Расчёт ректификационной установки

• Название: Расчёт ректификационной установки
• Дата: 06.04.2023
• Размер: 3.46 Mb.
• Имя файла: KP_TMO.docx
• Тип: Пояснительная записка; #1041264
• страница: 7 из 9

5 Тепловой и конструктивный расчёт теплообменных аппаратов

5.1 Расчёт дефлегматора

Дефлегматор предназначен для конденсации паров низкокипящего компонента.

Низкотемпературным теплоносителем является охлаждающая вода. Поэтому необходимо предусмотреть оборотную систему водоснабжения. В оборотной системе водоснабжения охлаждение воды градирней обеспечивается в пределах 4…5 , исходя из этого определяется температура воды на выходе из дефлегматора, а температура воды на входе будет соответствовать расчетным параметрам наружного воздуха. Ректификационная установка располагается в г. Якутск, тогда

t_расч = 24,1 ^оС,

_t'_в =t_расч = 24,1 ^оС.

Охлаждение воды, примем равным 5 , тогда



Температура кипения дистиллята 101,5 при атмосферном давлении. Определим среднюю разность температур между конденсирующимся паром смеси и охлаждающей водой. Большая разность температур , а меньшая разность температур .

t''_в = 29,1 °С

t'_в = 24,1 °С

t_конд = 101,5 °С

Рисунок 5.1 – К определению температурного напора конденсатора
Температурный напор определяем, как среднюю логарифмическую разность температур:

(5.1)

.

Средняя температура охлаждающей воды:



Определим тепловой поток, отданный дистилляту в дефлегматоре:

(5.2)

где энтальпии при

(5.3)

где , ‒ скрытая теплота парообразования уксусной кислоты и воды при .

,= 2218 кДж/(кг К); = 390 кДж/(кг К).



Тогда:



Определим коэффициент теплопередачи применительно к процессам конденсации и теплоотдачи при вынужденном движении воды по формуле:

(5.4)

где ‒ коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к воде, Вт/(м² ), может быть определён по формуле для турбулентного режима движения:

(5.5)

где B–коэффициент, зависящий от физических свойств воды, определяется по формуле:

(5.6)

‒ скорость воды (от 1 до 2,5 м/с). Примем = 1,5м/с;

‒ внутренний диаметр трубки, м.

Принимаем предварительно дефлегматор вертикальный, 25x2, высотой 3 м.



Удельный тепловой поток определяется по формуле:

(5.7)

Коэффициент теплоотдачи при конденсации паров верхнего продукта, определяется по формуле:

(5.8)

где ‒ коэффициент теплопроводности дистиллята, Вт/(м );

‒ плотность дистиллята, кг/м³;

r–удельная теплота парообразования некоторых веществ, кДж/кг;

‒ динамический коэффициент вязкости дистиллята, Па ;

Для вертикальных поверхностей A = 1,15; H = l – высота поверхности.

Физические свойства выбираем при температуре конденсации.







Удельный тепловой поток определяется по формуле:

(5.9)

Для определения q_иск построим графики по уравнениям (5.7) и (5.9) в одной системе координат (рисунок 5.2).

Рисунок 5.2 – К определению площади поверхности теплообмена дефлегматор

Из графика получим q_иск = 140 кВт/м².

Определяем площадь поверхности теплообмена:



По [2] выбираем кожухотрубчатый конденсатор 600 КНВ ‒ 1 ‒ M1 ‒ Б/25 ‒ 3 ‒ 6. Конденсатор типа Н, вертикальный (В), кожухом диаметром 600 мм, на условное давление в кожухе 1 МПа, исполнение по материалу – М1, исполнение по температурному пределу – Б, с гладкими теплообменными трубами диаметром 25 мм и длиной 3 м, шестиходовой по трубному пространству.

Площадь поверхности теплообмена 46 м². Общее число труб 196 шт.

Проверяем скорость:









Тогда:







Рисунок 5.3 – К определению площади поверхности теплообмена дефлегматор
Из графика получим q_иск = 165 кВт/м².

Определяем площадь поверхности теплообмена:



Таким образом необходимая площадь меньше принятой.

Также в ходе расчёта была принята длина 3 м, что совпадает с длиной у принятого конденсатора. Выбор конденсатора оставляем таким же.