WWW.KNIGA.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Книги, пособия, учебники, издания, публикации

 

ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ХИМИЧЕСКОЙ

ТЕХНОЛОГИИ

Пособие по курсовому проектированию

ВВЕДЕНИЕ

Я приветствую вас на свом сайте.

Цель этого файла – помочь вам в выполнении курсового проекта по дисциплине «Процессы и аппараты химической технологии». Объект нашего проекта – конденсатор. Это

будет аппарат. В этом аппарате будет протекать процесс – конденсация пара бинарной смеси. Т.е. в аппарат заходит насыщенный двухкомпонентный пар, отдат теплоту хладоагенту и становится жидкостью.

С вами я – Вячеслав Васильевич Филиппов, доцент кафедры «Химическая технология и промышленная экология» СамГТУ.

Свои вопросы вы можете направлять по адресу filippov50@mail.ru © В. Филиппов, СамГТУ.

Конденсатор - обязательный элемент ректификационной установки. Уходящие с верха колонны пары поступаю в него и частично или полностью конденсируются.

Давайте посмотрим несколько фотографий.

На этом фото видны блоки ректификационных колонн. Если присмотреться, между колонами виден горизонтальный конденсатор Здесь тоже хорошо видны ректификационные колонны.

© В. Филиппов, СамГТУ.

А это горизонтальный кожухотрубчатый конденсатор – объект курсового проекта.

Это тоже горизонтальный кожухотрубчатый конденсатор, который пока находится в цехе.

© В. Филиппов, СамГТУ.

А это трубный пучок кожухотрубчатого конденсатора.

На поверхности этих труб будет идти конденсация пара.

Будем считать, что вы внешне представляете тот аппарат, который вам нужно будет рассчитать. Пора перейти к выбору своего варианта. В задании вам указывается:

названия двух компонентов пара, которые требуется сконденсировать;

1.

массовая доля каждого компонента;

2.

давление, при котором ведтся процесс конденсации;

3.

массовый расход пара.

4.

Внимание! Для расчтов вам потребуются многочисленные теплофизические свойства. Они полностью размещены на мом сайте. Там же есть электронный справочник, который позволяет находить свойства веществ при любых температурах. А для упрощения работы (у кого нет постоянного Интернета) я привл все необходимые справочные величины в этом пособии. Кроме того, на сайте приведены простенькие программы расчта, которые помогут вам в нахождении температур начала и конца конденсации.





Переходим к выбору своего варианта.

© В. Филиппов, СамГТУ.

ВАРИАНТЫ

Студент выбирает номер своего варианта по сумме трх последних цифр зачтной книжки. Если две последние цифры 000, то выполняется вариант № 28.

Масс. доля ком- Масс. доля Массовый № Давление понента 1, компонента 2 расход G Компонент 1 Компонент Р, кПа варианта y1 y2, кг/час Гексан Гептан 1 0,45 0,55 120 Гексан Гептан 2 0,50 0,50 130 Гексан Гептан 3 0,55 0,45 140 Гексан Гептан 4 0,60 0,40 150 Гептан Октан Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кафедра химической технологии и промышленной экологии по дисциплине «Процессы и аппараты химической технологии»

на тему «Расчт конденсатора бинарной смеси»

Рассчитать и подобрать нормализованный конденсатор для конденсации пара состава:

компонент 1: бензол, y1 40 % масс, компонент 2: толуол, y2 60 % масс.

Поступающий на конденсацию пар имеет давление Р=140000 Па (0,14 МПа).

Массовый расход пара G1=35700 кг/час.

Температура пара на входе в аппарат равна температуре начала конденсации t1н (определяется в ходе расчта).

Температура конденсата на выходе равна температуре конца конденсации t1к (определяется в ходе расчта).

Охлаждение производится водой с начальной температурой t 2н 25 С.

Температуру воды на выходе из конденсатора t 2к принять и объяснить выбор.

Расчт произвести для вертикального и горизонтального кожухотрубчатых конденсаторов.

Выбрать оптимальный вариант.

Выполнить эскиз принятого к установке конденсатора ан листах формата А4:

общий вид аппарата в двух проекциях;

деталировка: размещение труб в трубных рештках, фланцевое соединение.

_ Далее необходимо оформить титульный лист Пояснительной записки. Образец – на следующей странице.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение «Самарский государственный технический университет»

Кафедра химической технологии и промышленной экологии к курсовому проекту по процессам и аппаратам химической технологии на тему

АЛГОРИТМ РАСЧЁТА

1. Определение мольного состава конденсирующегося пара. Внимание! Если вы будете использовать программы расчта, приведнные на мом сайте, то пункт 1 опускается:

он будет сделан автоматически при расчте температуры начала конденсации пара.

2. Нахождение температуры начала конденсации t1н (Проще делать по программе, помещнной на мом сайте).

3. Нахождение температуры конца конденсации t1к (Проще делать по программе, помещнной на мом сайте).

4. Определение тепловой нагрузки конденсатора Q.

5. Расчт расхода воды G2, необходимого для проведения процесса конденсации.

6. Определение среднего температурного напора (средней разности температур) t ср.

7. Принятие коэффициента теплопередачи K прин и приближнная оценка требуемой поверхности теплопередачи Fприбл.





8. Выбор стандартного конденсатора и его эскиз.

9. Расчт физико-химических свойств конденсата (жидкости, которая образовалась после конденсации пара).

10. Нахождение по эмпирическим формулам коэффициента теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенках труб трубного пучка для вертикального в ерт и горизонтального гориз расположения аппарата.

11. Расчт скорости движения воды w2 в трубах трубного пучка.

12. Нахождение критерия Рейнольдса Re 2 для воды.

13. Расчт критерия Нуссельта для воды Nu2 и определение коэффициента теплоотдачи 2 от труб трубного пучка к воде.

14. Определение коэффициента теплопередачи K 0 для вертикального и горизонтального аппаратов.

15. Принятие на основе опыта эксплуатации термического сопротивления загрязнений со стороны пара r1 и со стороны воды r2.

16. Нахождение расчтного коэффициента теплопередачи К р с учтом загрязнений (для вертикального и горизонтального аппаратов).

17. Расчт требуемой поверхности теплопередачи Fфакт и определение запаса площади поверхности теплопередачи (%) (для вертикального и горизонтального конденсаторов). Вывод.

18. Расчт диаметров штуцеров входа пара, выхода конденсата, входа и выхода воды.

19. Выполнить эскиз принятого к установке конденсатора ан листах формата А4. Общий вид аппарата в двух проекциях, деталировка: размещение труб в трубных рештках, фланцевое соединение.

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЯРНОГО СОСТАВА КОНДЕНСИРУЮЩЕГОСЯ

Напоминаю, что при использовании программы этот пункт выполнится автоматически.

Определим молярную долю каждого компонента в составе конденсирующегося пара.

Для этого сделаем пересчт из массовых процентов в мольные доли по формуле где y1 и y2 – соответственно массовые проценты бензола и толуола в составе конденсирующегося пара (см. задание), y1 и y 2 – молярные доли этих компонентов, M 1 – молярная масса бензола, M 2 – молярная масса толуола. Их значения берутся из табл. 1.

Та б л и ца

ХИ М И ЧЕ С КА Я ФО Р М УЛА, М О ЛЬН А Я М АС СА

И Н О РМ АЛЬН АЯ ТЕ М П ЕРА ТУР А КИ П ЕН И Я (п ри

Мольная масса второго компонента Если расчт выполнен верно, то сумма мольных долей компонентов должна быть равна 1. Проверяем:

Мольные доли компонентов определены правильно.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НАЧАЛА КОНДЕНСАЦИИ ПАРА

Так как конденсируется не чистый компонент, а смесь паров двух компонентов, то такой пар начнт конденсироваться при одной температуре (мы е обозначаем t1н ), а закончит при более низкой (эту конечную температуру мы обозначаем t1к ).

Для нахождения температуры начала конденсации пара заданного состава при заданном давлении используется уравнение изотермы паровой фазы где Р – давление, при котором проводится процесс конденсации (см. задание); Р1 – давление пара чистого бензола, Р2 – давление пара чистого толуола, y1 – мольная доля бензола, y2 – мольная доля толуола (значения мольных долей бензола и толуола были определены в п. 1).

Необходимые для расчта давления паров чистых компонентов Р1 и Р2 можно рассчитать по уравнению Антуана где А, В и С – коэффициенты уравнения Антуана, их значения берутся изтабл. 2.

Значения коэффициентов уравнения Антуана для некоторых веществ

ПРЕДЕЛЬНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ

АРОМАТИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ И ИХ ПРОИЗВОДНЫЕ

СПИРТЫ И ОРГАНИЧЕСКИЕ КИСЛОТЫ

10 Изопропиловый спирт 18,6929 3640,20 - 53,

ЭФИРЫ, КЕТОНЫ, СЕРО - И ХЛОРСОДЕРЖАЩИЕ СОЕДИНЕНИЯ

20 Четырххлористый углерод 15,8742 2808,19 - 45, Для бензола и толуола значения этих коэффициентов равны:

Необходимо отметить, что в результате расчта по уравнению Антуана давление будет иметь размерность мм рт. ст.

Расчт температуры начала конденсации пара выполняется методом последовательного приближения (обратите внимание – в уравнении изотермы паровой фазы температура в явной форме НЕ ПРИСУТСТВУЕТ!).

2.1. Задамся первым предполагаемым значение температуры 106С.

2.2. Для этой температуры по уравнению Антуана находим давления паров чистых бензола Р1 и толуола Р Выполнив аналогичный расчт для толуола, получим 2.3. Проверим полученное значение суммы уравнения изотермы паровой фазы. Если бы мы «угадали» значение температуры начала конденсации пара, то сумма получилась бы равной 1. Но мы, конечно же, «не угадали» эту температуру. Поэтому значение суммы будет или больше 1 (если мы задались слишком низкой температурой), или меньше (если взято слишком большое значение температуры).

Все давления, входящие в уравнение изотермы паровой фазы, должны быть выражены в одних единицах. Система СИ требует использования только паскалей. Но в этом случае нам придтся постоянно переводить мм рт. ст. в паскали. Проще один раз перевести общее давление Р в мм рт. ст. путм деления заданного значения на 133, (Р=140000/133,3=1050 мм рт. ст.). Тогда получим Как видим, значение суммы оказалось больше 1.

2.4. Задамся вторым значением температуры начала конденсации пара 116С и повторяем расчт (т.е. находим Р1 и Р2 и снова определяем значение суммы) Теперь значение суммы получилось меньше единицы, что хорошо – мы теперь примерно знаем, между какими значениями лежит искомая температура начала конденсации пара.

2.5. Для нахождения искомой температуры начала конденсации используем метод линейной интерполяции, суть которого иллюстрирует рис. 1.

Т.е. можно построить на миллиметровой бумаге график, отложив на оси абсцисс значения температуры, а на оси ординат – значения получаемой суммы. Поставить две точки с координатами: точка А ( x 106, y 1,181) и точка С ( x 116, y 0,896 ) и соединить их прямой линией АС (отсюда и название – метод линейной интерполяции). Далее из значения суммы 1 провести линию до пересечения с прямой АС, из точки пересечения F восстановить перпендикуляр к оси температур и найти значение искомой температуры начала конденсации пара. Однако, такой путь требует значительных затрат времени, поиска миллиметровой бумаги (а расчтные графики надо строить только на такой бумаге). Потом надо вырезать график и приложить его к расчту.

Гораздо проще вспомнить школьный курс геометрии и рассмотреть подобие треугольниAB AD ков АВС и ADF. Из этого подобия следует, что. Если теперь найти неизвестBC DF ный нам отрезок DF и прибавить его значение к температуре, для которой получилось большее значение суммы, то в результате получим Тогда температура, при которой сумма левой части уравнения изотермы паровой фазы будет равна единице, составит где t1н t нк - начальная температура пара на входе в конденсатор (температура начала конденсации пара).

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ КОНЦА КОНДЕНСАЦИИ ПАРА

Это та температура, при которой пара больше нет. Вместо него появилась жидкая фаза.

Поэтому расчт искомой температуры t1к теперь будем вести по уравнению изотермы жидкой фазы где x1 - мольная доля первого компонента (в нашем случае это бензол) в составе образовавшегося конденсата, x2 - мольная доля второго компонента (в нашем примере это толуол). Понятно, что y1 x1, а y2 x2. Т.е. численные значения концентраций остались прежними, изменилось только их обозначение.

Нахождение искомой температуры t1к проводим точно также, как и t1н, т.е. с использованием метода линейной интерполяции.

Задамся первым значением температуры 112 С. Для этой температуры по уравнению Антуана определяем давления пара бензола P1 и толуола P2 :

Находим значение суммы Значение суммы получилось больше 1. Это означает, что температура взята слишком высокой – числители надо уменьшить. Понизим температуру до 104С и повторим расчт:

Теперь построим график в координатах температура – значение суммы.

Используя уже знакомый нам прим, из подобия треугольников ABC и ADF, найдм катет DF:

отсюда Тогда значение искомой температуры конца конденсации пара будет равно Итак, поступающий в аппарат пар начнт конденсироваться при температуре t1н 1120 С, а закончит при t1к 1050 С.

Для дальнейших расчтов нам потребуется средняя температура конденсата в аппарате.

Найдм е как среднее арифметическое Мы специально округлили величину средней температуры до значения, кратного 10, чтобы было проще искать теплофизические свойства компонентов по справочнику.

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ КОНДЕНСАТОРА Q

В этом разделе нам нужно определить количество теплоты, которое передат конденсирующийся пар воде. Для этого нужно составить тепловой баланс, который для рассматриваемого случая выглядит так где G1 - секундный расход пара (см. задание, там расход задан в кг/час); r1 - удельная теплота парообразования (она же теплота конденсации), расчт см. ниже; G2 - расход охлаждающей воды, будет найден в следующем пункте; c2 - удельная тепломкость воды;

t 2 н и t 2 к - начальная и конечная температуры воды.

Удельную теплоту конденсации пара найдм по правилу аддитивности по формуле Здесь rбен и rтол - удельные теплоты парообразования бензола и толуола при средней температуре конденсации t1ср 1100 С, которая была определена в пункте 3, а y1 и y2 массовые доли первого и второго (в нашем примере бензола и толуола) компонентов в составе конденсирующегося пара.

По таблице 3 (см. следующую страницу) находим удельные теплоты парообразования бензола и толуола при температуре 110С как средние арифметические для температур 100 и 120С (для температуры 110С в справочнике данных нет) Теплота конденсации смеси составит r1 371 0.4 363 0.6 366.

Тогда тепловая нагрузка на конденсатор будет равна где 3600 – число секунд в часе.

УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОТА ПАРООБРАЗОВАНИЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ

П РЕ Д ЕЛ ЬН Ы Е УГЛ Е В О ДО РО ДЫ

АРО М АТ И Ч ЕС КИ Е У ГЛ ЕВ О Д О РО ДЫ И И Х П РО И ЗВ О Д Н Ы Е

СП И Р ТЫ И О РГ АН И ЧЕ С КИ Е КИ С ЛО ТЫ

Бутиловый спирт Изопропиловый спирт Метиловый спирт Муравьиная кислота Уксусная кислота Этиловый спирт

Э ФИ РЫ, К Е ТО Н Ы, С ЕРО - И Х ЛО Р СО Д ЕР ЖА ЩИ Е СО Е ДИ Н ЕН И Я

Дихлорэтан Диэтиловый эфир Сероуглерод Хлороформ Четырххлористый Этилацетат

5. РАСЧЁТ РАСХОДА ВОДЫ G2, НЕОБХОДИМОГО ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ

ПРОЦЕССА КОНДЕНСАЦИИ.

Из приведнного в п. 4 уравнения теплового баланса определим G где с2 4,18 - удельная тепломкость воды при е средней температуре 35С, 25 0 С - начальная температура воды ан входе в конденсатор (см. задание), t2н t 2к 45 0 С - конечная температура воды на выходе из конденсатора (согласно практическим рекомендациям воду нельзя нагревать выше 45 0 С во избежание выпадения солей жсткости в аппарате).

Для дальнейших расчтов нам понадобиться объмный расход воды V2, который можно найти из известного соотношения Здесь 2 994 - плотность воды при 35С.

6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕГО ТЕМПЕРАТУРНОГО НАПОРА

Все теплообменные процессы с точки зрения изменение температуры потоков можно разделить на две группы:

1. Процессы, в которых существенно изменяются температуры обоих теплоносителей. Для расчта средней разности температур в этом случае необходимо учитывать взаимное направление движения потоков.

2. Процессы, в которых температура хотя бы одного потока остатся постоянной или меняется незначительно. Для таких процессов взаимное направление движения не оказывает влияния на величину t ср. Сюда относятся процессы конденсации и кипения.

В рассматриваемом примере температура конденсирующегося пара хоть и изменяется от 112 до 105С, однако такое незначительное изменение не повлияет на величину средней разности температур. В этом легко убедиться, выполнив расчт t ср для прямотока и противотока.

Для прямотока В этом случае средняя разность температур будет равна где t б и t м - большая и меньшая разности температур на концах аппарата.

В случае организации противотока в конденсаторе Используя ту же формулу, что и для прямотока, получим Итак, мы убедились, что для конденсаторов средняя разность температур не зависит от способа организации теплообмена.

Для дальнейших расчтов будем считать tср 730 С.

7. ПРИНЯТИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ K прин И

ПРИБЛИЖЁННАЯ ОЦЕНКА ТРЕБУЕМОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Обобщение опыта эксплуатации большого числа конденсаторов показывает, что коэффициент теплопередачи в них обычно лежит в пределах 300800 2. Прим К мем коэффициент теплопередачи для нашего теплообменника K прин 450 2.

Тогда приблизительная требуемая поверхность теплопередачи будет равна

8. ВЫБОР СТАНДАРТНОГО КОНДЕНСАТОРА И ЕГО ЭСКИЗ.

Воспользовавшись таблицей 4, принимаем к установке двухходовой конденсатор со следующими характеристиками:

число ходов по трубному пространству z 2;

площадь поверхности теплопередачи F 139 м2;

Эскиз выбранного аппарата Этот аппарат можно установить как вертикально, так и горизонтально. Вот нам и надо показать, что лучше – горизонтальная или вертикальная установка.

Параметры кожухотрубчатых конденсаторов КН и КК с трубами 252 мм (КН- с неподвижными трубными рештками, КК – с температурным компенсатором на В таблице 4 приведены сведения только по конденсаторам с трубами 252 мм. В технологической практике также применяются аппараты с трубами диаметром 202 мм. Их параметры приведены на мом сайте.

9. РАСЧЁТ ТЕПЛОФИЗИЧИСКИХ СВОЙСТВ КОНДЕНСАТА

(т.е. жидкости, которая образовалась после конденсации пара) Для дальнейших расчтов нам необходимо найти плотность конденсата 1, динамический коэффициент вязкости (чаще эту величину называют просто вязкостью) 1 и коэффициент теплопроводности 1. Для чистых компонентов (бензола и толуола) найдм эти свойства в таблице 5.

ПЛОТНОСТЬ ЖИДКОСТЕЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ, кг/м

ПРЕДЕЛЬНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ

АРОМАТИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ И ИХ ПР ОИЗВОДНЫЕ

м-Ксилол Хлорбензол

СПИРТЫ И ОРГАНИЧЕСКИЕ КИСЛОТЫ

Бутиловый спирт Изопропиловый спирт Метиловый спирт Муравьиная кислота Уксусная кислота Этиловый спирт

ЭФИРЫ, КЕТОНЫ, СЕРО - И ХЛОРСОДЕРЖАЩИЕ СОЕДИНЕНИЯ

Дихлорэтан Диэтиловый эфир Сероуглерод Хлороформ Четырххлористый углерод Этилацетат

ВЯЗКОСТЬ ЖИДКОСТЕЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ, мПас

ПРЕДЕЛЬНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ

АРОМАТИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ И ИХ ПРОИЗВОДНЫЕ

м-Ксилол Хлорбензол

СПИРТЫ И ОРГАНИЧЕСКИЕ КИСЛОТЫ

Бутиловый спирт Изопропиловый спирт Метиловый спирт Муравьиная кислота Уксусная кислота Этиловый спирт

ЭФИРЫ, КЕТОНЫ, СЕРО - И ХЛОРСОДЕРЖАЩИЕ СОЕДИНЕНИЯ

Дихлорэтан Диэтиловый эфир Сероуглерод Хлороформ Четырххлористый углерод 0, Этилацетат

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ЖИДКОСТЕЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ, Вт ( м К )

ПРЕДЕЛЬНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ

АРОМАТИЧЕСКИЕ УГЛ ЕВОДОРОДЫ И ИХ ПРОИЗВОДНЫЕ

м-Ксилол Хлорбензол

СПИРТЫ И ОРГАНИЧЕСКИЕ КИСЛОТЫ

Бутиловый спирт Изопропиловый спирт Метиловый спирт Муравьиная кислота Уксусная кислота Этиловый спирт

ЭФИРЫ, КЕТОНЫ, СЕРО - И ХЛОРСОДЕРЖАЩИЕ СОЕДИНЕНИЯ

Дихлорэтан Диэтиловый эфир Сероуглерод Хлороформ Четырххлористый углерод Этилацетат Нам необходимы названные свойства при температуре 110С. В таблице 5 есть данные при 100 и 120С. Для интересующей нас температуры 1100С найдм значения свойств как среднее арифметическое между значениями свойств при 100 и 120С. Результаты сведм в таблицу 6.

Таблица теплофизических свойств бензола и толуола Плотность смеси бензола и толуола 1 заданного состава при температуре 110С определим по формуле где х1 и х 2 - массовые доли бензола и толуола в составе дистиллята.

Коэффициент динамической вязкости смеси 1 рассчитаем по формуле 1 10 х1 lg б х2 lg т 100,44lg 0.240.560.251 0.246 мПас = 0,000246 Пас, где х1 и х 2 - мольные доли бензола и толуола в конденсате, определены в пункте 1.

Коэффициент теплопроводности смеси найдм по уравнению

10. НАХОЖДЕНИЕ ПО ЭМПИРИЧЕСКИМ ФОРМУЛАМ КОЭФФИЦИЕНТА

ТЕПЛООТДАЧИ ОТ КОНДЕНСИРУЮЩЕГОСЯ ПАРА К СТЕНКАХ ТРУБ

ТРУБНОГО ПУЧКА ДЛЯ ВЕРТИКАЛЬНОГО в ерт И ГОРИЗОНТАЛЬНОГО

гориз РАСПОЛОЖЕНИЯ АППАРАТА Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к пучку горизонтальных труб найдм по формуле где - коэффициент, зависящий от числа вертикальных рядов труб горизонтального пучка, принимаем его равным 0,6; G1 – массовый расход пара (см. задание), кг/час.

Для пучка вертикальных труб коэффициент теплоотдачи вычислим по формуле

11. РАСЧЁТ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ВОДЫ w2 В ТРУБАХ ТРУБНОГО

Скорость воды в трубах трубного пучка определим из уравнения где G2 – секундный массовый расход воды, требуемый для конденсации пара (определн в пункте 5); 2 994 3 - плотность воды при е средней температуре; Sтруб – плом щадь сечения трубного пространства выбранного к установке конденсатора где z – число ходов по трубному пространству, для выбранного аппарата z=2, dвн – внутренний диаметр труб трубного пучка С учтом этого скорость воды в трубах пучка будет равна

12. НАХОЖДЕНИЕ КРИТЕРИЯ РЕЙНОЛЬДСА Re2 ДЛЯ ВОДЫ

На эффективность теплоотдачи от стенки трубы к воде очень большое влияние оказывает турбулентность потока, которую можно оценить по значению критерия Рейнольдса. Его численное значение найдм по формуле где 2 994 кг/м3 - плотность воды, а 2 0,00073 Па с – вязкость воды при е средней температуре 35 0 С, одинаковые значения для всех вариантов расчта!

13. РАСЧЁТ КРИТЕРИЯ НУССЕЛЬТА ДЛЯ ВОДЫ Nu 2 И

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛООТДАЧИ 2 ОТ ТРУБ

ТРУБНОГО ПУЧКА К ВОДЕ

Значение критерия Нуссельта для турбулентного движения внутри труб определим по уравнению где Pr2 4.88 - критерий Прандтля для воды при 35С, одинаков для всех вариантов.

Тогда значение коэффициента теплоотдачи от стенки к воде будет иметь значение где 2 0,626 - коэффициент теплопроводности воды, одинаков для всех вам К риантов.

14. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ K 0 ДЛЯ

ВЕРТИКАЛЬНОГО И ГОРИЗОНТАЛЬНОГО АППАРАТОВ.

Расчт коэффициентов теплопередачи выполним по формуле где ст 0,002 м - толщина стенки трубы; ст 46,5 - коэффициент теплопроводм К ности стали (для легированной стали ст 17,5 ). Мы принимаем к установке апм К парат из обычной стали, т.к. легированная сталь во много раз дороже.

Для вертикального конденсатора коэффициент теплопередачи имеет значение Для горизонтального конденсатора Из сравнения полученных результатов уже видно, что горизонтальная установка конденсатора обеспечивает большее значение коэффициента теплопередачи. Но при этом надо иметь ввиду, что горизонтально установленный аппарат занимает значительно больше места по сравнению с вертикальным.

15. ПРИНЯТИЕ НА ОСНОВЕ ОПЫТА ЭКСПЛУАТАЦИИ

ТЕПЛООБМЕННИКОВ ТЕРМИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

ЗАГРЯЗНЕНИЙ СО СТОРОНЫ ПАРА r1 И СО СТОРОНЫ ВОДЫ r2.

В процессе эксплуатации теплообменника с обеих сторон стенки трубы будут появляться загрязнения, которые постепенно ухудшат работу аппарата. Особенно это касается оборотной воды, которая в заводских условиях насыщена кислородом, имеет повышенную концентрацию солей жсткости, содержит биокомпоненты.

На основе опыта эксплуатации теплообменного оборудования примем величину термического сопротивления со стороны органической жидкости r1 5800, а со стороны воды

16. НАХОЖДЕНИЕ РАСЧЁТНОГО КОЭФФИЦИЕНТА

ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ К р С УЧЁТОМ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ДЛЯ

ВЕРТИКАЛЬНОГО И ГОРИЗОНТАЛЬНОГО АППАРАТОВ.

При наличии загрязнений коэффициент теплопередачи заметно снизится. Найдм его величину по формуле Для вертикального конденсатора получим значение При горизонтальной установке теплообменника Таким образом, уменьшение эффективности передачи теплоты при появлении загрязнений составит для вертикального конденсатора 29%, а для горизонтального 38%! Отсюда можно сделать вывод, что по прошествии определнного времени преимущество горизонтального теплообменника практически исчезнет, и он по эффективности приблизится к вертикальному.

17. РАСЧЁТ ТРЕБУЕМОЙ ПОВЕРХНОСТИ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ Fфакт И

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАПАСА ПЛОЩАДИ ПОВЕРХНОСТИ

ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ (%) ДЛЯ ВЕРТИКАЛЬНОГО И

ГОРИЗОНТАЛЬНОГО КОНДЕНСАТОРОВ. ВЫВОД

Требуемую поверхность теплопередачи для вертикального и горизонтального конденсаторов определим по используемой ранее формуле (см. пункт расчта 7) Если аппарат устанавливать вертикально, то требуется поверхность теплопередачи Мы выбрали к установке теплообменник с площадью теплопередачи 139 м 2 (см. пункт 8), а при вертикальной установке такого аппарата требуется площадь 138 м 2. Подсчитаем теперь запас площади теплопередачи. В практике технологических расчтов допустимый запас площади теплопередачи должен находиться в пределах 10-30%.

Если принять площадь выбранного к установке конденсатора за 100%, то запас по площади теплопередачи при вертикальной установке составит что слишком мало.

Если же выбранный аппарат установить горизонтально, то требуемая поверхность будет равна Запас площади теплопередачи в этом случае составит (если опять принять за 100% площадь выбранного теплообменника) Такой запас укладывается в нормы технологического проектирования.

Вывод. Принятый к установке конденсатор может быть установлен только горизонтально. В этом случае запас поверхности теплопередачи составит 25%. Вертикальная установка теплообменника нецелесообразна ввиду малого запаса по поверхности теплопередачи.

18. РАСЧЁТ ДИАМЕТРОВ ШТУЦЕРОВ ВХОДА ПАРА, ВЫХОДА

КОНДЕНСАТА, ВХОДА И ВЫХОДА ВОДЫ

В выбранном к установке конденсаторе четыре штуцера (см. рисунок) Диаметр штуцера зависит от объмного расхода потока V и скорости этого потока w.

Диаметров штуцеров А, Б. В и Г найдм из уравнения расхода, которое для трубы имеет вид откуда Допустимые скорости потока в трубе принимаются на основе практических рекомендаций.

Для трубопроводов, по которым жидкость перекачивается насосом (напорные трубопроводы), допустимая скорость лежит в пределах 0,52,5 м/с. В нашем аппарате это штуцера А и Б для входа и выхода воды. Принимаем скорость в них 1,5 м/с.

Для трубопроводов, по которым движется пар, рекомендуется скорость 1540 м/с. В нашем конденсаторе это штуцер В. Примем скорость пара в нм 20 м/с.

При движении жидкости самотком (самотчные трубопроводы) рекомендуются скорости в диапазоне 0,10,5 м/с. Это штуцер Г для вывода конденсата. Примем скорость жидкости в нм 0,2 м/с.

ГОСТ устанавливает следующие диаметры штуцеров: 20; 25; 32; 40; 50; 65; 80; 100; 125;

150; 200; 250; 300; 350; 400 и 500 мм.

Для определения объмного расхода поступающего на конденсацию пара необходимо знать его плотность при заданном давлении 140000 МПа и температуре входа (температура начала конденсации, см. пункт 2 расчта), равной 112 С. Расчт плотности выполняется по формуле где М см - молярная масса смеси, Р – рабочее давление, Р0 – нормальное давление, Т – рабочая температура, Т0 – нормальная температура.

Мольную массу смеси определим по правилу аддитивности где М бенз и М тол - мольные массы бензола и толуола, у1 и у2 - мольные доли бензола и толуола в составе поступающего на конденсацию пара, определены в пункте 1.

С учтом этого плотность заходящего в аппарат пара будет равна Тогда объмный расход пара составит Объмный расход конденсата определим по формуле где 1 779 - плотность конденсата при его средней температуре, определена в пункте 9.

Теперь можно приступать к расчту диаметра штуцеров.

Штуцера А и Б для ввода и вывода воды (при е объмном расходе 0,044 м3/с, см. пункт По ГОСТу принимаем штуцер с условным диаметром 200 мм.

Штуцер В для ввода конденсирующегося пара По ГОСТу принимаем штуцер с условным диаметром 400 мм. Скорость пара при этом незначительно увеличится, оставаясь в рекомендованном диапазоне 1540 м/с.

Штуцер Г для вывода конденсата По ГОСТу принимаем штуцер с условным диаметром 300 мм.

Теперь переходим к графической части проекта – эскизированию выбранного к установке теплообменника (см. задание). Но эту часть вам придтся сделать самостоятельно.



Похожие работы:

«Иркутский государственный технический университет Научно-техническая библиотека Автоматизированная система книгообеспеченности учебного процесса Рекомендуемая литература по учебной дисциплине Иностранный язык (немецкий) № п/п Краткое библиографическое описание Электронный Гриф Полочный Кол-во экз. индекс 1) Wir lernen deutsch sprechen : темат. словарь-минимум по нем. языку / Иркут. Ш143.24 73 экз. гос. техн. ун-т. - Иркутск : Изд-во ИрГТУ, 2007. - 67 с. W76 2) Ардова Вера Владимировна Ш143.24...»

«ИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС по дисциплине Б.2. ХИМИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Код и направление 110100.62 Агрохимии и подготовки агропочвоведения Профиль подготовки агрохимия и агропочвоведение Квалификация (степень) выпускника Бакалавр Факультет Защита растений, агрохимии и агропочвоведения Ведущий...»

«ПРЕДИСЛОВИЕ Бюллетень новых поступлений информирует читателей о новых книгах, которые поступили в отделы библиотеки. Размещение материала в бюллетене – тематическое, внутри раздела – в алфавитном порядке. С правой стороны описания книги указывается сигл отдела библиотеки, получившего книгу. Расшифровка сиглов отделов библиотеки: АБ – абонемент ДТ – отдел детской литературы ИН – сектор иностранной литературы ИС – отдел литературы по искусству КР – отдел краеведческой литературы и библиографии КХ...»

«Фрезениус Каби Дойчланд ГмбХ Фрезениус Каби является частью немецкого концерна Фрезениус – мирового лидера в создании средств для оказания медицинской помощи больным в критических состояниях как в госпитальных, так и в домашних условиях. Основными направлениями деятельности Фрезениус Каби является разработка и производство препаратов и технологий для инфузионной терапии, парентерального и энтерального питания, нефрологии, химиотерапевтических препаратов и других препаратов для внутривенного...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ивановский государственный химико-технологический университет Факультет Неорганической химии и технологии Кафедра неорганической химии УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе _ В.В. Рыбкин _ 2011 г. Рабочая учебная программа дисциплины Химия Направление подготовки 261400 Технология художественной обработки материалов Квалификация (степень)...»

«ИНФОРМАЦИЯ О РАЗВИТИИ НАУЧНЫХ И МЕЖДУНАРОДНЫХ СВЯЗЕЙ Участие в конференциях и совещаниях Сотрудники ИГХ СО РАН в 2008 г. приняли участие в работе 23 международной конференции. Сотрудники ИГХ СО РАН в 2008 г. приняли участие в работе 54 российской конференции. Организация и проведение конференций 1. Проведение международного рабочего совещания Изменения окружающей среды и климата в Восточной Евразии и соседних регионах – высокоразрешающие записи континентальных осадков г. Улан-Баатар – Хатгал,...»

«Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека Актуальные аспекты паразитарных заболеваний в современный период Всероссийская конференция Тюмень, 25-26 сентября 2013 года Тезисы докладов Тюмень 2013 УДК 616.9 ББК 52 А 43 А-43 Актуальные аспекты паразитарных заболеваний в современный период : тезисы докладов Всероссийской конференции (25-26 сентября 2013 г., Тюмень). Тюмень, 2013. 208 с. Сборник материалов научной конференции содержит тезисы докладов, в...»

«Сканировал и создал книгу - vmakhankov ПНТОН ПЕРВ~ШИН ОНН~ПЫНЫИ Москва Яуза 2006 ББК 63.3(0)62 П26 Разработка серийного оформления С. груздева ПервymинА. ~1ный сгалин. - М яу.за, 200i - 3б8 с. П (ОК­ 26 ). культная власгь ISBN 5-87849-202-4 Идеология большевиков, пришедших к власти в России в году, была IIодчеркнуго материалИСl'ична. Сторонники 1917 Ленина проповедовали воинствующий атеизм, взрывали церк­ ви, арестовывали и расстреливали священнослужителей. Однако большевистская революция...»

«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра Машины и аппараты химических производств Коныгин С.Б., Иваняков С.В. КЛАССИФИКАЦИЯ И ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ методическое руководство к практическим занятиям по дисциплине Дисперсные системы в промышленности Самара 2006 0 СОДЕРЖАНИЕ Введение 5 1 Основные понятия и определения 5 2 Классификация дисперсных систем 8 3 Распределения дисперсных частиц по размерам 10 Пример решения задачи 14 Задачи 4 Концентрация частиц...»

«ДОСТИЖЕНИЯ ФАКУЛЬТЕТОВ ЯРОСЛАВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА ИМЕНИ П.Г. ДЕМИДОВА В НАУЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В 2007 ГОДУ ФАКУЛЬТЕТ БИОЛОГИИ И ЭКОЛОГИИ Преподаватели и сотрудники факультета биологии и экологии в 2007 г. принимали участие в выполнении научной программы Рособразования “Развитие научного потенциала высшей школы” (научные руководители Русаков А.И., Еремейшвили А.В., Плисс Е.М.) и заказ-наряда /Рособразование/ - научные руководители Миронов Г.С., Бабаназарова О.В.; хоздоговорных...»

«нках Куплю поддержанный автомобиль ваз с фото и информацией о авто Купить книгу о басенджи Краснодарский край Северский район ПИюльский УлКольцевая 47 Еременко роман геннадьевич Лабораторные работы по химии 9 класс оС Габриелян Лайм в векторе Курсы в планета-а в с-пб на улКоли толмачева Лампы дневного света купить в донецке Красивые картинки с девушками ведьмами Л-3006 прокладка Кролик с свинным салом Красивые цитаты о доверии Кухня п-образная у окна Ландшафтный дизайн в тольяти Лай питбуля в...»

«O H2N CH C OH CH2 N NH hK!=./ =/, *3!“= n!=.,“*=.,, B АМИНОКИСЛОТЫ O O H2N CH C OH H2N CH C OH CH2 CH2 HN OH lhmhqepqbn nap`gnb`mh“ pnqqhiqjni tedep`0hh НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ФАКУЛЬТЕТ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК hK!=./ =/, *3!= n!=.,*=.,,B `,.%*,%2/ Пособие для студентов специализаций “ХИМИЯ” и “ЭКОЛОГИЯ” III и IV семестры Новосибирск Составители: Проф. В. А. Резников Проф. В. Д. Штейнгарц Рецензент канд. хим. наук К. Ю. Колтунов Пособие представляет собой часть курса лекций...»

«Вестник Томского государственного университета. Биология. 2014. № 2 (26). С. 5–22 агРохиМия и ПочВоВедение УДК 911.2:631.4 д.а. гаврилов1, а.а. гольева2 Институт почвоведения и агрохимии СО РАН, г. Новосибирск, Россия 1 Институт географии РАН, г. Москва, Россия 2 Микробиоморфное исследование почв со вторым гумусовым горизонтом южно-таежной подзоны Западной Сибири Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 13-05-90708 мол_рф_нр). В результате исследования нами установлено, что...»

«2 ОГЛАВЛЕНИЕ Введение 4 Перспективное использование семени льна в специализированном 1 питании 7 Пищевая инженерия: технологии специализированных мучных 1.1 изделий 7 Семена льна как источник эссенциальных факторов питания, 1.2 необходимых для конструирования продуктов 12 специализированного значения Основные нутриенты семян льна 1.3 15 1.3.1 Липиды 15 1.3.2 Белки 1.3.3 Некрахмальные полисахариды 1.3.4 Фенольные соединения Бисквит как мучное кондитерское изделие специализированного 1....»

«Космодемьянская Любовь Тимофеевна Повесть о Зое и Шуре Любовь Тимофеевна Космодемьянская Любовь Тимофеевна Космодемьянская Повесть о Зое и Шуре Дети Л.Т.Космодемьянской погибли в борьбе с фашизмом, защищая свободу и независимость своего народа. О них она рассказывает в повести. По книге можно день за днем проследить жизнь Зои и Шуры Космодемьянских, узнать их интересы, думы, мечты. Содержание Вступление Осиновые Гаи Новая жизнь Снова дома Дочка Горькая весть Сын Бабушка Брат и сестра Людей...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М. АКМУЛЛЫ ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ПО КАЧЕСТВЕННОМУ АНАЛИЗУ УФА 2010 УДК 543.063(075.8) ББК 24.4я73 Р 28 Печатается по решению учебно-методического совета Башкирского государственного педагогического университета им.М.Акмуллы Лабораторные работы по качественному анализу: учебно-метод. пособие / cост. С.Т....»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ СЫКТЫВКАРСКИЙ ЛЕСНОЙ ИНСТИТУТ — ФИЛИАЛ ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ С. М. КИРОВА КАФЕДРА ОБЩЕЙ И ПРИКЛАДНОЙ ЭКОЛОГИИ ХИМИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Конспект лекций для студентов специальности 280201 Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов очной и очно-заочной форм обучения Самостоятельное учебное электронное издание...»

«Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет) Фундаментальная библиотека Научно-библиографический отдел Химия и технология стекла Научно-вспомогательный указатель литературы 2012 Содержание 1. Химия кремния и физическая химия силикатов. 3 2. Технология силикатных материалов. 5 3. Оборудование заводов силикатной промышленности. 6 4. Кристаллография и кристаллохимия. 9 5. Стекло: структура, свойства.. 12 6. Сырье... 14 7. Производство стекла и...»

«Министерство образования и науки Украины Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина Программа авторского курса ГЕОХИМИЯ (БИОГЕОХИМИЯ) ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ для высшей школы. Часть 1 Зарицкий П.В. Харьков 2003 1. Оглавление 1. Оглавление 2. Аннотация 3. Список рекомендуемой литературы 4. Введение 5. Земная кора 6. Литосфера 7. Атмосфера 8. Гидросфера 9. Баланс энергии в атмосфере и гидросфере и антропогенное воздействие на климат 10. Биосфера и ее геохимическая роль 11. Техническая...»

«ХИМИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ. 2006. №3. С. 55–72. Проблемы образования в области химии и технологии растительного сырья ХИМИЯ ИЗОПРЕНОИДОВ. ГЛАВА 5. МОНОТЕРПЕНЫ (ПРОДОЛЖЕНИЕ)* © В.В. Племенков Казанский медицинский университет, ул. Бутлерова, 49, Казань, 420012 (Россия) E-mail: plem-mu@mi.ru Мы продолжаем публикацию избранных глав новой книги В.В. Племенкова Химия изопреноидов. Вашему вниманию предлагается вторая часть пятой главы этого пособия. 5.4. Химические свойства монотерпенов Монотерпены...»






 
© 2014 www.kniga.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Книги, пособия, учебники, издания, публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.