Гидравлика. Вариант 21 Количество газовой смеси поступающей на установку
![]()
|
Вариант № 21: Количество газовой смеси поступающей на установку V=12 м3/с, Температура газовой установки tГС = 540 0с. Начальная объемная концентрация улавливаемого газа (диоксид серы) в газовой смеси YН = 6%. Степень извлечения е = 93%, начальная массовая концентрация ХН = 0. Степень насыщения водой η = 84%. Давление в абсорбере РАБС. = 6 атм. Начальная температура охлаждения воды tОхл.в = ., температура поглотителя tПогл = 180С. 1. Расчетная часть начинается с расчета насадки абсорбера. Начальные относительные массовые составы начальной газовой и жидкой фазы определим по формулам: Начальная массовая концентрация: ![]() Начальная массовая концентрация газа: ![]() Определим концентрацию газа в газовой смеси: ![]() Для расчета конечной концентрации на выходе из абсорбера расчеты приведем в таблице Расчет третьего столбца ![]() ![]() ![]() ![]() Переведем давление в абсорбере в мм.рт.ст. РАБС. = 6.760/106=0,0456 *106 мм.рт.ст. ![]() Далее построим график зависимости Yх от Х по значениям в соответствующих строках.
![]() ![]() Производим построение рабочих линий, они не должны пересекаться. Принимаем, что газовая смесь, поступающая на установку перед подачей в колонку охлаждается до заданной температуры (на 5-10 0С выше температуры охладителя). Определяем объем газовой смеси, поступающей в абсорбер по технологическим параметрам. ![]() Определяем количество газа, поступающего колонку ![]() ![]() ![]() Плотность газа при заданных условиях: ![]() Плотность воздуха при заданных условиях: ![]() ![]() ![]() Плотность газовой смеси: ![]() Определим количество поглощенного газа: Расчет поглотителя или воды: ![]() Концентрация газа: ![]() 2. Определение скорости газа и диаметра. Скорость захлебывания: ![]() где f – удельная поверхность насадки, VСВ – свободный объем, ![]() ![]() А и В – коэффициенты, выбираемые в зависимости от вида насадки. Высота, диаметр, толщина удельной поверхности: 10*10*1,5. Свободный объем V=, эквивалентный диаметр dЭКВ = . ![]() А = 0,022. В = 1,75. Скорость захлебывания ![]() ![]() ![]() Стандартный диаметр: от 1 до 3,6 – через 0,2м. от 3,5 до 6 – через 0,5 м. от 6 до 9 – через 1м. ![]() ![]() f= 0,022*10-3. ![]() Стальные кольца Пальна 50х50х1. Свободный объем V = 0,9, диаметр dЭКВ = 0,033. Скорость захлебывания = 2,74 м/с, ![]() ![]() Стандартный: Оптимальная плотность орошения ![]() ![]() 3. Определение высоты насадочной колонны. ![]() Определим движущую силу внизу абсорбера и наверху. ![]() ![]() ![]() ![]() Если меньше 2 ,то ![]() ![]() ![]() ![]() Определяем вязкость газовой смеси. ![]() ![]() Рассчитаем коэффициент масоотдачи в газовой смеси. Для этого рассчитаем критерий Рейнольса. ![]() Критерий Прандтля. ![]() ![]() Коэффициент масоотдачи. ![]() Значение коэффициентов ![]() ![]() Определяем приведенную величину стекающей пленки: ![]() Определяем модифицированный критерий Рейнольса: ![]() Определяем диффузионный коэффициент Прандтля. ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Коэффициент массопередачи для газовой фазы: ![]() ![]() Площадь поверхности массопереноса абсорбера: ![]() ![]() ![]() Определение высоты абсорбера через численные единицы переноса. Высоту газовой для газовой фазы определяем по формуле. ![]() ![]() Удельный расход поглотителя: ![]() Определяемый средний наклон линии равновесия: ![]() Единица переноса. ![]() ![]() Сравниваем НН = 6,6м, НН =6,24 м. Берем большее. Если больше 4 м, то определим расстояние между ярусами: ![]() ![]() ![]() ![]() Расчет гидравлического сопротивления. Определяем коэффициент сухой насадки: ![]() ![]() Определим сопротивление орашения: ![]() В – зависит от насадки. Давление, развиваемыми газами: ![]() 4. Расчет теплообменника. 5400С 180С ![]() ![]() 50-700С 120С Определяем средние значения температур потоков: Для воды: ![]() Для газовой смеси: ![]() Теплоемкость воды: ![]() ![]() Плотность газа: ![]() Теплоемкость газовой смеси: Определяется по таблицам или расчетным методом ![]() ![]() Теплопроводность газовой смеси по таблице 27 [2]. ![]() ![]() ![]() Определим число труб в теплообменнике: Выберем трубы 25х2 и 20х2. Число труб рассчитаем по формуле: ![]() Выбираем конструкцию по каталогу. n=465, d= 800 мм. ![]() Выбираем формулу 4.17 – 4.53 [2] ![]() где А=0,021 – коэффициент, е – поправочный коэффициент, учитывающий влияние на теплопередачу. Длина трубы средняя ![]() Критерий Прандтля: ![]() Для газов t=1. ![]() Коэффициент теплоотдачи для потока воды. ![]() Диаметр эквивалентный: ![]() Определим скорость воды в межтрубном пространстве: ![]() Критерий Рейнольса: ![]() Режим переходный, неэффективный. Принимаем значение критерия Рейнольса 10000 и устанавливаем в теплообменнике перегородки. ![]() Определим Pr=5,32 для воды. с = 1,72. ![]() Коэффициент теплопередачи: ![]() Где ![]() ![]() ![]() Требуемая площадь теплообмена. ![]() Так как установили перегородки определяем поправочный коэффициент: ![]() ![]() По рисунку 8 (Павл.Ром.) определяем поправочный коэффициент е = 0,95. Тогда: ![]() Площадь теплообменной поверхности: ![]() Выбираем теплообменник с площадью теплообмена FТ=329 м2 при длине труб 3м. Определяем число теплообменников. ![]() Принимаем к установке одноходового кожухотрубчатого теплообменника типа ТМ: d=800м. n = 465 (число труб), dТР = 25х2, Площадь поверхности 329 м2. Число перегородок 22. Определяем коэффициент запаса: ![]() Произведем уточненный расчет. Определим число перегородок. ![]() Определим площадь одного хода: ![]() l – длина труб, nВ – число труб по диагонали. ![]() Уточняем скорость движения воды: Определяем критерий Рейнольса: Получаем Re = 10600. ![]() ![]() k = 125,7. Значение площади теплообмена: ![]() Запас: ![]() Запас входит в рекомендуемый диапазон (15 – 35 %). Определение диаметра патрубков: Скорость газовой смеси: ![]() ![]() Выбираем стандартные патрубки для газа – 0,474 м – 530х8. для воды – 0,294 м – 325х8. 5. Расчет центробежного насоса: Определение диаметра труб: ![]() Выбираем стандартный диаметр d = 95мм, толщина – 2,5 мм. уточним скорость движения воды в трубопроводе: ![]() Определим местное сопротивление: ![]() Режим турбулентный. Коэффициент теплопередачи из диаграммы: ![]() Определяем коэффициент местных сопротивлений для всасывания. 1) Вход в трубу, 2) Сопротивление задвижки, 3) Отводы под углом 900. (3-5 шт) ![]() Для нагнетательной линии 1) Выход из трубы, 2) Задвижка, 3) Отводы пол углом 900 (4-10 шт), 4) Диафрагма. ![]() Определим потери на линии всасывания: ![]() Принимаем 10 – 20 м. ![]() Принимаем l = 50 – 10 м. Общая потеря напора: ![]() Выбор насоса, рассчитываем полный напор. ![]() Мощность ![]() Мощность на валу двигателя ![]() Установочная мощность: ![]() Выбираем насос следующей марки АСЛМ – 1055:145 – 2,2/2. Производительность 20м3/ч. Напор 25 м. Число оборотов 3000 об/мин. Мощность электродвигателя кВт. Определяем предельную высоту всасывания: ![]() ![]() n – паспортное число оборотов. Рt – температурная поправка. Насос может быть установлен над уровнем воды м. 6. Расчет вентилятора, газодувки, компрессора. Для насадочного абсорбера. Определяем в каком состоянии находится. Эффективная скорость: ![]() Критерий Архимеда: ![]() ![]() ![]() Критерий Рейнольса: ![]() ![]() Чтобы не происходило уноса в газовом потоке должно соблюдаться условие: ![]() Определение гидравлического сопротивления аппарата. Определим диаметр трубопровода, по которым газовая смесь будет поступать в абсорбер ![]() Скорость w принимаем от 15 до 30 м/с. ![]() Определяем коэффициенты местных сопротивлений: 1. Выход из трубы. 2. Задвижка. 3. Диафрагма. 4. Отвод под углом 900С. 5. Сумму местных сопротивлений ![]() 6. Гидравлическое сопротивление трубы ![]() Избыточное давление, которое должно создаваться вентилятором для проходящей газовой смеси: ![]() Мощность вентилятора: ![]() По таблице выбираем вентилятор ВС 14-46-8-2. Производительность 4.3. м3/с. 7. Расчет тарельчатого абсорбера. Определяем скорость газа: ![]() По найденному значение скорости определяем диаметр колонны и уточняем скорость колонны. ![]() Диаметр отверстий в тарелке d0, шаг между отверстиями t. Свободное сечение тарелки. Высота переливного порога h: 30 40 50. Ширина переливного порога b: 1050 м. Уточняем скорость газа в рабочем сечении: ![]() Определение высоты светлого слоя: ![]() q – удельный расход жидкости, ![]() m = 0,05 – 4,6hпер = 1,2. Определяем газосодержание в барботажной смеси: ![]() Критерий Фруда: ![]() Определяем коэффициент массотдачи газовой и жидкой фазы: Жидкая фаза: ![]() ![]() Газообразная фаза: ![]() ![]() ![]() Расчет числа тарелок. ![]() ![]() ![]() ![]() Расстояние между тарелками: ![]() ![]() ![]() е – разрешенная доля уноса жидкости, е = 0,1. А = 1,4.10-4. ![]() ![]() Высота тарелочной части абсорбера: ![]() ![]() Расчет гидравлического сопротивления тарелки: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Сопротивление абсорбера ![]() n – число тарелок. Сравнение данных насадочного и тарелочного абсорбера.
В результате выбран центробежный насос: АСЛМ – 1055:145 – 2,2/2. теплообменник: ТМ-329. вентилятор: ВС 14-46-8-2. Список используемой литературы 1.Иоффе И.Л., Процессы и аппараты в химической технологии. (ПАХТ). 2. Примеры и задачи процессов по курсу процессов и аппаратов химической промышленности. К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков. 3. Александров И.А. Ректификационные и абсорбционные аппараты .Методы расчета и основы конструирования. . |