Выпарной аппарат. Проектирование выпарной установки для концентрированного водного раствора хлорида аммония, производительностью 22 кгс по концентрированному раствору
 Скачать 7.18 Mb.
|
|
Второе приближение. Принимаем  . Результаты - табл 3.5 строка II.Расхождение по второму приближению:  .По результатам расчетов первого и второго приближения строим график  . Полагая что при малых изменениях температуры, поверхностные плотности  и  линейно зависят от  , графически определяем  (рис. 3.3, точка А). Графическая зависимость Проверочный расчет. Расчеты аналогичны расчетам первого приближения (см. табл. 3.4, строку III). Расхождение и : Коэффициент теплопередачи равен:  .Поверхность теплообмена:  Так как  , то истинную поверхность теплообменника рассчитывают по формуле: ,где  - внутренний диаметр труб,  - число труб,  - длина труб. .Запас поверхности:  .3.5.3 Выбор типа аппарата Поверхностная плотность теплового потока:  ,Определение температуры внутренней поверхности труб  : ; .Определение температуры наружной поверхности труб:  ; .Средняя температура стенок труб:  .Средняя разность:  .Величина  меньше 40 К (/1/, табл. 35, стр. 534), поэтому (/1/, стр. 213) принимаем кожухотрубчатый горизонтальный теплообменник с неподвижными трубными решетками типа ТН.3.6 Расчет барометрического конденсатора Расход охлаждающей воды  определяют из теплового баланса конденсатора: ,где  - энтальпия паров в барометрическом конденсаторе, Дж/кг;  - начальная температура охлаждающей воды,  ;  - конечная температура смеси воды и конденсата, ;  - расход вторичного пара (см. табл. 1), кг/с;  - теплоемкость воды,  .По (/1/, табл. LVI, стр. 548) находим, что при  ,  . По заданию  . Разность температур между паром и жидкостью на выходе из конденсатора должна быть 3-5 К, поэтому принимаем  . Теплоемкость воды принимаем равной  . .По расходу вторичного пара по (/3/, табл. 3.3, стр. 17) выбираем барометрический конденсатор смешения, диаметром  , с диаметрои труб .Высота трубы:  , (3.30)где  - высота водяного столба, соответствующая вакууму разряжения в конденсаторе и необходимая для уравновешивания атмосферного давления, м;  - высота, отвечаемая напору, затрачиваемому на преодоление гидравлических сопротивлений в трубе и создания скоростного напора в барометрической трубе; 0,5 – запас высоты на возможное изменения барометрического давления, м. ; , - сумма коэффициентов местных сопротивлений;  - коэффициент трения.Принимаем  (/4/, стр. 365).Находим критерий Рейнольдса:  ,где  - динамический коэффициент вязкости воды, при температуре ,  По формуле 3.21 получаем:  .Принимаем скорость смеси воды и парового конденсата  в пределах 0,5-1,0 м/с,   .По (/1/, табл. XII, стр. 519) принимаем среднее значение шероховатости стенки трубы  , тогда отношение  .По (/1/, рис. 1.5, стр. 22) находим, что при таких Re и  коэффициент трения равняется  .Подставляя найденные значения в формулу 3.30 получаем:  ,откуда  7,585м.Выбираем барометрический конденсатор диаметром , 2-у ходовый, с высотой труб 7,585м. 3.7 Расчет производительности вакуум – насоса Производительность вакуум-насоса  определяется количеством газа (воздуха), который необходимо удалять из барометрического конденсатора: ,где  - количество газа. Выделяющегося из 1 кг воды; 0,01- количество газа, подсасываемого в конденсатор через неплотности, на 1 кг паров. Тогда .Объемная производительность вакуум-насоса равна:  ,где  - универсальная газовая постоянная R = 8,314  ;  - молекулярная масса воздуха M = 29 кг/кмоль;  - температура воздуха, ;  - парциальное давление сухого воздуха в барометрическом конденсаторе, Па.Температуру воздуха рассчитывают по уравнению:  .Давление воздуха равно:  ,где  - давление сухого насыщенного пара (Па) при  .По (/1/, табл. LVI, стр. 548)  . Подставив, получим: ; .Зная объемную производительность  и остаточное давление  по (/3/, табл. 2.5, стр. 19) выбираем вакуум-насос типа ВВН1-3 мощностью на валу 4,95 кВт.3.8 Приближенный расчет холодильника Таблица 3.6 Основные данные для расчета холодильника
Значение усредненной по всей теплообменной поверхности разности температур рассчитывается по формуле:  ;при этом  ,где  ; ; ; ; .Получаем  .Средняя температура раствора:  ,где  ; .Расход раствора:  .Количество теплоты, которое необходимо забрать у раствора:  ,где  - удельная теплоемкость раствора, рассчитанная по формуле 3.11 при  и  % масс.По формуле 3.12 удельная температура воды при равна: .Тогда по формуле 3.11:  , получаем:  .Расход воды:  ,где  - теплоемкость воды при средней температуре  . По формуле 3.12 находим: .Тогда  .Принимая по (/1/, табл. 4.8 стр. 172) ориентировочный коэффициент теплопередачи  , рассчитываем ориентировочную поверхность теплопередачи: .Проходное сечение  трубного пространства рассчитываем по формуле 3.24, где  - внутренний диаметр труб;  - динамический коэффициент вязкости начального раствора при средней температуре  ; Re – критерий Рейнольдса.По формуле 3.21 при для воды получаем: ,а по формуле 3.20:  , для раствора находим:  , Для обеспечения интенсивного теплообмена подбираем аппарат с турбулентным режимом течения теплоносителей. Раствор направляется в трубное пространство, греющий пар – в межтрубное. Максимальное проходное сечение по трубам  считаем при критерии Рейнольдса  : ,минимальное – при  :  .Проходное сечение межтрубного пространства рассчитываем по формуле:  ,где  - наружный диаметр труб;  - динамический коэффициент вязкости воды при средней температуре ; Re – критерий Рейнольдса. По формуле 3.21 получаем:  Максимальное проходное сечение межтрубного пространства  считаем при критерии Рейнольдса  : .Минимальное проходное сечение межтрубного пространства считаем при критерии Рейнольдса  : .Полученное оценочное значение поверхности теплопередачи  с учетом  и  позволяет сделать вывод о том, что в качестве холодильника может быть использован кожухотрубчатый двухходовой теплообменник с внутренним диаметром кожуха  , числом труб  , поверхностью теплообмена  , длиной труб  , проходным сечением трубного пространства  , проходным сечением межтрубного пространства  и числом рядов труб  .3.9 Определение расходов греющего пара и воды на всю установку Расход греющего пара:  ,где  - расход пара на подогрев раствора,  - расход пара на выпаривание. Расход воды:  ,где - расход воды в барометрическом конденсаторе, - расход воды в холодильнике. Выводы по проекту В данной курсовой работе представлен процесс выпаривания раствора хлорида аммония. В результате приведенных выше расчетов были выбраны следующие аппараты: выпарной аппарат: тип 1 исполнение 2 группа А – выпарной аппарат с вынесенной греющей камерой и трубой вскипания с площадью теплообмена  (по внутреннему диаметру трубы);Для подогрева мы выбираем: 2-у ходовый теплообменник, с внутренним диаметром кожуха  , числом труб  , поверхностью теплообмена  , длиной труб  , проходным сечением  и числом рядов труб  , расположенных в шахматном порядке.-барометрический конденсатор диаметром  с высотой трубы 7,585м. (/5/, табл. 2.7 стр. 26).вакуум насос типа ВВН1-3 мощностью N=4,95 кВт холодильник: кожухотрубчатый двухходовой теплообменник с внутренним диаметром кожуха , числом труб , поверхностью теплообмена , длиной труб , проходным сечением трубного пространства , проходным сечением межтрубного пространства и числом рядов труб .Расход греющего пара на всю установку:  . Расход воды на всю установку:  . Среда раствора хлорида аммония относится к слабоагрессивным средам, поэтому в качестве основного конструкционного материала для всех аппаратов применима сталь Ст3кп. Литература Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Учебное пособие для вузов/Под ред. чл.- корр. АН СССР П. Г. Романкова, - 10-е изд., перераб. и доп. – Л.: Химия, 1987. – 576 с. Борисов Г.С., Брыков В.П., Дытнерский Ю. И./Под редакцией Дытнерского Ю. И., 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Химия, 1991. – 496с Курсовое проектирование по процессам и аппаратам химической технологии. Краткие справочные данные: Метод. указания/ЛТИ им. Ленсовета. – Л.: 1989. – 40 с. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии, 8-е изд., М.: Химия, 1971. – 784 с. Методическое пособие №705 | |||||||||||||||
, % масс.
