб.: Синтез, 2008.

468 с.

Дытнерский Ю. И. Процессы и аппараты химической технологии.

Учебник для вузов. Ч. 1. — М.: Химия, 1992. 416 с.

Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. — Альянс, 2004. — 750 с.

Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по курсовому проектированию/ под ред. Ю. И. Дытнерского, — М.: Химия, 1992. 272 с.

Романков П.Г., Фролов В. Ф., Флисюк О. М. Методы расчета процессов и аппаратов химической технологии (примеры и задачи): Учебное пособие для вузов. — СПб.: Химиздат, 2009.

544 с.

Зайцев И.Д., Асеев Г. Е. Физико-химические свойства бинарных многокомпонентных растворов и неорганических веществ. — М.: Химия, 1987. 720 с.

Яблонский П.А., Озерова Н. В. Проектирование теплои массообменной аппаратуры химической промышленности: Учебное пособие. -СПб.: СПбГТИ (ТУ), 1993.-92 с.

Борисова Е.И., Круковский О. Н., Маркова А. В., Муратов О. В. Свойства жидкостей и газов: Методические указания к курсовому проектированию. -СПб.: СПбГТИ (ТУ), 2001.-23 с.

Марков А.В., Круковский О. Н., Черникова О. В. Расчет и конструкции теплообменных аппаратов (краткие справочные данные для выполнения графической части проекта): Учебное пособие по курсовому проектированию для студентов заочной формы обучения. -СПб.: СПбГТИ (ТУ), 2009.

Марков А.В., Маркова А. В. Неразборные теплообменники «труба в трубе» (конструкция и основные размеры): Методические указания к курсовому проектированию. -СПб.: СПбГТИ (ТУ), 2001.-30 с.

Показать весь текст

Список литературы

  1. В.Ф., Флисюк О. М. Процессы и аппараты химической технологии. Учебное пособие для студентов заочной формы обучения. -СПб.: Синтез, 2008.468 с.
  2. Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии.-Учебник для вузов. Ч. 1. — М.: Химия, 1992. 416 с.
  3. А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. — Альянс, 2004. — 750 с.
  4. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по курсовому проектированию/ под ред. Ю. И. Дытнерского, — М.: Химия, 1992. 272 с.
  5. П.Г., Фролов В. Ф., Флисюк О. М. Методы расчета процессов и аппаратов химической технологии (примеры и задачи): Учебное пособие для вузов. — СПб.: Химиздат, 2009.544 с.
  6. И.Д., Асеев Г. Е. Физико-химические свойства бинарных многокомпонентных растворов и неорганических веществ. — М.: Химия, 1987. 720 с.
  7. П.А., Озерова Н. В. Проектирование тепло- и массообменной аппаратуры химической промышленности: Учебное пособие. -СПб.: СПбГТИ (ТУ), 1993.-92 с.
  8. Е.И., Круковский О. Н., Маркова А. В., Муратов О. В. Свойства жидкостей и газов: Методические указания к курсовому проектированию. -СПб.: СПбГТИ (ТУ), 2001.-23 с.
  9. А.В., Круковский О. Н., Черникова О. В. Расчет и конструкции теплообменных аппаратов (краткие справочные данные для выполнения графической части проекта): Учебное пособие по курсовому проектированию для студентов заочной формы обучения. -СПб.: СПбГТИ (ТУ), 2009.
  10. А.В., Маркова А. В. Неразборные теплообменники «труба в трубе» (конструкция и основные размеры): Методические указания к курсовому проектированию. -СПб.: СПбГТИ (ТУ), 2001.-30 с.
Заполнить форму текущей работой
Купить готовую работу

ИЛИ