абсорбция 14 вариант. 1. 1Теоретические основы абсорбции 3
![]()
|
Определение коэффициента теплопередачи и истинной поверхности теплообменаОпределение истинного коэффициента теплопередачи производится по следующему уравнению /2/: ![]() где q ‑ тепловая нагрузка, определенная по уравнению (4.24) и равная 739,74 ![]() ![]() ![]() Определение истинной поверхности теплообмена, необходимой для осуществления процесса теплообмена /4/: ![]() ![]() Теплообменник (см. п. 4.3) выбран не правильно, в связи с тем, что рассчитанная по формуле (4.26) поверхность теплопередачи больше поверхности теплопередачи выбранного стандартизированного теплообменника (625 м2). Поэтому выбираем теплообменник в том же ряду, но с большей поверхностью теплопередачи, равной 937 м2. Тогда запас поверхности будет равен ![]() Определение гидравлического сопротивления теплообменникаГидравлический расчет проводят по формулам расположенным ниже. Для определения гидравлического сопротивления межтрубного пространства теплообменника служит следующее уравнение /3/: ![]() где мтр ‑ скорость движения теплоносителя в межтрубном пространстве, ![]() Число рядов труб, омываемых потоком в межтрубном пространстве, m = ![]() ![]() ![]() ![]() Для определения гидравлического сопротивления трубного пространства теплообменника служит следующее уравнение /3/: ![]() где тр ‑ скорость движения теплоносителя в трубном пространстве ![]() Коэффициент трения для переходного режима определяется по формуле ![]() где ![]() ![]() ![]() Диаметр штуцеров в кожухе 200 мм. Следовательно, скорость охлаждающей воды в штуцере ![]() ![]() ![]() ПОДБОР ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ Подбор вспомогательного оборудования включает подбор холодильника газовой смеси, компрессора для подачи газовой смеси, насоса для подачи поглотителя. 5.1 Ориентировочный расчет теплообменника для охлаждения газовой смеси Необходимо выбрать и рассчитать теплообменник для охлаждения газовой смеси расходом 6000 ![]() Средняя температура теплоносителя в теплообменнике (4.2): ![]() Плотность SO2 при нормальных условиях равна 2,93 ![]() ![]() ![]() ![]() Тепловая нагрузка, согласно уравнению (4.1) составляет: ![]() В качестве второго теплоносителя используется рассол с начальной температурой – 10 C и конечной – 0C. Рассол содержит 20 масс. % хлористого натрия. Теплообмен реализуется при чистом противотоке. Распределение температур теплоносителей на концах теплообменника представлено на рисунке 5.1. Распределение температур теплоносителей на концах теплообменника ![]() ![]() Рис. 5.1. ![]() В виду того, что ![]() то средняя разница температур определяется ![]() Среднюю температуру хладагента рассчитаем по формуле (4.2) ![]() Теплоемкость рассола при этой температуре с=3,372103 ![]() ![]() Примем значение коэффициента теплопередачи, соответствующее турбулентному движению жидкости 60 ![]() ![]() Для теплоносителей, которые движутся по трубам и не меняют своего агрегатного состояния, необходимо принять такое количество труб в одном ходе теплообменника nx, чтобы обеспечивалось их турбулентное движение. Примем число Рейнольдса для теплоносителя в трубах Re 15000. Вязкость рассола при средней температуре –5 С =3,43810-3 Пас. ![]() Выбираем кожухотрубчатый теплообменник с диаметром кожуха –– 1200 мм, диаметром теплообменных труб 202 мм, числом ходов – 6, общим числом теплообменных труб – 1544, с поверхностью теплообмена – 582 м2 при длине труб – 6 м /4, стр. 51/. 5.2 Ориентировочный расчет насоса Подобрать насос для перекачивания поглотителя при температуре 32 С из емкости в аппарат, работающий под давлением 2,4 МПа. Процесс осуществляется в соответствии со следующей монтажной схемой (см. рис. 5.3). 5.2.1 Выбор трубопровода для всасывающей и нагнетательной линииРасход поглотителя 91,31 ![]() ![]() ![]() Для всасывающего и нагнетательного трубопровода примем одинаковую скорость течения воды, равную 2 ![]() ![]() Монтажная схема. ![]() A ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Т ![]() ![]() 12м ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 5 м 5 м ![]() ![]() Рис. 5.3. Выбираем стальную трубу наружным диаметром 273 мм, толщиной стенки 10 мм. Внутренний диаметр трубы 253 мм. Фактическая скорость воды в трубе ![]() 5.2.2 Определение потерь на трение и местные сопротивления.Число Рейнольдса =1,005 м ![]() ![]() Режим течения турбулентный. Примем абсолютную шероховатость равной =210-4 м. Тогда ![]() Далее получим: ![]() Таким образом, в трубопроводе имеет место смешанное трение, и расчет коэффициента трения следует проводить по формуле /3, стр. 14/ ![]() ![]() Определим сумму коэффициентов местных сопротивлений. Для всасывающей линии: вход в трубу (принимаем с острыми краями): 1=0,5; прямоточный вентиль для d=0,253 м: ![]() Сумма местных сопротивлений ![]() ![]() Потерянный напор во всасывающей линии находим по формуле /3/ ![]() где l–длина трубопровода, м. ![]() Определим сумму коэффициентов местных сопротивлений для нагнетающей линии: вентиль нормальный (2 шт.): 1= 5,1, т.к. d=0,253 м. прямоточный вентиль для d=0,1 м: ![]() колено с углом 90 (2шт.): для d=0,253 м /3/. ![]() теплообменник ![]() ![]() Сумма местных сопротивлений по формуле (5.3) ![]() Потерянный напор в нагнетательной линии по формуле (5.4) ![]() 5.2.3 Выбор насоса.Находим потребный напор насоса по формуле /3, стр. 21/ ![]() где p1 – давление в аппарате, из которого перекачивается жидкость; p2 – давление в аппарате, в который перекачивается жидкость; HГ – геометрическая высота подъема жидкости; hп – суммарные потери напора во всасывающей и нагнетательной линиях. ![]() Такой напор при заданной производительности ![]() 5.3 Выбор компрессора Необходимо подобрать компрессор для перекачивания газовой смеси через абсорбер. Расход газовой смеси ![]() ЗАКЛЮЧЕНИЕВ работе была рассчитана линия для абсорбции СO2. Процесс абсорбции СO2 из газовой смеси, концентрацией 7 % СO2 и 93 % воздуха осуществляется в тарельчатом абсорбере диаметром 1600 мм и высотой 12925 мм при температуре абсорбции 18 С. Производительность абсорбера по газовой фазе ![]() Поглотитель (абсорбционная вода) подается в абсорбционную колонну при помощи центробежного многоступенчатого секционного насоса марки ЦНС60/330. Поглотитель охлаждается в кожухотрубчатом теплообменнике диаметром кожуха – 1200 мм, диаметром труб – 202 мм, общим числом труб – 1658 шт, числом ходов – 2, длиной одного хода – 9 м, поверхностью теплообмена – 937 м2. Газовая смесь подается на абсорбцию одноступенчатым поршневым компрессором марки 4M 10-200/2,2, мощностью 630 кВт, частотой вращения 500 мин-1. Охлаждается газовая смесь при помощи кожухотрубчатого теплообменника с диаметром кожуха –– 1200 мм, диаметром теплообменных труб 202 мм, числом ходов – 6, общим числом теплообменных труб – 1544, с поверхностью теплообмена – 582 м2 при длине труб – 6 м. Рассчитанная очистная линия позволяет производить абсорбцию СO2 до степени, определенной в выданном курсовом задании. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. –М.: Химия, 1973. Калишук Д.Г., Протасов С.К., Марков В.А. Процессы и аппараты химической технологии. Методические указания к курсовому проектированию по одноименной дисциплине для студентов очного и заочного обучения. – Мн: Ротапринт БГТУ, 1992. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию / Под ред. Ю. И. Дытнерского.– М.: Химия, 1991. К. Ф. Павлов, П. Г. Романков, А. А. Носков. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. – Л.: Химия, 1970. Колонные аппараты. Каталог.–М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1987. Рамм В.М. Абсорбция газов. М.: Химия, 1966. Воздуходувки и компрессоры, изготавливаемые заводами. Материал для проектировщика. –М.: Химия, 1992. |