| |||||
МЕНЮ
| Расчет конденсатораРасчет конденсаторасмотреть на рефераты похожие на "Расчет конденсатора " В химической промышленности широко распространены тепловые процессы - нагревание и охлаждение жидкостей и газов и конденсация паров, которые проводятся в теплообменных аппаратах. Теплообменные аппараты или просто теплообменники используются практически во всех отраслях промышленности. Их основная задача обеспечить температурный режим технологических процессов. В настоящее время все теплообменные аппараты, используемые в химической промышленности, подразделяются на определённые группы по следующим признакам: по назначению (нагреватели, испарители и кипятильники; холодильники, конденсаторы и т. д.),по режиму работы, по особенностям конструкции и т. д. Холодильники и конденсаторы служат для охлаждения потока или конденсации паров с применением специальных хладоагентов (вода, воздух, пропан, хлористый метил, фреоны и т. д.). Поверхностные теплообменные аппараты можно разделить на следующие типы по конструктивным признакам: а) кожухотрубчатые теплообменники (жёсткого типа; с линзовым компенсатором на корпусе; с плавающей головкой; с U-образными трубками); б) теплообменники типа “труба в трубе”; в) подогреватели с паровым пространством (рибойлеры); г)конденсаторы воздушного охлаждения. Кожухотрубчатые теплообменники в настоящее время наиболее широко распространены, по некоторым данным они составляют до 80% от всей теплообменной аппаратуры. Основной частью такого теплообменника является пучок труб, закреплённых в трубных решётках. Трубки располагаются в трубном пучке в шахматном порядке или по вершинам треугольников. Одна из теплообменивающихся сред движется по трубкам, а другая – внутри корпуса между трубками. Достоинством кожухотрубчатого теплообменника является возможность
получения значительной поверхности теплообмена при сравнительно небольших
габаритах и хорошо освоенная; недостатком – более высокий расход материала
по сравнению с некоторыми современными типами теплообменных аппаратов По оценкам экспертов на изготовление трубчатых теплообменников
расходуется около трети всего металла, потребляемого машиностроением. Разделяемая смесь (бензол-толуол) обладает токсичными, коррозийными
свойствами. Выберем для изготовления аппарата марку стали: обычные М.Ст.2 1.РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ 1.1ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ Цель: нахождение поверхности теплообмена. По рассчитанной поверхности производится подбор нормализированного варианта теплообменника по каталогам. Величину необходимой поверхности теплообмена определяем на основе уравнения теплопередачи [1]: Q = KF?tср. (1) где Q - тепловая нагрузка аппарата Вт, K – коэффициент теплопередачи Вт/мІК, F – поверхность теплообмена мІ, ?tср. – средняя движущая сила процесса теплопередачи К, В соответствии с приведённым уравнением поверхность теплообмена можно определить следующим образом: [pic] ( 2 ) 1.1.1. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС Цель: определение тепловой нагрузки аппарата и нахождение неизвестного расхода теплоносителя. Для нахождения тепловой нагрузки аппарата составим уравнение теплового баланса процесса. Процесс идёт с изменением агрегатного состояния горячего теплоносителя, поэтому уравнение теплового баланса имеет вид: ?Gг r = Gх ( Iхк – Iхн ) (3) где ? – величина тепловых потерь равная 5%, G – расход горячего теплоносителя, кг/с, r– удельная теплота фазового перехода, G – расход холодного теплоносителя, кг/с, I – энтальпия вещества потока, Дж/кг, Энтальпии веществ найдём по уравнению: I = Cp t (4 ) где Ср – теплоёмкость теплоносителя при определяющей температуре, Дж/кг град, t – температура теплоносителя, град. Для нахождения температуры, при которой ведётся конденсация
воспользуемся t x (y) диаграммой. В основе построения лежат законы Таблица № 1 Рисунок № 1 Рисунок №2 Температура конденсации равна 89°С tгн 89є tгк tхк=45є tхн=15є Рисунок №3 Температурная диаграмма. По формуле (4) найдём энтальпии при заданных температурах: Ср15= 4173,24 Дж/кг град.. [ 1 ] Cp45=4183,715 Дж/кг град. [ 1 ] I15вода = 4173,24 · 15 = 62598,6 Дж/кг , I45вода = 4183,715 · 45 = 188267,1 Дж/кг , Для нахождения удельной теплоты фазового перехода воспользуемся формулой: Rсм = r1 x1 + r2 x2 (5) x – массовая доля компонента в смеси кгком./кгсм. , Ма · х х = ------ Мсм 78 · 0,92 Х = --------- = 0,78 кмоль ком./кмоль см., 92 хбензол = 0,78; хтолуола = 1 – 0,78 = 0,22 r бензола = 418203,9 Дж/кг , rтолуола =418455,3 Дж/кг [ rcm = 418203.9 * 0.92 + 418455.3 * 0.08 = 418223.9 Дж/кг Из формулы (3) найдём расход холодного теплоносителя: 0,95 · 418223,9 · 6500 Gx = ------------------ = 5,7 кг/с (188267,1 – 62598,6) · 3600 Зная расход холодного теплоносителя и энтальпии при заданных
температурах найдем тепловую нагрузку аппарата по правой части уравнения Q = Gх ( Iхк - Iхн ) Q = 5,7(188267,1-62598,6)=716310,45 Вт 1.1.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДВИЖУЩЕЙ СИЛЫ ПРОЦЕССА В самом общем случае температуры теплоносителей могут изменяться, а могут оставаться постоянными вдоль поверхности теплопередачи. Часто встречаются такие варианты, когда температура одного теплоносителя не изменяется, в то время как другого - изменяется (увеличивается или уменьшается). В этих случаях для расчета процесса теплопередачи вводят понятие о средней движущей силе процесса теплопередачи. На практике среднюю движущую силу процесса теплопередачи рассчитывают следующим образом [1]: ?tб - ?tм ?tср = --------- (6) ln (?tб / ?tм ) где ?tб = tгн – tхн =89° – 15° = ?tм = tгн –tхк = 89° – 45° = 44°C 74 - 44 ?tср = ----------- = 58°C ln (74 / 44) 1.1.3.ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНИХ ТЕМПЕРАТУР ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ Процесс конденсации насыщенного водяного пара ведётся при постоянной температуре. Эта температура и будет средней температурой горячего теплоносителя. Среднюю температуру холодного теплоносителя вычислим по формуле: tхср = tгср - ?tср = 89° - 58° =31°С 1.1.4. НАХОЖДЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ Вначале на первом этапе принимаем ориентировочное значение коэффициента теплопередачи Кор. и рассчитываем ориентировочное значение теплопередающей поверхности Fор. По уравнению (2) . После этого по ориентировочному значению теплопередающей поверхности подбираем по табличным данным нормализированный вариант конструкции теплообменного аппарата, а затем проводим уточнённый расчёт коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи и требуемой поверхности ( Fрасч. ). Примем Кор. =300 Вт/мІград. [ 2 ] По уравнению (2 ) рассчитаем ориентировочную поверхность теплообмена: 716310,45 Fор. = -------- = 41 мІ 300 · 58 Рассчитав Fор. Подбираем по каталогам нормализированные варианты теплообменных аппаратов. Для каждого из аппаратов рассчитываем критерий Рейнольдса [1]: Re = ? · dэ · ? / ? (7) где ? – линейная скорость потока м/с , Dэ – диаметр эквивалентный м , ? – плотность вещества кг/мі , ? – вязкость вещества Па/с Скорость рассчитываем по формуле: ? = М / ?·S (8) где М – массовый расход теплоносителя кг/с ? – плотность вещества кг/мі , S – площадь сечения одного хода по трубам мІ , Таблица 2 Параметры кожухотрубчатых теплообменников и холодильников в
соответствии с ГОСТ 15118-79, ГОСТ 15120-79 и ГОСТ 15122-79 [ 2 ] 2. КОНСТРУКТИВНО-МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ В задачу конструктивно-механического расчёта входит определение необходимых геометрических размеров отдельных деталей и узлов , которые определяют конструкцию теплообменного аппарата, его механическую прочность и геометрические размеры. 2.1. РАСЧЁТ И ПОДБОР ШТУЦЕРОВ Диаметр условного прохода (внутренний диаметр) штуцеров для подвода и отвода теплоносителей рассчитывается на основе уравнения массового расхода: ?dІвн.шт. G = ? ?шт. ----- (25) 4 откуда ___________ dвн.шт. = ? 4G / ? ? ?шт. . ?шт. – скорость течения теплоносителя в штуцере м/с, Мсм. = Мб. · Хб. + Мт· (1 – Мсм. = 78 · 0,92 + 93 · 0,08 = 79,2 Мсм. 273 Р ?пара = ---- · ---- (28) 22,4 Т Р0 79,2 273 · 1,2 ?пара = ---- · ------------ = 3,0723 22,4 (88 + 273) · 1,034 Предельно допустимая скорость насыщенного пара - (15-25 м/с) – 20 м/с По уравнению (26) найдём: __________________________ dвн.шт. = ? 4·6500/3,14 · 20·3,0723·3600 =93,4 мм 2. Для конденсата. Предельно допустимая скорость конденсата – (0,1 – 0,5) – 0,1 м/с По уравнению (4,2) найдём: ___________________________ dвн..шт. = ? 4·6500/3,14·3600 · 0,1 · 796,812 = 169 мм 3. Для холодного теплоносителя. dвн..шт = 150 [мм] |Ду, мм |Дт, мм |До 0,6 МПа | Рабочее давление 0,12МПа. Конструкцию фланцевого соединения принимают в зависимости от рабочих параметров аппарата: плоские приварные фланцы при Р?2.5МПа , t?300°C. Во фланцевых соединениях при Р?4.0МПа ,t?300°C применяют болты. Фланцы для труб и трубной арматуры стальные плоские приварные с
соединительным выступом (ГОСТ 1255-67). 2.5. ОПОРЫ АППАРАТА На фундаменты или специальные несущие конструкции химические аппараты устанавливаются с помощью опор. В зависимости от рабочего положения аппарата различают опоры для горизонтальных и вертикальных аппаратов. Вертикальные аппараты обычно устанавливают или на стойках, когда их размещают внизу в помещении, или на подвесных лапах, когда аппарат размещают между перекрытиями в помещении. Горизонтальные аппараты устанавливают на Седловых опорах. В зависимости от толщины стенки корпуса аппарата лапы привариваются или непосредственно к корпусу, или к накладному листу. Накладной лист выполняется из того же материала, что и корпус и приваривается к нему сплошным швом. Опоры подбираются в зависимости от массы аппарата. Gап. = Gоб. + 2Gкр. + Gтруб. + 2Gтр.реш + Gр-ра + 15 % (от веса аппарата) (32) Gоб = h · ?D · ? · ?стали. = 3.14 · 2 · 0.003 · 7850 · 0.6 =88.73 2Gкр. = S · F · ?стали. = 0.003 · 0.44 · 7850 = 10.362, Gтруб. = h · ?d · ?тр. · ?стали. · Nтр. = ?DІ ?dІ 2Gтр.реш = --- - N * --- · ?стали. · Sтр.реш. 4 4 3,14*(0,6)І 3,14*(0,02)І 2Gтр.реш = ------ - 316· -------- · 7850 · 0,0075 = 10,796262 4 4 ?DІ 3,14*(0,6)І Gр-ра = ----- · h ·?воды = ------- · 2 ·1000 =565,2 4 4 G = 88,73 + 10,79 + 623,12 + 10,79 =733,43 733,43 - 100 % Х - 15% Х = 110,0145 Gап. = 733,43 +565,2 + 110,0145 = 1408,6445 · 9,8 Qап. = ---------- = 13,8 кН 1000 Опоры (лапы) для вертикальных аппаратов, ОСТ 26-665-79, мм. 3.СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУТЫ 1. Физико-химические и термодинамические свойства веществ. Справочник 2. Процессы и аппараты химической технологии. Расчёт теплообменных
аппаратов. Методическое указание к курсовому проектированию для студентов 3. Конструктивно-механический расчёт. Методические пособие к выполнению
курсового проекта по процессам аппаратам химической технологии /Медведева 4. Молоканов Ю.К. Процессы и аппараты нефтегазо-переработки.1987, 2-е изд. М. Химия с. 143-150, 5. А.Г. Касаткин. Процессы и аппараты химической технологии. 1971, СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 1. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 1. Тепловой расчет аппарата 2. КОНСТРУКТИВНО-МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ 2.1. Расчет и подбор штуцеров 3. АВТОМАТИЗАЦИЯ 4. ЛИТЕРАТУРА ----------------------- [pic] [pic] |
ИНТЕРЕСНОЕ | |||
|