Geum.ru

Информация о готовой работе

>Делая покупку готовой работы Вы экономите свое время и деньги, так как стоимость работы существенно меньше оригинальной, а срок получения Ч в течение нескольких часов в зависимости от выбранного способа оплаты.

Юрий


Бесплатная студенческая работ № 4056

КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ВЫСШЕМУ И СРЕДНЕМУ СПЕЦИАЛЬНОМУ ОБРАЗОВАНИЮ

РОССИЙСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ХИМИКО - ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА

КАФЕДРА ПРОЦЕССОВ И АППАРАТОВ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

__ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к кгаб®в®мг па®еквг п® па®жебб м Ё пп а в м н вемг:

_BРеквЁдЁк жЁ®нн п гбв н®вк непаеалвн®г® де©бввЁп _BдУп а здеУения бинарной смеси изопропанол-изобутанол _Bпа®Ёзв®дЁвеУмн®бвмо 10 в®нн/з б

ПРОЕКТИРОВАЛ СТУДЕНТ МАКСИМОВ М.В. ГРУППА О-44

РУКОВОДИТЕЛЬ ПРОЕКТА КУРНОСОВ М.А.

ПРОЕКТ ЗАЩИЩЕН С О-ЕНКОЙ

КОМИССИЯ:

_B1 ОгУ вУенЁе

2 Введение ................................................2 3 Описание технологической схемы. .........................3 4 Физико - химические свойства ............................4 5 Технологический расчет ..................................9 5.1 Материальный баланс колонны и рабочее флегмовое число..9 5.2 Скорость пара и диаметр колонны .......................11 5.3 Гидравлическое сопротивление тарелки ..................13 5.4 Высота и гидравлическое сопротивление колонны .........13 5.5 Выбор материалов. .....................................15 6 Расчет и подбор вспомогательного оборудования ...........15 6.1 Расчет кипятильника ...................................15 6.2 Расчет дефлегматора ...................................18 6.3 Расчет подогревателя исходной смеси ...................20 6.4 Расчет холодильника дистиллята. .......................22 6.5 Расчет холодильника кубового остатка. .................24 6.6 Расчет изоляции колонны ...............................27 7 Расчет на прочность. ....................................28 7.1 Основные обозначения ..................................28 7.2 Расчет толщины обечаек. ...............................28 7.3 Расчет толщины днища и крышки. ........................28 7.4 Трубы, штуцера и фланцы. ..............................29 7.4.0 Питающая емкость - подогреватель исходной смеси. ....29 7.4.1 Подогреватель исходной смеси - колонна ..............30 7.4.2 Колонна - кипятильник ...............................30 7.4.3 Колонна - холодильник кубового остатка ..............31 7.4.4 Колонна - дефлегматор ...............................31 7.4.5 Кипятильник - колонна ...............................31 7.4.6 Распределитель - колонна ............................31 7.4.7 Распределитель - холодильник дистиллата .............32 7.4.6 Холодильник дистиллата - емкость ....................32 7.4.8 Холодильник кубового остатка - емкость ..............32 7.4.8 Паровая магистраль - подогреватель исходной смеси ...32 7.4.9 Паровая магистраль - кипятильник ....................32 7.4.10 Подогреватель исходной смеси - водяная магистраль ..33 7.4.11 Кипятильник - водяная магистраль ...................33 7.4.12 Водяная магистраль-дефлегматор-водяная магистраль ..33 7.4.13 Водяная магистраль-холодильник-водяная магистраль ..34 7.4.14 Емкости продуктов - насосы .........................34 7.4.15 Насосы - склад .....................................34 7.5 Выбор насосов. ........................................35 7.5.1 Насос Н1 Питающая емкость - колонна .................35 7.5.2 Насос Н2 Колонна - холодильник кубового остатка .....36 7.6 Опоры аппаратов. ......................................37 7.7 Емкости ...............................................38 8 Заключение ..............................................39 Литература ................................................40

_B2 ВведенЁе

РеквЁдЁк жЁп - м бб®бменнл© па®жебб а здеУенЁп жЁдк®© бмебЁ н к®мп®ненвл пгвем па®вЁв®в®зн®г® вз Ём®де©бввЁп п®в®к®в п а Ё жЁд- к®бвЁ. Эв®в па®жебб вкУоз ев пеаее®дл вейебвв Ёз жЁдк®© д зл в п - а®вго Ё Ёз п а®в®© в жЁдкго Ё в б®УмиЁнбвве бУгз ев ®бгйебввУпевбп в па®вЁв®в®знле к®У®ннле пп а в е б а зУЁзнлмЁ к®нв квнлмЁ нУеменв мЁ. В н бв®пйее ваемп па®жебб аеквЁдЁк жЁЁ иЁа®к® а бпа®бва нен в еЁмЁзебк®© веен®У®гии и применяется для получения разнообразных про- дуктов в чистом виде. Однако при разделении чувствительных к повы- шенной температуре веществ, при извлечении ценных продуктов или вредных примесей из сильно разбавленных расстворов, разделении сме- сей близкокипящих компонентов в ряде случаев может оказаться более целесообразным применение экстракции. В нашем случае, разброс температур кипения разделяемых компо- нентов, их устойчивость при этих температурах, а также отсутствие необходимости в полном разделении позволяют использовать ректифика- цию. Большое разнообразие тарельчатых контактных устройств затруд- няет выбор оптимальной конструкции тарелки. При этом наряду с общи- ми требованиями (высокая интенсивность единицы объема аппарата, низ- кая стоимость аппарата и др.) ряд требований может определяться спе- цификой производства: большим интервалом устойчивой работы при изме- нении нагрузок по фазам, способностью тарелок работать в среде заг- рязненных жидкостей, возможности защиты от коррозии и т.п. Часто эти качества становятся определяющими при выборе конкретного типа кон- струкции для использования в каждом конкретном процессе. В нашем случае коррозия незначительна, загрязнений почти нет, жидкости однородны - возможно использование колпачковых тарелок. Остается расчитать и подобрать нормализованные узлы аппаратуры для изготовления ректификационной колонны, нормализованные теплообменни- ки, стандартную трубную арматуру, емкости и т.д.

_B3 ОпЁб нЁе веен®У®гЁзебк®© беемл.

Ибе®дн п бмебм Ёз емк®бвЁ Е1 н б®б®м п®д евбп бн з У в п®д®г- аев веУм Ёбе®дн®© бмебЁ, где н гаев евбп д® вемпеа вгал кЁпенЁп, з вем в к®У®ннг где па®Ёбе®дЁв а здеУенЁе. Кгб®вл© ®бв в®к б м®ве- к®м п®бвгп ев в Ёбп аЁвеУм, з вем в вЁде п а п®бвгп ев бн®в в к®У®ннг, п®д нЁжноо в аеУкг. Н гаев в п®д®гаев веУе Ё Ёбп аЁвеУе ®бгйебввУпевбп н блйеннлм в®дпнлм п а®м, ®вв®дпйЁмбп з вем в вЁде к®нденб в . Н в аеУк е в к®У®нне па®Ёбе®дпв непрерывные процессы испарения и конденсации, в результате которых и происходит разделе- ние. Смесь с преимущественным содержанием низкокипящего компонента (дистиллят) в виде пара выходит сверху колонны, поступает в дефлег- матор, где и охлаждается до полной конденсации. Затем одна часть ее в виде флегмы возвращается в колонну, а другая часть в колличестве 5000 кг/ч поступает в холодильник дистиллята, где охлаждается до 25 С. После охлаждения дистиллят поступает в емкость Е3, откуда насо- сом Н4 перекачивается на склад. Кубовый остаток в колличестве 5000 кг/с насосом Н2 перекачи- вается в холодильник кубового остатка, где охлаждается до 25С. Пос- ле охлаждения кубовый остаток поступает в емкость Е2, откуда насо- сом Н3 перекачивается на склад. Емкости исходной смеси и конечных продуктов расчитаны на 2 - 8 часов непрерывной работы. Что составляет объем соответственно 25-100 м__3__ дУп емк®бвЁ Е1 Ё 12-50 м__3__ дУп емк®бве© Е2 Ё Е3. ОеУ®жденЁе в® вбее бУгчаях ведется оборотной водой, поступающей с магистрали в трубное пространоство холодильников, а затем в кана- лизацию.

_B4 Обн®внле дЁзЁк®-еЁмЁзебкЁе бв®©бвв пеаеа б влв емле вейебвв _BЁ п®Угз емле па®дгкв®в.

Т бУЁж 1. З вЁбЁм®бвм дЁзЁк®-еЁмЁзебкЁе бв®©бвв ®в вемпеа вгал ЪДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДВДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДД Темпеа вга С ГДДДДДВДДДДДВДДДДДВДДДДДВДДДДДВДДДДДВДДДДД П раметры ж 0 ж 20 ж 40 ж 60 ж 80 ж 100 ж 120 ж +

жИзопропанол ж +

жПлотность [кг/м3]ж 801ж 785ж 768ж 752ж 735ж 718ж 700ж +

жВязкость [мПа*с]ж 4.60ж 2.39ж 1.33ж 3.26ж 0.80ж 0.38ж 0.29ж +

жТеплоемкость [Дж/кг*К]ж 2363ж 2661ж 2958ж 3256ж 3549ж 3842ж 4136ж +

жТеплопроводность[Вт/м*К]ж0.153ж0.151ж0.147ж0.144ж0.141ж0.137ж0.134ж +

жПов.Натяжение*1000 [н/м]ж 24.5ж 22.6ж 20.9ж 19.3ж 17.6ж 15.7ж 14.0ж +

жКоэффициент объемного ж ж ж ж ж ж ж ж жрасширения*1000 [1/K]ж 1.01ж 1.05ж 1.08ж 1.12ж 1.16ж 1.20ж 1.27ж +

жdHисп [KДж/кг]ж774.4ж749.3ж724.2ж699.1ж669.8ж636.3ж602.8ж +

жДавление пара [КПа]ж 1.2ж 4.3ж 14.1ж 38.5ж 92.3ж194.7ж372.0ж +

жИзобутанол ж +

жПлотность [кг/м3]ж 817ж 803ж 788ж 774ж 759ж 742ж 728ж +

жВязкость [мПа*с]ж 7.0ж 4.1ж 2.4 ж 1.48ж 1.0ж 0.7ж 0.5ж +

жТеплоемкость [Дж/кг*К]ж 2053ж 2346ж 2640ж 2933ж 3268ж 3561ж 3855ж +

жТеплопроводность[Вт/м*К]ж0.144ж0.142ж0.138ж0.135ж0.131ж0.128ж0.125ж +

жПов.Натяжение*1000 [н/м]ж 26.2ж 24.6ж 22.9ж 21.2ж 19.5ж 17.8ж 16.0ж +

жКоэффициент объемного ж ж ж ж ж ж ж ж жрасширения*1000 [1/K]ж 0.85ж 0.88ж 0.91ж 0.95ж 0.99ж 1.05ж 1.12ж +

жdHисп [KДж/кг]ж 681ж 664ж 643ж 625ж 604ж 587ж 540ж +

жДавление пара [КПа]ж ж 0.6ж 2.5ж 8.0ж 22.7ж 60.0ж160.0ж L

Данные в таблице из приложений в [2] и [3] и химической энциклопедии

Таблица 2 Cистема изопропанол - изобутанол [4]

ж Х ж Y ж t ж Гамма1 ж Гамма2 ж +

ж 0.00 ж 00.00 ж 108.1 ж ж ж ж 4.65 ж 11.20 ж 106.2 ж 1.02 ж 1.00 ж ж 11.55 ж 25.10 ж 103.4 ж 1.01 ж 1.01 ж ж 21.85 ж 42.70 ж 99.9 ж 1.02 ж 1.00 ж ж 23.05 ж 44.10 ж 99.4 ж 1.02 ж 1.01 ж ж 34.55 ж 58.45 ж 95.8 ж 1.02 ж 1.02 ж ж 38.70 ж 62.90 ж 94.9 ж 1.01 ж 1.00 ж ж 44.10 ж 67.70 ж 93.7 ж 1.00 ж 1.00 ж ж 54.55 ж 75.80 ж 90.9 ж 1.01 ж 1.03 ж ж 63.80 ж 82.45 ж 88.7 ж 1.02 ж 1.04 ж ж 74.50 ж 88.75 ж 86.9 ж 1.00 ж 1.01 ж ж 82.75 ж 92.95 ж 85.4 ж 1.00 ж 1.00 ж ж 94.85 ж 98.05 ж 83.2 ж 1.01 ж 1.02 ж ж 100.00 ж 100.00 ж 82.4 ж ж ж L

_B5 Теен®У®гЁзебкЁ© а бзев аеквЁдЁк жЁ®нн®© к®У®ннл непаеалвн®г® _Bде©бввЁп.

__5.1 М веаЁ Умнл© б У нб к®У®ннл Ё а б®зее дУегм®в®е зЁбУ®.

Производительность колонны по дистилляту Р и кубовому остатку W оп- ределяем из материального баланса колонны:

F = P + W F*x'(f) = P*x'(p) + W*x'(w) W = F*(x'(p)-x'(f))/(x'(p)-x'(w)) W = 10000*(0.95-0.50)/(0.95-0.05) = 5000 кг/ч или 1.3889 кг/с P = F - W = 10000-5000 = 5000 кг/ч или 1.3889 кг/с

Расчет мольных долей компонентов в смеси

М1 = 60.096 КГ/КМОЛЬ - изопропанол М2 = 74.123 КГ/КМОЛЬ - изобутанол

x(i) = x'(i)/M1/(x'(i)/M1+(1-x'(i))/M2) x(f) = 0.50/60.096/(0.50/60.096+0.50/74.123)=0.552254 x(p) = 0.95/60.096/(0.95/60.096+0.05/74.123)=0.959075 x(w) = 0.05/60.096/(0.05/60.096+0.95/74.123)=0.060959

Нагрузки ректификационной колонны по пару и жидкости определяются рабочим флегмовым числом R, его оптимальное значение Rопт можно най- ти путем технико-экономического расчета, используя приближенные вы- числения основанные на определении коэффициента избытка флегмы (оро- шения) в = R/Rmin. Для этого находим минимальное произведение N(R+1) пропорциональное объему ректификационной колонны (N - число теорети- ческих тарелок, определяющее высоту колонны, а R+1 - расход паров, и следовательно, сечение колонны).

Rmin = (x(p)-y~(f))/((y~(f)-x(f)) Rmin = (0.9592254-0.763054)/(0.763054-0.552254) = 0.93

жв жR жN жN(R+1) жв жR жN жN(R+1) ж +

ж1.076ж1.0009ж16.693ж33.40119ж1.542ж1.4337ж10.698ж26.03575 ж ж1.116ж1.0377ж15.206ж30.98661ж1.581ж1.4705ж10.503ж25.94700 ж ж1.136ж1.0561ж14.756ж30.34009ж1.611ж1.4981ж10.355ж25.86845 ж ж1.155ж1.0745ж14.358ж29.78725ж1.616ж1.5027ж10.338ж25.85303 ж ж1.203ж1.1160ж13.475ж28.51304ж1.626ж1.5119ж10.279ж25.82015 ж ж1.228ж1.1344ж13.145ж28.05646ж1.636ж1.5211ж10.227ж25.78356 ж ж1.237ж1.1436ж12.993ж27.85331ж1.646ж1.5303ж10.173ж25.74266 ж ж1.246ж1.1528ж12.906ж27.78414ж1.664ж1.5441ж10.091ж25.67426 ж ж1.255ж1.1620ж12.823ж27.72433ж_@1.6751.558010.01125.60751__* 1.2691.180412.66527.616551.6851.5672 9.976ж25.61147 ж ж1.289ж1.1988ж12.407ж27.28147ж1.737ж1.6086ж 9.853ж25.70312 ж ж1.324ж1.2311ж11.954ж26.67192ж1.735ж1.6132ж 9.841ж25.71647 ж ж1.353ж1.2587ж11.744ж26.52716ж1.755ж1.6270ж 9.803ж25.75300 ж ж1.457ж1.3554ж11.027ж25.97313ж1.764ж1.6408ж 9.766ж25.79084 ж ж1.507ж1.4014ж10.839ж26.00787ж1.804ж1.6777ж 9.671ж25.89577 ж L

Определение Ropt см График зависимости N(R+1) и N от R.

Средние массовые расходы по жидкости L и пара G для нижней и верх- ней частей колонны, определяют по соотношению:

Lв = PRMв/Mp Lн = PRMн/Mp + FMн/Mf xв = (x(f)+x(p))/2 = (0.552254+0.959075)/2=0.7557 кмоль/кмоль смеси xн = (x(f)+x(w))/2 = (0.552254+0.060959)/2=0.3066 кмоль/кмоль смеси Mв = M1*xв+M2(1-xв) = 0.7557*60.096+(1-0.7557)*74.123=63.52 кг/кмоль Mн = M1*xн+M2(1-xн) = 0.3066*60.096+(1-0.3066)*74.123=69.82 кг/кмоль Mp = x(p)*M1 + (1-x(p))*M2 Mf = x(f)*M1 + (1-x(f))*M2 Mw = x(w)*M1 + (1-x(w))*M2 Mp = 0.959075*60.096+(1-0.959075)*74.123=60.67 кг/кмоль Mf = 0.552254*60.096+(1-0.552254)*74.123=66.38 кг/кмоль Mw = 0.060959*60.096+(1-0.060959)*74.123=73.28 кг/кмоль Lв = 5000*1.558*63.52/3600/60.67 = 2.2655 кг/с Lн = 5000*1.558*69.82/3600/60.67+10000*69.82/3600/66.38=5.4120 кг/с

Gв = P(R+1)Mв(пар)/Мр Gн = P(R+1)Mн(пар)/Мр ув = (у(f)+у(p))/2 = (0.714803+0.959075)/2=0.837 кмоль/кмоль смеси ун = (у(f)+у(w))/2 = (0.714803+0.060959)/2=0.388 кмоль/кмоль смеси Mв(пар) = M1*ув + M2(1-ув) Mн(пар) = M1*ун + M2(1-ун) Mв(пар) = 0.837*60.096+(1-0.837)*74.123 = 62.383 кг/кмоль Mн(пар) = 0.388*60.096+(1-0.388)*74.123 = 68.682 кг/кмоль Gв = 5000*(1+1.558)*62.383/3600/60.67 = 3.6531 кг/с Gн = 5000*(1+1.558)*68.682/3600/60.67 = 4.0220 кг/с G = (Gв + Gн)/2 = (3.6531+4.0220)/2 = 3.8376 кг/с

Мi - средняя молярная масса для i части колонны xi/yi - средний мольный состав для i части колонны по жидкости/газу

__5.2 Ск®а®бвм п а Ё дЁ мева к®У®ннл

ДУп к®Уп зк®вле в аеУ®к паЁдеУмн® д®пгбвЁмго бк®а®бвм м®жн® а бзЁ- в вм п® га вненЁо 5.35 Ёз [1]

w = [0.0155/dк__2/3__]*(px/py*hк)__1/2

dк - дЁ мева к®Уп зк hк - а бв®пнЁе ®в веаене© з бвЁ к®Уп зк д® бУедгойе© в аеУкЁ

ДУп жЁдк®бве© t(f) = 90.72 С t(w) = 105.59 С t(p) = 83.03 C tв = (t(f)+t(p))/2 = (90.72+83.03)/2 = 86.875 C tн = (t(f)+t(w))/2 = (90.72+105.59)/2 = 98.155 C x'в = (x'(f)+x'(p))/2 = (0.50+0.95)/2 = 0.725 кг/кг бмебЁ x'н = (x'(f)+x'(w))/2 = (0.50+0.05)/2 = 0.275 кг/кг бмебЁ px(в) = 735.6 кг/м3 pе(н) = 737 кг/м3 p(f) = 737.9 кг/м__3 p(w) = 736.8 кг/м__3 p(p) = 733.6 кг/м__3 dНЁсп = x'dНисп(1)+(1-x')*dНисп(2) dНисп(f) = 623.4 КДж/кг dНисп(w) = 624.3 КДж/кг dНисп(p) = 661.6 КДж/кг

Для паров tн = (t(f)+t(w))/2 = (96.45+107.12)/2 = 101.785 C tв = (t(f)+t(p))/2 = (96.45+84.13)/2 = 90.29 C py(в) = Mв(пар)*To/(22.4*(To+tв) py(н) = Mн(пар)*To/(22.4*(To+tн) py(в) = 62.383*273/(22.4*(273.15+90.29)) = 2.092 кг/м__3 py(н) = 68.682*273/(22.4*(273.15+101.785)) = 2.233 кг/м__3 аг(а) = 60.67*273/(22.4*(273.15+84.13)) = 2.070__ __кг/м__3 аг(f) = 66.38*273/(22.4*(273.15+96.45)) = 2.189 кг/м__3 аг(w) = 73.28*273/(22.4*(273.15+107.2)) = 2.348 кг/м__3

Vy(в) = Gв/py(в) = 3.6531/2.092 = 1.747 м3/c Vy(н) = Gн/py(н) = 4.0220/2.233 = 1.801 м3/c Vy = (1.801+1.747)/2 = 1.774 м__3__/c

tба = ((tв+tн)п а+(tв+tн)жЁдк®бвм)/4 баеднпп п® к®У®нне tба = (98.155+86.875+101.785+90.29)/4 = 94.28 C tеба= (tв+tн)жЁдк®бвм/2 = (98.155+86.875)/2 = 92.52 tyба= (tв+tн)п а/2 = (101.785+90.29)/2 = 96.04 C

w = [0.0155/dk__2/3__]*sqrt(px/py*(Hмв-Н1))

wв = 0.0155/0.08**(2/3)*sqrt(735.6/2.092*(0.3-0.07)) = 0.751 м/с wн = 0.0155/0.08**(2/3)*sqrt(737/2.233*(0.3-0.07)) = 0.727 м/с

dв = sqrt(4*Gв/(3.1415*wв*py(в))) dн = sqrt(4*Gн/(3.1415*wн*py(н))) dв = sqrt(4*3.6531/(3.1415*0.751*2.092)) = 1.72 м dн = sqrt(4*4.0220/(3.1415*0.727*2.233)) = 1.78 м

Выбираем стандартный диаметр обечайки колонны 1.8 м. При этом при- дельная скорость пара:

w = (wв+wн)/2*(d/dст)д = (0.751+0.727)/2*sqr(1.78/1.8) = 0.723 м/с

По каталогу из приложения 5.2 [1] для колонны с диаметром 1800 мм выбираем колпачковую тарелку ТСК-Р со следующими характеристиками:

жпараметры жобозначениежед ж ж +

жДиаметр колонны ж D ж м ж 1.8 ж жСвободное сечение колонны ж ж мд ж 2.54 ж жДлина линии барботажа ж L ж м ж 25.88 ж жРабочая площадь тарелки ж ж мд ж 1.86 ж жПериметр слива ж Lc ж м ж 1.419 ж жСечение перелива ж ж мд ж 0.334 ж жСвободное сечение тарелки ж Sт ж мд ж 0.252 ж жОтносительная площадь для прохода паров ж Fc ж % ж 9.92 ж жМасса ж m ж кг ж 176 ж жРастояние между тарелками ж Нмт ж м ж 0.6 ж ж ж ж ж ж жУКРЕПЛЯЮЩАЯ ЧАСТЬ КОЛОННЫ ж ж ж ж ж ж ж ж ж жОбщее число колпачков ж ж ж 117 ж жЧисло рядов колпачков ж ж ж 10 ж ж ж ж ж ж жИСЧЕРПЫВАЮЩАЯ ЧАСТЬ КОЛОННЫ ж ж ж ж ж ж ж ж ж жОбщее число колпачков ж ж ж 84 ж жЧисло рядов колпачков ж ж ж 8 ж ж ж ж ж ж жШаг между колпачками ж ж мм ж 140 ж жНаружный диаметр колпачка ж d ж мм ж 100 ж жИсполнение колпачка ж ж ж 2 ж жВысота прорези ж ж мм ж 15 ж ж ж Н1 ж мм ж 70 ж ж ж h ж мм ж 30 ж ж ж k ж мм ж 0-10 ж ж ж hд ж мм ж 5-40 ж L

w(раб) = 0.8*w(придел) = 0.8*0.723 = 0.58 м/с по колонне

wo' = sqrt(px*g*h/q/py) - скорость рабочего режима wo' = sqrt(736.3/2.163*9.81/5*0.015) = 3.165 м/с w' = Fc*wo' = 0.0107*4.476 = 0.479 м/с < 0.58 м/с (рабочей скорости) wo = w(раб)/Fc = 0.58/0.0992 = 5.85 м/с (в рабочем сечении) px = (px(в)+px(н))/2 = (735.6+737)/2 = 736.3 кг/м3 py = (py(в)+py(н))/2 = (2.092+2.233)/2 = 2.1625 кг/м3 По графику 17-20 стр 624 [2] выбираем Нмт = 0.4 метра

q - коэффициент сопротивления = 5 для колпачковых тарелок. h - высота прорези колпачка

__5.3 ГЁда вУЁзебк®е б®па®вЁвУенЁе в аеУкЁ

dp = dp1 + dp2 + dp3 [2] га. 17.23

dp - гЁда вУЁзебк®е б®па®вЁвление тарелки dp1 - сопротивление cухой тарелки dp2 - сопротивление столба жидкости на тарелке dp3 - сопротивление, обусловленное поверхностным натяжением жидкости r - отношение плотности пены к плотности чистой жидкости ( 0.5 ) б - поверхностное натяжение

dp1 = q*py*woд/2 = 5*2.163*sqr(5.42)/2 = 159 Па dh = (Vx/(1.85*Lc*r))__2/3__ = (G/(px*1.85*Lc*r))__2/3 dh = (3.8376/(736.3*1.85*1.419*0.5))**(2/3) = 0.025 м dp2 = 1.3*g*r*px*(hд+0.5*h+dh) dp2 = 1.3*9.81*0.5*736.3*(0.03+0.5*0.015+0.025) = 293.5 Па dp3 = 4б/dэкв = 4б/(4*b*l/(2*(b+l))) dp3 = 4*0.016/(4*0.008*0.015/(2*(0.008+0.015))) = 6.1 Па

dp = 159+293.5+6=458.5 Па dp(ж) = dp2+dp3 = 293.5+6 = 299.5 Па

__5.4 Влб®в Ё гЁда вУЁзебк®е б®па®вЁвУенЁе к®У®ннл

ОпаедеУенЁе баедне© нддеквЁвн®бвЁ в аеУ®к дУп па®жебб аеквЁдЁк жЁЁ.

tcp = 94.28 C tеcp = 92.52 С tyба = 96.04 C x(tеcp) = 0.4867 y~(tеcp) = 0.7133

acp = y~*(1-x)/(x*(1-y~) - ®вн®бЁвеУмн п Уевгзебвм acp = 0.7133*(1-0.4867)/(0.4867*(1-0.7133)) = 2.624 мо(92.52) = ln(мю1)*xf + ln(мю2)*(1-xf) мю(92.52) = exp(ln(0.43)*0.5523+ln(0.83)*(1-0.5523)) = 0.61 мПа*с

Dy = [4.3e-7*T__3/2__]/[p*(va__1/3__+vb__1/3__)э]*sqrt(1/Ma+1/Mb) 16.25 [2] Dy = 0.00000638 мэ/б

ЁУЁ п® дагг®© д®амгУе (P - д вУенЁе [МП ])

Dy = 1.013e-8*T__1.75__/(P*(va__1/3__+vb__1/3__)э]*sqrt(1/Ma+1/Mb) Dy = 0.00000640 мэ/б

va = 3*14.8+8*3.7+9.9 = 83.9 в бУ 6.3 [3] vb = 4*14.8+10*3.7+9.9 = 106.1 Dx' = 1e-6/[2.65*sqrt(мо)(va1/3+vb1/3)э]**sqrt(1/Ma+1/Mb) 16.26 [2] Dx' = 1.01*10__-9__ мэ/с Dx = Dx'*(1+b*(t-20)) = 1.01e-9*(1+0.0335*(92.5-20)) = 3.46*10__-9__ мэ/б b = 0.2*sqrt(мо)/p__1/3__ = 0.2*sqrt(2.39)/(785**(1/3))=0.0335 М1 = 60.096 кг/км®Ум М2 = 74.123 кг/км®Ум

Т к к к acp*мо = 2.624*0.61 = 1.6, в® Ёз га дЁк н аЁб 3.9 [1] бУе- дгев, зв® ®аЁенвЁа®в®зн®е зн зенЁе баедне© нддеквЁвн®бвЁ в аеУ®к дУп д нн®г® па®жебб КПД = 0.43

-ЁбУ® де©бввЁвеУмнле в аеУ®к в к®У®нне м®жев блвм ®паедеУен® га д® - н УЁвЁзебкЁм мев®д®м (п®бва®енЁем кЁневЁзебк®© УЁнЁЁ). ДУп нв®г® не®бе®дЁм® расчитать общую эффективность массопередачи на тарелке (КПД по Мерфри). Высоту колонны определяем по [2]

Ey = 1 - exp(-noy) noy = Kyf*M(пар)/(wо*ру)

Е - эффективность тарелки m - коэффициент распределения компонентов по фазам при равновесии noy - общее число единиц переноса по паровой фазе

E = 1 - exp(-noy) 1/noy = 1/ny + m/l*1/nx

Re = wdp/мю = 0.58*1*2.1663/0.0000097=129531 ny = Dy/w*(0.79*Re+110000)*T/273*Sт/S ур 19-23 [2] nx = 38000*Sт/Vx*Dx*(Pr)__0.62__ га 19-24 [2]

ny = 6.39e-6/0.58*(0.79*129531+11000)*(92.5+273)/273*1.8575/2.5447 ny = 1.22

nxв = 38000*1.8575/0.00308*3.46e-9*240**0.62=2.371 nxн = 38000*1.8575/0.00734*3.46e-9*240**0.62=0.995

Vxв = Lв/px(в) = 2.2655/735.6 = 0.00308 м__3__/б Vxн = Lн/pе(н) = 5.4120/737 = 0.00734 м__3__/б Pr' = мо/px/Dx = 0.00061/736.3/3.46e-9 = 240

lв = R/(R+1) = 1.56/2.56 = 0.61 lн = (R+F/P)/(R+1) = (1.56+10000/5000)/2.56 = 1.39

yk = yp + Ey*(y~-yp) Ёз га 6.43 [1] ЪДДДД---T

ж x ж m ж l ж noy ж E ж Y~ ж Yp ж Yk ж +

ж 0.00 ж 2.5234 ж 1.39 ж 2.642 ж 0.938 ж 00.00 ж 0.00 ж 0.00 ж ж 4.65 ж 2.2360 ж 1.39 ж 2.448 ж 0.918 ж 11.20 ж 4.65 ж 10.63 ж ж 11.55 ж 1.8797 ж 1.39 ж 2.189 ж 0.897 ж 25.10 ж 13.32 ж 23.77 ж ж 21.85 ж 1.4842 ж 1.39 ж 1.890 ж 0.859 ж 42.70 ж 26.95 ж 40.33 ж ж 23.05 ж 1.4425 ж 1.39 ж 1.867 ж 0.845 ж 44.10 ж 28.54 ж 41.68 ж ж 34.55 ж 1.0659 ж 1.39 ж 1.596 ж 0.805 ж 58.45 ж 43.76 ж 55.46 ж ж 38.70 ж 0.9553 ж 1.39 ж 1.518 ж 0.784 ж 62.90 ж 49.25 ж 59.89 ж ж 44.10 ж 0.8486 ж 1.39 ж 1.434 ж 0.765 ж 67.70 ж 56.40 ж 65.01 ж ж 54.55 ж 0.7443 ж 0.61 ж 1.334 ж 0.748 ж 75.80 ж 70.10 ж 74.30 ж ж 63.80 ж 0.6562 ж 0.61 ж 1.272 ж 0.728 ж 82.45 ж 76.35 ж 80.74 ж ж 74.50 ж 0.5417 ж 0.61 ж 1.190 ж 0.708 ж 88.75 ж 82.87 ж 86.97 ж ж 82.75 ж 0.4666 ж 0.61 ж 1.144 ж 0.680 ж 92.95 ж 87.89 ж 91.34 ж ж 94.85 ж 0.3877 ж 0.61 ж 1.097 ж 0.665 ж 98.05 ж 95.26 ж 97.11 ж ж100.00 ж 0.3682 ж 0.61 ж 1.071 ж 0.661 ж100.00 ж100.00 ж100.00 ж L

По этим данным получаем число действительных тарелок N = 14 штук (с запасом так как использовалась модель идеального смешения с наи- меньшей движущей силой). Из [1] стр 235 Zв = 1 м Zн = 2 м Hк = (N-1)*Hмт + Zв + Zн = 14*0.4+1+2 = 8.6 м dP = dp*N = 464.5*14 = 6503 Па

__5.5 Влб®а м веаЁ У®в.

М веаЁ У - Св Ум ВСв3 дУп каепежнле дев Уе© Ё м®нв жн®г® ®б®агд®в - нЁп Ё е®У®дЁУмнЁк®в, неаж веойпп бв Ум дУп вепУ®®бменнЁк®в, ®б®гае- в емле п а®м Ё к®У®ннл. Т к же дУп каепежнле дев Уе© м®жев паЁменпв- бп бв Ум 35ХМ.

_B6 Р бзев Ё п®дб®а вбп®м®г веУмн®г® ®б®агд®в нЁп

Р бзев кЁппвЁУмнЁк

Не®бе®дЁмЁ а бзЁв вм Ё п®д®ба вм н®ам УЁз®в ннл© в аЁ нв к®нбвагк- жЁЁ к®жге®вагбн®г® Ёбп аЁвеУп аеквЁдЁк жЁ®нн®© к®У®ннл б п®УгзенЁем Gн = 4.0220 кг/б паров кубового остатка, кипящего при 105.6 С и имеющего следующие характеристики:

pх(w) = 736.8 кг/м__3, __ Д ннле п® п аг Ёз [3] бва 537,549 dНЁбп(w) = 624.3 КДж/кг = r(w), мо(w) = 0.63 мП *б, б(w) = 0.0182 н/м, Са(w) = 3658 Дж/кг*К, аг(w) = 2.348 кг/м__3 la(w) = 0.128 Вв/(м*К)

В к зебвве вепУ®н®бЁвеУп Ёбп®Умзгевбп н блйеннл© в®дпн®© п а б д в- УенЁем Р = 2.755 кгб/бмэ. УдеУмн п вепУ®в к®нденб жЁЁ r(п) = 2179 кДж/кг, вемпеа вга к®нденб жЁЁ t(п) = 130 С. Физико - химические свойства конденсата при температуре конденсации рж = 935 кг/м__3__, мо(ж) = 0.212 мП *б la(ж) = 0.686 Вв/(м*К). ДУп ®паедеУенЁп к®нддЁжЁенв вепУ®®вд зЁ ®в п а , к®нденбЁаго- йег®бп н н агжн®© п®веаен®бвЁ вагб влб®в®© Н Ёбп®Умзгебп д®амгУ :

1 = 1.21*la*(pпэ*rп*g/(мо(п)*Н*q))__1/3__ = Aq__-1/3 __[1] га 2.23

К®ндЁжЁенв вепУ®®вд зЁ к кЁппйе© в вагб е жЁдк®бвЁ ®паедеУЁм к к:

la(п)__1.3__pе(w)__0.5__q__0.6 a2 = 780 ДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДД

б(w)__0.5__r(w)__0.6__аг(w)__0.6__Са(w)__0.3__мо(w)__0.3

Из ®бн®вн®г® га вненЁп вепУ®пеаед зЁ Ё га вненЁп ддЁвЁвн®бвЁ веамЁ- зебкЁе б®па®вЁвУенЁ© бУедгев, зв®

1/К = dtcp/q = 1/a1 + бгмм (б/la) + 1/a2

П®дбв вУпп бод вла женЁп дУп 1 Ё 2 м®жн® п®УгзЁвм ®дн® га вненЁе ®вн®бЁвеУмн® неЁзвебвн®г® гдеУмн®г® вепУ®в®г® п®в®к q

f(q) = 1/A*q4/3 + [бгмм (б/la)]*q + 1/B*q0.4 -dtcp = 0 ( )

1. ОпаедеУенЁе вепУ®в®© н гагзкЁ пп а в

Q(w) = Q(p)+G(p)*C(p)*t(p)+G(w)*C(w)*t(w)-G(f)*C(f)*t(f)+Q(пот) Q(p) = P(R+1)*r(p) = 1.388889*(1.558+1)*661600=2350518 Вт

G(p)*C(p)*t(p) = 1.3889*3091*83.03 = 356455 Вт G(w)*C(w)*t(w) = 1.3889*3658*105.6 = 536511 Вт G(f)*C(f)*t(f) = 2.7778*3007*90.72 = 757770 Вт

Q(w) = 1.05(2350518+356455+536511-757770)=2485714 Вт

2. Расход греющего пара определяем из уравнения теплового баланса

G(п) = Q/r(п) = 2485714/2179000 = 1.141 кг/c

3. Средняя разность температур

dtcp = 130-105.6 = 24.4 C

4. В соответствии с таблицей 2.1 [1] примем ориентировочное значе- ние коэффициента теплопередачи Кор = 250 Вт/(мдК). Тогда ориентиро- вочное значение поверхности теплообмена составит

Fop = Q/K*dtcp = 2485714/(320*24.4) = 318 мд

тогда из таблицы 2.9 [1] выбирем испаритель

H = 4 м D = 1.2 м d = 25 Х 2 мм F = 340 мд

5. Выполним уточненый расчет решив уравение (а) относительно q

A = 1.21*0.686*(935**2*2179000*9.81/(0.000212*4))**1/3 = 232717

B = 780*0.128**1.3*737**0.5/ (0.0182**0.5*624300**0.6*2.348**0.6*3658**0.3*0.00063**0.3)=1.6855

Толщина труб = 2 мм, материал - нержавеющяя сталь la = 17.5 Вт/(м*К) Сумма термических сопротивлений стенки и загрязнений (термическим сопротивлением со стороны греющего пара можно пренебречь) равна:

Сумма(б/la) = 0.002/17.5+1/5800=0.000287 мдК/Вт

Тогда из решения уравнения (а) получим q = 7875 Вт. Откуда требуе- мая поверхность составит: ( q < 9100 - режим не пузырьковый - другой пар надо взять!)

F = Q/q = 2485714/7875=315.65 мд

Удельные тепловые нагрузки в рассчитанном аппарате значительно ниже критической тепловой нагрузки, которая даже в случае кипения жидкос- ти в большом объеме в соответствии с уравнением 2.28 [1] составляет:

qкр = 0.14*r*py__0.5__*(g*p*б)__0.25 qка = 0.14*2179000*sqrt(2.348)*(9.81*0.0182*736.8)**0.25 qка = 1583095 Вв/(мэ*К)

СУед®в веУмн® в а бзЁв нн®м пп а ве аежЁм кЁпенЁп бгдев пгзламк®влм.

a1 = Aq__-1/3__ = 232717*7875**(-1/3) = 11697.09 Вв/(мэ*К) a2 = Bq__0.6__ = 1.6855*7875**0.6 = 366.84 Вв/(мэ*К)

K = 1/(1/11697.09+1/366.84+0.000287) = 322.74 Вт/(мд*К)

Запас = (340-315)*100/315=8%

Расчет нового штуцера:

Dшт = 0.7*sqrt(n*dд) = d*0.7*sqrt(n) = 0.7*0.021*sqrt(1083) =0.484 м

6. Расчет изоляции кипятильника. Определить необходимую толщину слоя изоляции аппарата, внутри которого температура 130 С. Изоляционный материал - совелит. Температура наружной поверхности изоляции не должна быть выше 35 С. Примем температуру окружающего воздуха to = 20 C и определим суммарный коэффициент теплоотдачи в окружающую сре- ду лучеиспусканием и конвекцией по уравнению 4.71 [3]

а1 = 9.74+0.07*dt = 9.74+0.07*(35-20) = 10.8 Вт/(мдК)

удельный тепловой поток q = a1(tст-to) = 10.8*(35-20) = 162 Вт/мд

Принимая приближенно, что все термическое сопротивление сосредоточе- но в слое изоляции, можно написать: q = K(tвн-to) = la/б*(tвн-to)

откуда толщина слоя изоляции (la = 0.098 теплопроводность совелита) б = la/q*(tвн-to) = 0.098/162*(130-20) = 0.067 м

жкожухотрубный испаритель ж +

жпараметр ж жразмер ж +

жДиаметр кожуха ж D ж 1200 ммж жДиаметр штуцера ж Dшт ж 484 ммж жДиаметр труб ж d ж 25Х2 ммж жОбщее число труб ж n ж 1083 штж жВысота труб ж H ж 4 м ж жПоверхность теплообмена ж F ж 340 мдж L

Расчет дефлегматора

Необходими расчитать и подобрать нормализованный вариант конструк- ции кожухотрубного конденсатопра для получения G(1)в = 3.5528 кг/с паров. Удельная теплота конденсации r(1) = 661600 Дж/кг, температура конденсации t(1) = 83 C. la(1) = 0.135 Вт/(м*К), р(1) = 733.6 кг/м__3__, мо = 0.00075 П *б. ТепУ® к®нденб жЁЁ ®вв®дЁвбп в®д®© паЁ t(2)н = 20С ПаЁмем вемпеа вгаг в®дл н вле®де Ёз к®нденб в®а t(2)к = 35 С. ПаЁ баедне© вемпеа вгае t2 = 27.5 C ®н Ёмеев бУедгойЁе е а квеаЁб- тики р2 = 997 кг/м__3__, С2 = 4182 Дж/(кг*К), la(2) = 0.616 Вв/(мэК), мо(2) = 0.00082 П *б, Pr = С2*мо(2)/la(2) = 5.56.

1. ТепУ®в п н гагзк пп а в

Q = P(R+1)*r(1) = 1.388889*(1.558+1)*661600=2350518 Вв

2. Р бе®д в®дл

G(2) = Q/(C(2)*dt) = 2350518/(4180*(35-20))=37.49 кг/б

3. Саеднпп а зн®бвм вемпеа вга

dtcp = ((83-20)-(83-35))/ln((83-20)/(83-35))=55.16 C

4. В б®®ввевбввЁЁ б в бУЁже© 2.1 [1] паЁмем К®а = 450 Вв/(мэК). Т®г- д :

Fop = Q/(K*dtcp) = 2350518/(450*55.16) = 95 мэ

Задаваясь числом Re(2) = 15000 определим отношение числа труб (n) к числу ходов (z) для конденсатора из труб с dн = 25Х2 мм.

n/z = 4*G(2)/(pi*d*мю(2)*Re(2)) n/z = 4*38.55/(3.1416*0.021*0.00082*15000) = 190

5. Уточненный расчет поверхности теплопередачи. В соответствии с таблицей 2.9 [1] соотношение n/z принимает наиболее близкое к задан- ному значение у конденсаторов с диаметром кожуха D = 800 мм, диамет- ром труб 25Х2 мм, числом ходов z = 4 и общим числом труб n = 404 шт.

n/z = 404/4 = 101

Наиболее близкую к ориентировочной поверхность теплопередачи имеет нормализованный аппарат с длиной труб L = 4 м; F = 127 мд D = 0.8 м.

Re(2) = 4*G(2)*z/(pi*d*мю(2)*n) Re(2) = 4*37.49*4/(3.1416*0.021*0.00082*404)=27445

Коэффициент теплоотдачи от воды определяем по уравнению 2.12 [1] пренебрегая поправкой, связаной с критерием Прандля при tстенки. (берем с запасом).

а2 = la(2)/d*0.023*Re__0.8__*Pr__0.4 2 = 0.616/0.021*0.023*27445**0.8*5.56**0.4 = 4763 Вв/(мэК)

К®нддЁжЁенв теплоотдачи от пара, конденсирующегося на вертикально расположенных трубах, по уравнению 2.24 [1]

a1 = 3.78*la(1)*(p(1)дdн*n/(мю(1)*G(1))__1/3 a1 = 3.78*0.135*((733.6**2)*0.025*404/(0.00075*3.5528))**(1/3)=647.18

Сгмм веамЁзебкЁе б®па®вЁвУенЁ© бвенкЁ вагб Ёз неаж веойе© бв УЁ Ё з гапзненЁ© б® бв®а®нл в®дл Ё п а а вн

бгмм (б/la) = 0.002/17.5+1/1860+1/11600=0.000738 мэ*К/Вв

К = 1/(1/4763+1/647+0.000738) = 401 Вв/(мэ*К)

Таебгем п п®веаен®бвм вепУ®пеаед зЁ

F = 2350518/(401*55.16)=106.3 мд

Запас = (127-106)*100/106=19.8 %

6. Гидравлическое сопротивление dP(2) расчитываем по формуле 2.35[1]

Скорость воды в трубах:

w(2) = 4*G(2)*z/(pi*dд*n*p(2)) w(2) = 4*37.49*4/(3.1416*0.021**2*404*996) = 1.1 м/с

Коэффициент трения по формуле 2.31 [1] равен:

l = 0.25/[lg[e/3.7+(6.81/Re(2))__0.9__]]э l = 0.25/sqr(lg(0.002/3.7+(6.81/27445)**0.9))=0.0286

Ск®а®бвм в®дл в ивгжеа е (ивгжеал Ёз в бУ 2.6 [1])

w(2)и = 4*G(2)/(pi*dэи*p(2)) w(2)и = 4*37.49/(3.1416*0.25**2*996)=0.767 м/б

Гидравлическое сопротивление

dP(2) = l*L*z/d*p*w(2)д/2+[2.5(z-1)+2z]*p*w(2)д/2+3*p*w(2)шд/2 dP(2) = 0.0286*4*4/0.021*996*1.1**2/2+(2.5*3+6)*996*1.1**2/2+ +3*996*0.767**2/2=22144 Па

жкожухотрубный конденсатор ж +

жпараметр ж жразмер ж +

жДиаметр кожуха ж D ж 800 ммж жДиаметр труб ж d ж 25Х2 ммж жЧисло ходов ж z ж 4 ж жОбщее число труб ж n ж 404 штж жВысота труб ж H ж 4 м ж жПоверхность теплообмена ж F ж 127 мдж L

Р бзев п®д®гаев веУп Ёбе®дн®© бмебЁ

Не®бе®дЁмЁ а бзЁв вм Ё п®д®ба вм н®ам УЁз®в ннл© в аЁ нв к®нбвагк- жЁЁ к®жге®вагбн®г® п®д®гаев веУп G(2) = 2.77778 кг/б Ёбе®дн®© бмебЁ аеквЁдЁк жЁ®нн®© к®У®ннл, б 10 С д® 90 С, Ёмеойе© бУедгойЁе е а кве- аЁбвЁкЁ:

pх(2) = 770 кг/м__3, __ Д ннле п® п аг Ёз [3] бва 537,549 мо(2) = 1.41 мП *б, б(2) = 0.021 н/м, Са(2) = 3007 Дж/кг*К, la(2) = 0.142 Вв/(м*К)

В к зебвве вепУ®н®бЁвеУп Ёбп®Умзгевбп н блйеннл© в®дпн®© п а б д в- УенЁем Р = 2.755 кгб/бмэ. УдеУмн п вепУ®в к®нденб жЁЁ r(п) = 2179 кДж/кг, вемпеа вга к®нденб жЁЁ t(п) = 130 С. ФЁзЁк® - еЁмЁзебкЁе бв®©бвв к®нденб в паЁ вемпеа вгае к®нденб жЁЁ аж = 935 кг/м__3__, мо(ж) = 0.212 мП *б la(ж) = 0.686 Вв/(м*К).

1. Тепловая нагрузка аппарата

C(2)cp = (С(2)(t2n)+С(2)(t2k))/2 = (2356+3658)/2 = 3007 Дж/кг*К, Q = Gв*С(2)cp(t2k-t2n) = 2.777778*3007*(90.7-10) = 674070 Вт

2. Расход пара

G(1) = Q/r(1) = 674070/2179000 = 0.31 кг/с

3. Средняя разность температур

dtcp = ((130-10)-(130-90))/ln((130-10)/(130-90)) = 72.82 C

4. В соответствии с таблицей 2.1 [1] примем Кор = 330 Вт/(мдК). Тогда

Fop = Q/(K*dtcp) = 674070/(330*72.82) = 28 мд

Задаваясь числом Re(2) = 15000 определим отношение числа труб (n) к числу ходов (z) для подогревателя из труб с dн = 25Х2 мм.

n/z = 4*G(2)/(pi*d*мю(2)*Re(2)) n/z = 4*2.77778/(3.1416*0.021*0.00141*15000) = 7.96

5. Уточненный расчет поверхности теплопередачи. В данном случае мож- но работать в переходном режиме. Диаметр темплообменных труб 25Х2 мм, диаметр кожуха 600 мм. F = 46 мд, L = 3 м. z = 6, n = 196

Коэффициент теплоотдачи от пара, конденсирующегося на горизонтально расположенных трубах, по уравнению 2.25 [1]

a1 = 1.41*la(1)*(p(1)дL/(мю(1)*G(1))__1/3 a1 = 1.41*0.686*((935**2)*3/(0.000212*0.31))**(1/3)= 3305 Вт/мдК

Re(2) = 4*G(2)*z/(pi*d*мю(2)*n) Re(2) = 4*2.77778*6/(3.1416*0.021*0.00141*196) = 3657

Коэффициент теплоотдачи от спиртов определяем по графику стр. 154[3] пренебрегая поправкой, связаной с критерием Прандля при tстенки. (берем с запасом).

Pr = С2*мю(2)/la(2) = 3007*0.00141/0.142 = 29.9 Pr__0.43__ = 4.31

2 = la(2)/d*Nu = 0.142/0.021*43.1 = 291.4 Вв/мэК

Сгмм веамЁзебкЁе б®па®вЁвУенЁ© бвенкЁ вагб Ёз неаж веойе© бв УЁ Ё загрязнений (термическим сопротивлением со стороны греющего пара можно пренебречь) равна:

сумма(б/la) = 0.004/17.5+1/5800 = 0.0004 мд*К/Вт

К = 1/(1/3305+1/291.4+0.0004) = 242 Вт/(мд*К)

Требуемая поверхность теплопередачи

F = 674070/(242*72.82) = 38.25 мд

Запас = (46-38.25)*100/38.25 = 20.3 %

6. Расчет изоляции подогревателя. Так как греющий пар в кипятильни- ке и подогревателе один и тот же, то толщина слоя изоляции = 0.067 м (см расчет изоляции кипятильника)

7. Гидравлическое сопротивление dP(2) расчитываем по формуле 2.35[1]

Скорость смеси в трубах:

w(2) = 4*G(2)*z/(pi*dд*n*p(2)) w(2) = 4*2.77778*6/(3.1416*0.021**2*196*770) = 0.319 м/с

Коэффициент трения по формуле 2.31 [1] равен:

l = 0.25/[lg[e/3.7+(6.81/Re(2))__0.9__]]э l = 0.25/sqr(lg(0.002/3.7+(6.81/3657)**0.9)) = 0.0436

Ск®а®бвм бмебЁ в ивгжеа е (ивгжеал Ёз в бУ 2.6 [1])

w(2)и = 4*G(2)/(pi*dэи*p(2)) w(2)и = 4*2.77778/(3.1416*0.1**2*770) = 0.46 м/б

ГЁда вУЁзебк®е б®па®вЁвУенЁе вагбн®г® па®бва нбвв 2.35 [1]

dP(2) = __l*L*z/d*p*w(2)э__ + __[2.5(z-1)+2z]*p*w(2)__э + __3*p*w(2)иэ 2 2 2 dP(2) = 0.0436*3*6/0.021*770*0.319**2/2 + (2.5*5+12)*770*0.319**2/2+ + 3*770*0.46**2/2 = 1464+960+245 = 2669 П

ЪДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДД к®жге®вагбнл© вепУ®®бменнЁк ГДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДВДДДДДВДДДДДДДД п а мева а змеа ГДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДЕДДДДДЕДДДДДДДД ДЁ мева к®жгеа ж D ж 600 ммж жДиаметр штуцера ж Dш ж 100 ммж жДиаметр труб ж d ж 25Х2 ммж жЧисло ходов ж z ж 6 ж жОбщее число труб ж n ж 196 штж жВысота труб ж H ж 3 м ж жПоверхность теплообмена ж F ж 46 мдж L

Р бзев е®У®дЁУмнЁк дЁбвЁУУпв .

Р бзЁв вм Ё п®д®ба вм н®ам УЁз®в ннл© вепУ®®бменнЁк дУп ®еУ®жденЁп в®д®© 1.38889 кг/б дЁбвЁУУпв б 83 д® 20 С со следующими средними характеристиками: (t = 51.5 C)

pх(1) = 761 кг/м__3, мо(1) = 1.07 мП *б, б(1) = 0.0202 н/м, С(1) = 3091 Дж/кг*К, la(1) = 0.145 Вв/(м*К) Pr = С(1)*мо(1)/la(1) = 3091*0.00107/0.145 = 22.81

ПаЁмем вемпеа вгаг в®дл н ве®де t(2)н = 15 С вле®де Ёз t(2)к = 35С. ПаЁ баедне© вемпеа вгае t2 = 25 C ®н Ёмеев бУедгойЁе е а квеаЁбвЁкЁ

а2 = 997 кг/м__3__, С2 = 4185 Дж/(кг*К), la(2) = 0.609 Вв/(мэК), мо(2) = 0.00088 П *б, Pr = С2*мо(2)/la(2) = 4185*0.00088/0.609 = 6.05.

1. Определение тепловой нагрузки

Q = Gв*С(2)cp(t2k-t2n) = 1.388889*3091*(83-20) = 270463 Вт

2. Расход воды

G(2) = Q/(C(2)*dt) = 270463/(4185*(35-15)) = 3.23 кг/с

3. Средняя разность температур

dtcp = ((83-35)-(20-15))/ln((83-35)/(20-15)) = 19 C

4. Ориентировочный выбор теплообменника. Решение вопроса о том, ка- кой теплоноситель направить в трубное пространство, обусловлено его температурой, давлением, коррозионной активностью, расходом, способ- ностью загрязнять поверхность теплообмена и др. В данном случае в трубное пространство целесообразно направить холодный теплоноситель. Это обусловленно тем, что в данном случае только для оборотной воды свойственно инкрустировать загрязнениями поверхность труб. А трубы, в отличии от межтрубного пространства, легко очищать.

Задаваясь числом Re(2) = 15000, соответствующем турбулентному режи- му, определим отношение числа труб (n) к числу ходов (z) для теп- лообменника из труб с dн = 25Х2 мм.

n/z = 4*G(2)/(pi*d*мю(2)*Re(2)) n/z = 4*3.23/(3.1416*0.021*0.00088*15000) = 15

В соответствии с таблицей 2.1 [1] примем Кор = 300 Вт/(мдК). Тогда:

Fop = Q/(K*dtcp) = 270463/(300*19) = 47.5 мд

5. Уточненный расчет поверхности теплопередачи. В данном случае необходимо будет взять кожухотрубный теплообменник. Диаметр 25Х2 мм, диаметр кожуха 600 мм. F = 61 мд, L = 4.0 м. Число труб в одном ап- парате 196 штук. Число ходов 6.

Re(2) = 4*G(2)*z/(pi*d*мю(2)*n) Re(2) = 4*3.23*6/(3.1416*0.021*0.00088*196)=6812.5

Коэффициент теплоотдачи от воды определяем по графику стр. 154[3] пренебрегая поправкой, связаной с критерием Прандля при tстенки. (берем с запасом).

Pr = 6.05 Pr__0.43__ = 2.17

2 = la(2)/d*Nu = 0.609/0.021*51=1479 Вв/мэК

Re(1) = wdp/мо = G/s*d/мо = 1.38888/0.045*0.025/0.00107=721

В б®®ввевбввЁЁ б д®амгУ®© 2.16 [1] Ёмеем, паЁнЁм п б з п б®м ®вн®ие- нЁе [Pr/Pr(бв)]__0.25__ = 1.

a1 = la(1)/dн*0.24*Re__0.6__*Pr__0.4 a1 = 0.145/0.025*0.24*721**0.6*22.81**0.4=252 Вв/(мэК)

Сумма термических сопротивлений стенки труб из нердавеющей стали и загрязнений в соответствии с таблицей 2.2 [1] равна:

сумма(б/la) = 0.002/17.5+1/5800+1/1860=0.000824 мд*К/Вт

Коеффициент теплопередачи равен

К = 1/(1/252+1/1479+0.000824)=183 Вт/(мд*К)

Требуемая поверхность теплопередачи

F = 270463/(183*19)=77.8 мд

Запас = (91-78)*100/78=16.7 %

6. Гидравлическое сопротивление

Скорость воды в трубах:

w(2) = 4*G(2)*z/(pi*dдp(2)*n) w(2) = 4*3.23*6/(3.1416*0.021**2*997*196)=0.286 м/с

w(1) = 4*G(1)/р(1)/s w(1) = 4*1.38888/(761*0.045)=0.162 м/с

Коэффициент трения по формуле 2.31 [1] равен:

l = 0.25/[lg[e/3.7+(6.81/Re(2))__0.9__]]э l = 0.25/sqr(lg(0.002/3.7+(6.81/6813)**0.9))=0.0371

Ск®а®бвм в®дл в ивгжеа е (ивгжеал Ёз в бУ 2.6 [1])

w(2)и = 4*G(2)/(pi*dэи*p(2)) w(2)и = 4*3.23/(3.1416*0.1**2*997)=0.412 м/б

ГЁда вУЁзебк®е б®па®вЁвУенЁе вагбн®г® па®бва нбвв

dP(2) = l*L*z/d*p*w(2)э/2+[2.5(z-1)+2z]*p*w(2)э/2+3*p*w(2)иэ/2 dP(2) = 0.0413*6*6/0.021*997*0.286**2/2+(2.5*5+12)*997*0.286**2/2+ +3*997*0.412**2/2=4140 Па

жкожухотрубный теплообменник ж +

жпараметр ж жразмер ж +

жДиаметр кожуха ж D ж 600 ммж жДиаметр штуцера ж Dш ж 100 ммж жДиаметр труб ж d ж 25Х2 ммж жЧисло ходов ж z ж 6 ж жОбщее число труб ж n ж 196 штж жВысота труб ж H ж 6 м ж жПоверхность теплообмена ж F ж 91 мдж L

Р бзев е®У®дЁУмнЁк кгб®в®г® ®бв вк .

Р бзЁв вм Ё п®д®ба вм н®ам УЁз®в ннл© вепУ®®бменнЁк дУп ®еУ®жденЁп в®д®© 1.38889 кг/б кгб®в®г® ®бв вк б 106 д® 20 С б® бУедгойЁмЁ баеднЁмЁ е а квеаЁбвЁк мЁ: (t = 63 C)

pе(1) = 774 кг/м__3, мо(1) = 1.45 мП *б, б(1) = 0.0212 н/м, С(1) = 2933 Дж/кг*К, la(1) = 0.135 Вв/(м*К) Pr(1) = С(1)*мю(1)/la(1) = 2933*0.0024/0.135 = 52.14

Примем температуру воды на входе t(2)н = 15 С выходе из t(2)к = 35С. При средней температуре t2 = 25 C она имеет следующие характеристики

р2 = 997 кг/м__3__, С2 = 4185 Дж/(кг*К), la(2) = 0.609 Вв/(мэК), мо(2) = 0.00088 П *б, Pr = С2*мо(2)/la(2) = 4185*0.00088/0.609 = 6.05.

1. ОпаедеУенЁе вепУ®в®© н гагзкЁ

Q = Gв*С(2)cp(t2k-t2n) = 1.388889*2933*(106-20) = 350330 Вв

2. Р бе®д в®дл

G(2) = Q/(C(2)*dt) = 350330/(4185*(35-15)) = 4.186 кг/с

3. Средняя разность температур

dtcp = ((106-35)-(20-15))/ln((106-35)/(20-15)) = 24.88 C

4. Ориентировочный выбор теплообменника.

Задаваясь числом Re(1) = 15000, соответствующем турбулентному режи- му, определим отношение числа труб (n) к числу ходов (z) для теп- лообменника из труб с dн = 25Х2 мм.

n/z = 4*G(1)/(pi*d*мю(1)*Re(1)) n/z = 4*4.186/(3.1416*0.021*0.00088*15000)=19

В соответствии с таблицей 2.1 [1] примем Кор = 300 Вт/(мдК). Тогда:

Fop = Q/(K*dtcp) = 350330/(300*24.9) = 47 мд

5. Уточненный расчет поверхности теплопередачи. В данном случае необходимо будет взять кожухотрубный теплообменник. Диаметр 25Х2 мм, диаметр кожуха 600 мм. F = 61 мд, L = 4.0 м. Число труб в одном ап- парате 196 штук. Число ходов 6.

Re(2) = 4*G(2)*z/(pi*d*мю(2)*n) Re(2) = 4*4.186*6/(3.1416*0.021*0.00088*196)=8829

Коэффициент теплоотдачи от воды определяем по графику стр. 154[3] пренебрегая поправкой, связаной с критерием Прандля при tстенки. (берем с запасом).

Pr = 6.05 Pr__0.43__ = 2.17

2 = la(2)/d*Nu = 0.609/0.021*65.1=1888 Вв/мэК

Re(1) = wdp/мо = G/s*d/мо = 1.38888/0.045*0.025/0.00145=532

В б®®ввевбввЁЁ б д®амгУ®© 2.16 [1] Ёмеем, паЁнЁм п б з п б®м ®вн®ие- нЁе [Pr/Pr(бв)]__0.25__ = 1.

a1 = la(1)/dн*0.24*Re__0.6__*Pr__0.4 a1 = 0.135/0.025*0.24*532**0.6*22.81**0.4=196 Вв/(мэК)

Сгмм веамЁзебкЁе б®па®вЁвУенЁ© бвенкЁ вагб Ёз неад веойе© бв УЁ Ё з гапзненЁ© в б®®ввевбввЁЁ б в бУЁже© 2.2 [1] а вн :

бгмм (б/la) = 0.002/17.5+1/5800+1/1860=0.000824 мд*К/Вт

Коеффициент теплопередачи равен

К = 1/(1/196+1/1888+0.000824)=155 Вт/(мд*К)

Требуемая поверхность теплопередачи

F = 270463/(155*24.9)=70 мд

Запас = (91-70)*100/70=30 %

6. Гидравлическое сопротивление

Скорость жидкостей:

w(2) = 4*G(2)*z/(pi*dдp(2)*n) w(2) = 4*4.186*6/(3.1416*0.021**2*997*196)=0.371 м/с

w(1) = 4*G(1)/р(1)/s w(1) = 4*1.38888/(774*0.045)=0.160 м/с

Коэффициент трения по формуле 2.31 [1] равен:

l(2) = 0.25/[lg[e/3.7+(6.81/Re(2))__0.9__]]э l(2) = 0.25/sqr(lg(0.002/3.7+(6.81/8829)**0.9))=0.035

Скорость воды в штуцерах (штуцеры из табл 2.6 [1])

w(2)ш = 4*G(2)/(pi*dдш*p(2)) w(2)ш = 4*4.186/(3.1416*0.1**2*997)=0.535 м/с

Гидравлическое сопротивление трубного пространства

dP(2) = l*L*z/d*p*w(2)д/2+[2.5(z-1)+2z]*p*w(2)д/2+3*p*w(2)шд/2 dP(2) = 0.035*6*6/0.021*997*0.371**2/2+(2.5*5+12)*997*0.371**2/2+ +3*997*0.535**2/2=6226 Па

жкожухотрубный теплообменник ж +

жпараметр ж жразмер ж +

жДиаметр кожуха ж D ж 600 ммж жДиаметр штуцера ж Dш ж 100 ммж жДиаметр труб ж d ж 25Х2 ммж жЧисло ходов ж z ж 6 ж жОбщее число труб ж n ж 196 штж жВысота труб ж H ж 6 м ж жПоверхность теплообмена ж F ж 91 мдж L

Р бзев Ёз®Упции колонны

Определить необходимую толщину слоя изоляции аппарата, внутри кото- рого температура 108 С. Изоляционный материал - совелит. Температу- ра наружной поверхности изоляции не должна быть выше 35 С. Примем температуру окружающего воздуха to = 20 C и определим суммарный коэффициент теплоотдачи в окружающую среду лучеиспусканием и конвек- цией по уравнению 4.71 [3]

а1 = 9.74+0.07*dt = 9.74+0.07*(35-20) = 10.8 Вт/(мдК)

удельный тепловой поток q = a1(tст-to) = 10.8*(35-20) = 162 Вт/мд

Принимая приближенно, что все термическое сопротивление сосредоточе- но в слое изоляции, можно написать: q = K(tвн-to) = la/б*(tвн-to)

откуда толщина слоя изоляции (la = 0.098 теплопроводность совелита) б = la/q*(tвн-to) = 0.098/162*(108-20) = 0.054 м

Так как наиболее горячая часть колонны это куб, то для всей ос- тальной колонны можно принять ту же толщину слоя изоляции.

_B7 Р бзев н па®зн®бвм.

Обн®внле ®б®зн зенЁп

Е - м®дгУм па®д®Умн®© гпагг®бвЁ м вериала I - момент инерции М - изгибающий момент Р - усилие деформации р - давление W - момент сопротивления а - коэффициент линейного расширения б - нормальное напряжение т - касательное напряжение с - прибавка к расчетным толщинам аппаратов s - толщина П - скорость коррозии [мм/год]

жТип стали ж ТС ж Е [МПа] ж б [МПа] ж а 10__-6__ 1/K ГДДДДДДДДДДДДДДЕДДДДДЕДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДД 03Х18Н10Т 110 200000 124.2 16.6 ж ж 35ХМ ж 100 ж 200000 ж 207.0 ж 13.1 ж ж Ст3 ж 100 ж 199000 ж 134.0 ж 11.9 ж L

Шов двусторонний с двойным проваром, стыковой или тавровый, выпол- ненный автоматической или полуавтоматической сваркой при контроле от 10 до 50 % длины шва fi = 0.9.

Р бзев в®УйЁнл ®без ек.

Ибп®УнЁвеУмнго в®УйЁнг в®нк®бвенн®© гУ дк®© жЁУЁндаЁзебк®© ®без ©кЁ, н гагженн®© внгваеннЁм Ёзблв®знлм д вУенЁем, аасчитывают по формуле: (колонна полностью заполнена холодным высококипящим компонентом)

s => p*D/(2*б*fi-p)+c p = p(x)*g*h = 820*10*8.6=70520 Па - избыточное давление. с = П*Та = 0.1 мм/год*10лет = 1 мм s => 70520*1800/(2*124200000*0.9-70520)+1=1.568 мм

Выбираем толщину по каталогу. Из [4] Толшина стенки = 10 мм

Р бзев в®УйЁнл днЁй Ё каликЁ.

Т®УйЁнг бвенкЁ нУепвЁзебк®г® днЁй ®паедеУпов п® д®амгУе:

s => p*D/(2*б*fi-0.5*p)+c s => 70520*1800/(2*124200000*0.9-0.5*70520)+1=1.568 мм

Толщину стенки крышки выбираем по каталогу, так как отсутствует ка- кое-либо избыточное давление на крышку.

Толщина днища = 10 мм Толщина крышки = 10 мм

Если крышку изготовлять из того же листа, что и обечайку, то полу- чится круглый стальной лист с наружным диаметром под фланец 1930 мм. Масса крышки = р*3.14*Dд*h/4 = 7800*1.93**2*3.1416*0.01/4 = 228 кг. Болты на крышку из Ст3 тип М20

ж Крышка ж +

ж Dф [мм]ж Dб [мм]ж Dч [мм]ж h [мм]ж s [мм]ж d [мм]ж z [шт]ж +

ж 1930 ж 1890 ж 1848 ж 40 ж 10 ж 23 ж 64 ж L

жДнище s = 10 мм ж +

ж D [мм] ж Внутренняя ж Объем ж Диаметр ж h ж hв ж ж ж поверхность ж V*0.001 м3 ж заготовки ж мм ж мм ж +

ж 1800 ж 3.74 ж 866 ж 2196 мм ж 40 ж 450 ж L

h - высота отбортовки hв - растояние от конца цилиндрической части до внутреннего края дна

Тагбл, ивгжеа Ё дУ нжл.

Т к к к в пп а ве Ё вбп®м®г веУмнле гбва®©бвв е а <= 2.5 МП Ё t < 300 шC в® Ёбп®Умзговбп пУ®бкЁе паЁв анле дУ нжл. В® дУ нжевле б®едЁненЁпе паЁ д ннле гбУ®вЁпе паЁменповбп б®Увл. В к зебвве па®к- У д®к Ёбп®Умзговбп па®кУ дкЁ Ёз дв®а®пУ бв б® бУедгойЁмЁ е а кве- аЁбвЁк мЁ: m = 2.5 Р бзевн®е д вУенЁе н па®кУ дкг паЁ м®нв же q = 10 МП Д®пгбк ем п гдеУмн п н гагзк н па®кУ дкг [q] = 40 МП

__7.4.0 Питающая емкость - подогреватель исходной смеси.

1. Расчет трубы: Стандарт 48Х3-Х18Н10Т

Расход - 2.7778 кг/с Плотность - 794 кг/м__3 Ск®а®бвм - 1.5 - 3 м/б ДЁ мева D = (4*G/(3.1416*p(x)*w)__0.5 Dmin = sqrt(4*2.77778/(3.1416*794*3)) = 0.0387 ЁУЁ 38.7 мм Dmax = sqrt(4*2.77778/(3.1416*794*1.5)) = 0.0548 ЁУЁ 54.8 мм D = 42 мм

Т®УйЁн бвенкЁ s => Р*D/(2*б*fi-0.5*Р)+c Р = p(x)*g*h+а(в/®)+аwэ/2 = 794*10*5+2700+794*2.4747**2/2=44831 П w = 4*G/(3.1416*p(x)*dэ) = 4*2.7778/(3.1416*794*0.042**2)=2.4747 м/с s => 44831*42/(2*124200000*0.9-44831)+1 = 1 мм

2. Выбор фланца: d Dy = 50 мм +---+ ж<--Dч- Фланец плос- Dф = 140 мм -T-

Dб = 110 мм h ж ж////ж ж ж//////ж ной с соеди- Dч = 59 мм ж ж////ж ж ж//////ж нительным z = 4 отверстия -+- L----ж---ж--\///ж

h = 10 мм ho-+- ж

ho = 3 мм ж ж<

d = 14 мм ж<

Фланец 50-2.5

3. Выбор штуцера. Dу = 40 мм

На примере данного расчета видно, что для наших условий трубы со стандартными диаметрами имеют многократный запас прочности, поэтому проще просто выбирать стандартные трубы без проверки их на прочность.

__7.4.1 П®д®гаев веУм Ёбе®дн®© бмебЁ - к®У®нн

1. Влб®а вагбл. Св нд ав 48Х3-Х18Н10Т

Р беод - 2.7778 кг/с Плотность - 738 кг/м__3 Ск®а®бвм - 1.5 - 3 м/б ДЁ мева D = (4*G/(3.1416*p(x)*w)__0.5 Dmin = sqrt(4*2.77778/(3.1416*738*3.0))=0.04 м Dmax = sqrt(4*2.77778/(3.1416*738*1.5))=0.0566 м

2. Влб®а дУ нж . ФУ неж 50-2.5 3. Влб®а ивгжеа . Dг = 40 мм

__7.4.2 К®У®нн - кЁппвЁУмнЁк

1. Влб®а вагбл. Св нд ав 108Х4-Х18Н10Т

Р бе®д - P(R+1)*M(w)/M(p) = 1.3889*2.558*73.28/60.67 = 4.291 кг/б ПУ®вн®бвм - 737 кг/м__3 Ск®а®бвм - 0.5 - 1 м/б ДЁ мева D = (4*G/(3.1416*p(x)*w)__0.5 Dmin = sqrt(4*4.291/(3.1416*737*1.0)) = 0.086 м Dmax = sqrt(4*4.291/(3.1416*737*0.5)) = 0.122 м

2. Выбор фланца. Фланец 100-2.5 3. Выбор штуцера. Dу = 100 мм

__7.4.3 К®У®нн - е®У®дЁУмнЁк кгб®в®г® ®бв вк

1. Влб®а вагбл. Св нд ав 38Х3-Х18Н10Т

Р бе®д - 1.3889 кг/б ПУ®вн®бвм - 737 кг/м__3 Ск®а®бвм - 1.5 - 3 м/б ДЁ мева D = (4*G/(3.1416*p(x)*w)__0.5 Dmin = sqrt(4*1.38889/(3.1416*737*3)) = 0.0283 м Dmax = sqrt(4*1.38889/(3.1416*737*1.5))= 0.04 м

2. Влб®а дУ нж . ФУ неж 40-2.5 3. Влб®а штуцера. Dу = 32 мм

__7.4.4 К®У®нн - дедУегм в®а

1. Влб®а вагбл. Св нд ав 273Х10-Х18Н10Т

Р бе®д - 3.55278 кг/б ПУ®вн®бвм - 2.07 кг/м__3 Ск®а®бвм - 20 - 40 м/б ДЁ мева D = (4*G/(3.1416*p(x)*w)__0.5 Dmin = sqrt(4*3.55278/(3.1416*2.07*40))=0.234 м Dmax = sqrt(4*3.55278/(3.1416*2.07*20))=0.331 м

3. Влб®а ивгжеа . Dг = 250 мм

__7.4.5 КЁппвЁУмнЁк - к®У®нн

1. Влб®а вагбл. Св нд ав 325X10-Х18Н10Т

Р бе®д - 4.291 кг/б ПУ®вн®бвм - 2.348 кг/м__3 Ск®а®бвм - 20 - 40 м/б ДЁ мева D = (4*G/(3.1416*p(x)*w)__0.5 Dmin = sqrt(4*4.291/(3.1416*2.35*40))=0.241 м Dmax = sqrt(4*4.291/(3.1416*2.35*20))=0.341 м

3. Влб®а ивгжеа . Dг = 300 мм

__7.4.6 Р бпаедеУЁвеУм - к®У®нн

1. Влб®а вагбл. Св нд ав 80Х4-Х18Н10Т

Р бе®д - P*R = 1.388889*1.558 = 2.164 кг/б ПУ®вн®бвм - 733.6 кг/м__3 Ск®а®бвм - 0.5-1 м/б ДЁ мева D = (4*G/(3.1416*p(x)*w)__0.5 Dmin = sqrt(4*2.164/(3.1416*733.6*1.0))=0.061 м Dmax = sqrt(4*2.164/(3.1416*733.6*0.5))=0.087 м

3. Влб®а ивгжеа . Dг = 70 мм

__7.4.7 Р бпаедеУЁвеУм - е®У®дЁУмнЁк дЁбвЁУУ в

1. Влб®а вагбл. Св нд ав 80Х4-Х18Н10Т

Р бе®д - 1.38889 кг/б ПУ®вн®бвм - 733.6 кг/м__3 Ск®а®бвм - 0.5-1 м/б ДЁ мева D = (4*G/(3.1416*p(x)*w)__0.5 Dmin = sqrt(4*1.38889/(3.1416*733.6*1.0))=0.061 м Dmax = sqrt(4*1.38889/(3.1416*733.6*0.5))=0.087 м

3. Влб®а ивгжеа . Dг = 70 мм

__7.4.6 Х®У®дЁУмнЁк дЁбвЁУУ в - емк®бвм

1. Влб®а вагбл. Св нд ав 38Х3-Х18Н10Т

Р бе®д - 1.38889 кг/б ПУ®вн®бвм - 761 кг/м__3 Ск®а®бвм - 1.5 - 3 м/б ДЁ мевр D = (4*G/(3.1416*p(x)*w)__0.5 Dmin = sqrt(4*1.38889/(3.1416*761*3.0))=0.028 м Dmax = sqrt(4*1.38889/(3.1416*761*1.5))=0.039 м

3. Влб®а ивгжеа . Dг = 32 мм

__7.4.8 Х®У®дЁУмнЁк кгб®в®г® ®бв вк - емк®бвм

1. Влб®а вагбл. Св нд ав 38Х3-Х18Н10Т

Р бе®д - 1.38889 кг/б ПУ®вн®бвм - 774 кг/м__3 Ск®а®бвм - 1.5 - 3 м/б ДЁ мева D = (4*G/(3.1416*p(x)*w)__0.5 Dmin = sqrt(4*1.38889/(3.1416*774*3.0))=0.028 м Dmax = sqrt(4*1.38889/(3.1416*774*1.5))=0.039 м

3. Влб®а ивгжеа . Dг = 32 мм

__7.4.8 Паровая магистраль - подогреватель исходной смеси

1. Выбор трубы. Стандарт 273Х10-Ст3сп

Расход - 1.41 кг/с Плотность - 1.494 кг/м__3 Ск®а®бвм - 15 - 25 м/б ДЁ мева D = (4*G/(3.1416*p(x)*w)__0.5 Dmin = sqrt(4*1.41/(3.1416*1.494*25))=0.219 м Dmax = sqrt(4*1.41/(3.1416*1.494*15))=0.283 м

3. Влб®а ивгжеа . Dг = 250 мм

__7.4.9 П а®в п м гЁбва Ум - кЁппвЁУмнЁк

1. Влб®а вагбл. Св нд ав 133Х4-Св3бп

Р бе®д - 0.31 кг/б ПУ®вн®бвм - 1.494 кг/м__3 Ск®а®бвм - 15 - 25 м/б ДЁ мева D = (4*G/(3.1416*p(x)*w)__0.5 Dmin = sqrt(4*0.31/(3.1416*1.494*25))=0.103 м Dmax = sqrt(4*0.31/(3.1416*1.494*15))=0.133 м

3. Влб®а ивгжеа . Dг = 150 мм

__7.4.10 П®д®гаев веУм Ёбе®дн®© бмебЁ - в®дпн п м гЁбва Ум

1. Влб®а вагбл. Св нд ав 57Х2.5-Св3бп

Р бе®д - 1.41 кг/б ПУ®вн®бвм - 997 кг/м__3 Ск®а®бвм - 0.5 - 1 м/б ДЁ мева D = (4*G/(3.1416*p(x)*w)__0.5 Dmin = sqrt(4*1.41/(3.1416*997*1.0))=0.043 м Dmax = sqrt(4*1.41/(3.1416*997*0.5))=0.060 м

3. Влб®а ивгжеа . Dг = 50 мм

__7.4.11 Кипятильник - водяная магистраль

1. Выбор трубы. Стандарт 25Х2-Ст3сп

Расход - 0.31 кг/с Плотность - 997 кг/м__3 Ск®а®бвм - 0.5 - 1 м/б ДЁ мева D = (4*G/(3.1416*p(x)*w)__0.5 Dmin = sqrt(4*0.31/(3.1416*997*1.0))=0.020 м Dmax = sqrt(4*0.31/(3.1416*997*0.5))=0.028 м

3. Влб®а ивгжеа . Dг = 20 мм

__7.4.12 В®дпн п м гЁбва Ум - дедУегм в®а - в®дпн п м гЁбва Ум

1. Влб®а вагбл. Св нд ав 159Х4.5-Св3бп

Р бе®д - 37.5 кг/б ПУ®вн®бвм - 997 кг/м__3 Ск®а®бвм - 1.5 - 3 м/б ДЁ мева D = (4*G/(3.1416*p(x)*w)__0.5 Dmin = sqrt(4*37.5/(3.1416*997*3.0))=0.126 м Dmax = sqrt(4*37.5/(3.1416*997*1.5))=0.179 м

3. Влб®а ивгжеа . Dг = 150 мм

__7.4.13 В®дпн п м гЁбва Ум - е®У®дЁУмнЁк - в®дпн п м гЁбва Ум

1. Влб®а вагбл. Св нд ав 57Х3.5-Св3бп

Р бе®д - 4.2 кг/б ПУ®вн®бвм - 997 кг/м__3 Ск®а®бвм - 1.5 - 3 м/б ДЁ мева D = (4*G/(3.1416*p(x)*w)__0.5 Dmin = sqrt(4*4.2/(3.1416*997*3.0))=0.042 м Dmax = sqrt(4*4.2/(3.1416*997*1.5))=0.060 м

3. Влб®а ивгжеа . Dг = 50 мм

__7.4.14 Емкости продуктов - насосы

1. Выбор трубы. Стандарт 48Х3-Х18Н10Т

Расход - 1.38889 кг/с Плотность - 786 и 802 кг/м__3 Ск®а®бвм - 0.8 - 2 м/б ДЁ мева D = (4*G/(3.1416*p(x)*w)__0.5 Dmin = sqrt(4*1.38889/(3.1416*786*2.0))=0.033 м Dmax = sqrt(4*1.38889/(3.1416*786*0.8))=0.053 м Dmin = sqrt(4*1.38889/(3.1416*802*2.0))=0.033 м Dmax = sqrt(4*1.38889/(3.1416*802*0.8))=0.053 м

3. Влб®а ивгжеа . Dг = 40 мм

__7.4.15 Н б®бл - бкУ д

1. Влб®а вагбл. Св нд ав 48Х3-Х18Н10Т

Р бе®д - 1.38889 кг/б Плотность - 786 и 802 кг/м__3 Ск®а®бвм - 1 - 3 м/б ДЁ мева D = (4*G/(3.1416*p(x)*w)__0.5 Dmin = sqrt(4*1.38889/(3.1416*786*3.0))=0.027 м Dmax = sqrt(4*1.38889/(3.1416*786*1.0))=0.047 м Dmin = sqrt(4*1.38889/(3.1416*802*3.0))=0.027 м Dmax = sqrt(4*1.38889/(3.1416*802*1.0))=0.047 м

3. Влб®а ивгжеа . Dг = 40 мм

Влб®а н б®б®в.

__7.5.1 Н б®б Н1 ПЁв ой п емк®бвм - к®У®нн

Не®бе®дЁм® п®д®ба вм н б®б дУп пеаек зЁв нЁп бмебЁ Ёз®па®п н®У-Ёз®- бгв н®У паЁ а бе®де 2.77778 кг/б, плотности 794 кг/м__3__ Ёз емк®бвЁ в к®У®ннг, а б®в ойго паЁ вм®бдеан®м д вУенЁЁ. Ге®меваЁзебк п влб®в п®дкем 6 м. ДУЁн вагб®па®в®д н УЁнЁЁ вб блв нЁп - 5 м. Н УЁнЁЁ н гнев нЁп 27 м. (з п б). Н УЁнЁЁ вб блв нЁп ®дЁн папм®в®знл© вен- вЁУм Ё дв ®вв®д п®д ггУ®м 90ш. Н УЁнЁЁ н гнев нЁп Ёмеевбп дв венвЁУп, ®дЁн вепУ®®бменнЁк Ё ваЁ ®вв®д н 90ш.

1. ДУп ®б®Ёе вагб®па®в®д®в дЁ мева вагбл 42 мм.

w = 4*G/(3.1416*p(x)*dэ = 4*2.77778/(3.1416*794*0.042**2)=2.525 м/б

2. ОпаедеУенЁе потерь на трение и местные сопротивления

Re = 4*G/(pi*d*мю) = 4*2.77778/(3.1416*0.042*0.00141) = 59723

Примем абсолютную шероховатость Ш = 0.0002 м. Тогда:

e = Ш/d = 0.0002/0.042 = 0.00476 1/e = 210 560/e = 117600 10/e = 2100 2100 < Re < 117600

Таким образом в трубопроводе имеет место смешаное трение и расчет la следует проводить по формуле 1.6 [1]

la = 0.11(e+68/Re)__0.25__ = 0.11*(0.0002+68/59723)**0.25 = 0.021

ДУп вб блв ойе© УЁнЁЁ

) Ве®д в вагбг б ®бвалмЁ ка пмЁ м.б(1) = 0.5 б) Прямоточный вентиль м.с(2) = 0.83 при D = 0.042 м в) Отводы м.с(3) = 0.9

Для нагнетательной линии

а) Отводы м.с(1) = 0.9 в) Нормальные вентили м.с(2) = 4.9 б) Теплообменник dP = 2700 Па г) Выход из трубы м.с(2) = 1

dP = p*wд*(la*L/d+м.с)/2 = м.с = 0.5+0.83+5*0.9+2*4.9+1=16.63 dP = 794*2.525**2*(0.021*32/0.042+16.63)/2+2700=85290 КПа Р = p*g*h + dP = 794*9.81*6+85290=132025 Па H = P/pg = 132025/1000/9.81=13.46 метра водного столба. Q = G/p = 2.77778/794=0.0035 м3/с По таблице 1 из приложения 1.1 [1] выбираем насос

жМарка жQ м__3__/бН м бв®Уб n 1/c КПД н б®б ЭУеква®двЁг веУмдв __ __ ГДДДДДДДДВДДДДДВДДДД __ __ вЁп N КВвКПД ГДДДДДДЕДДДДДДЕДДДДДДДДДДЕДДДДДДЕДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДЕДДДДДЕДДДД Х20/180.0055 13.8 48.3 0.6 АО2-31-2 3 0.83 АДДДДДДБДДДДДДБДДДДДДДДДДБДДДДДДБДДДДДДДДДДДБДДДДД---+

__7.5.2 Н б®б Н2 К®У®нн - е®У®дЁУмнЁк кгб®в®г® ®бв вк

Не®бе®дЁм® п®д®ба вм н б®б дУп пеаек зЁв нЁп кгб®в®г® ®бв вк паЁ а бе®де 1.388889 кг/б, баедне© пУ®вн®бвЁ 774 кг/м__3__ Ёз емк®бвЁ в к®- У®ннг, а б®в ойго паЁ вм®бдеан®м д вУенЁЁ. Ге®меваЁзебк п влб®в п®дкем 6 м. ДУЁн вагб®па®в®д н УЁнЁЁ вб блв нЁп - 2 м. Н УЁнЁЁ н гнев нЁп 10 м. (з п б). Н УЁнЁЁ н гнев нЁп Ёмеевбп ®дЁн венвЁУм, ®дЁн вепУ®®бменнЁк Ё зевлае ®вв®д н 90ш.

1. ДУп ®б®Ёе вагб®па®в®д®в дЁаметр трубы 32 мм.__

w = 4*G/(3.1416*p(x)*dэ = 4*1.388889/(3.1416*774*0.032**2)=2.231 м/б

2. ОпаедеУенЁе п®веам н ваенЁе Ё мебвнле б®па®вЁвУенЁп

Re = 4*G/(pi*d*мо) = 4*1.388889/(3.1416*0.032*0.00145) = 38112

ПаЁмем бб®Уовнго иеа®е®в в®бвм Ш = 0.0002 м. Т®гд :

e = Ш/d = 0.0002/0.042 = 0.00476 1/e = 210 560/e = 117600 10/e = 2100 2100 < Re < 117600

Т кЁм ®ба з®м в вагб®па®в®де Ёмеев мебв® бмеи н®е ваенЁе Ё а бзев la бУедгев па®в®дЁвм п® д®амгУе 1.6 [1]

la = 0.11(e+68/Re)__0.25__ = 0.11*(0.0002+68/38112)**0.25 = 0.0232

Для всасывающей линии

а) Вход в трубу с острыми краями м.с(1) = 0.5

Для нагнетательной линии

а) Отводы м.с(1) = 0.9 б) Теплообменник. Примем dP(т/о) = 5000 Па в) Нормальные вентили м.с(2) = 4.9 г) Выход из трубы м.с(2) = 1

м.с = 0.5+4*0.9+4.9+1=10 dP = p*wд*(la*L/d+м.с)/2+dP(т/о) dP = 774*2.231**2*(0.0232*12/0.032+10)/2+5000 = 41020 Па Р = p*g*h + dP = 774*9.81*6+41020 = 86578 Па H = P/pg = 86578/1000/9.81 = 8.83 метра водного столба. Q = G/p = 1.388889/774__ __= 0.0018 м__3__/б

П® в бУЁже 1 Ёз паЁУ®женЁп 1.1 [1] влбЁа ем н б®б

ЪДДДДДДВДДДДДДВДДДДДДДДДДВДДДДДДВДДДДДДДДДДДВДДДДДДДДДДДДДДДДДДД М ак Q м__3__/бН м бв®Уб n 1/c КПД н б®б ЭУеква®двЁг веУмдв __ __ ГДДДДДДДДВДДДДДВДДДД __ __ вЁп N КВвКПД ГДДДДДДЕДДДДДДЕДДДДДДДДДДЕДДДДДДЕДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДЕДДДДДЕДДДД Х8/18 0.0024 11.3 48.3 0.4 АО2-31-2 3 ДД L

Оп®ал пп а в®в.

ЦДДДДДДДДДДДДДДДДДДДД ДВД В к зебвве ®п®ал дУп пп - а в®в к®У®нн®г® вЁп паЁ- менповбп об®знле ®п®ал. Д><Дs Qм е = м ббе пп а в , п®Ун®бвмо з п®Уненн®г® вп- жеУ®© жЁдк®бвмо при усло- -> ж<-l ж ж виях, сходными с условия- ж ж h ми окружающей среды. Qмin ж ж ж - масса пустого аппарата. ж<

ж ж ж - удельная ветровая наг- _ж ж_ ж рузка=10 КПа. k1=0.7 k2=2. / ж ж \ ж Нагрузка на бетон q(бет)=2 / ж ж \ ж МПа б(т)=240 МПа,б(ид)=146 ====ж===

D1=1890 мм, D2 = 1750 мм, <---- D2 ----> h = 2 м, l = 0.07 м. <

F = Q*g = p(x)*g*h + g*(m(дно)+m(тарелок)+m(обечайки)+m(крышки)) F = 70520+10*(297+14*176+7800*3.1416*(1.82**2-1.8**2)*7.6/4+228) Qmax = 13400 кг Fmax = 134000 Н Qmin = 6341 кг Fmin = 63410 H

б = __F*Dн + 4*Мв__ <= б(Ёд) па®веак н па®зн®бвм м веаЁ У 3.1416*Dнэs б = (134000*1.82+4*50960)/(3.1416*1.82**2*0.01)=4305000 < 146000000

Мв = 0.5*k1*k2*q(в)*hэ*Dн = 0.5*0.7*2*10000*2**2*1.82=50960 Н*м

б(max) = __ Fmax __ + __10*Мв*D1__ = 619870 < 2*q(бев) = 4 МПА 0.785*(D1э-D2э) (D1__4__-D2__4__)

б(min) = __ Fmin __ _ __10*Мв*D1__ = -126345 Мп 0.785*(D1э-D2э) (D1__4__-D2__4__)

б(min) < 0 - к®У®нн негбв®©зЁва, необходимо закрепление болтами.

Нагрузка на болты и число болтов M24:

Рб = 0.785*(D1д-D2д)*жб(min)ж Рб = 0.785*126345*(1.89**2-1.75**2) = 50483 Н

z = 1.2*Рб/(k*Fб*б(т)*n) = 1.2*50483/(1*0.000317*240000000*1)=0.796

Вывод для устойчивости колонны по прочности достаточно и одного бол- та, но для монтажа, лучше взять четыре болта, расположенных симмет- рично под 90 друг к другу.

Емк®бвЁ _@ Емк®бвЁ а бзЁвлв овбп н непаеалвнго а б®вг в везенЁЁ 2 - 8 з б®в. ПаедеУмнле ®бкемы емкостей находим из соотношения:

V(max) = G*t(max)/p t(max) = V(max)*p/G V(min) = G*t(min)/p t(min) = V(min)*p/G

G - массовый расход в данном случае нет необходимости в точном t - время работы расчете плотности и, так как для всех жид- р - плотность при 20 С костей они схожи, возьмем р__ __= 800 кг/м__3

1. Е1 - емк®бвм дУп Ёбе®дн®© бмебЁ.

V(max) = 10000*8/800 = 100 м__3 V(min) = 10000*2/800 = 25 м__3

2. Е2 Ё Е3 - емк®бвЁ дУп

V(max) = 5000*8/800 = 50.0 м__3 V(min) = 5000*2/800 = 12.5 м__3

Из [4] влбЁа ем бв нд авнле г®аЁз®нв Умнле жеУмн®бв анле емк®бвЁ б® бдеаЁзебкЁмЁ не®вб®ав®в ннлмЁ днЁй мЁ, Ёзг®в®вУеннле Ёз бв Уе© Ё бпУ в®в Ё паедн зн зеннле дУп а б®вл без д вУенЁп (п®д н УЁв®м). М - веаЁ У Х18Н10Т.

ЪДДДДДДДДДВДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДВДДДДДДДДДДВДДДДДДДВДДДДДДДВДДДДДДД Емк®бвм Обкем [м__3__] ВнгваеннЁ©Т®УйЁн ДУЁнн Ваемп ГДДДДДДДДДДДВДДДДДДДДДдЁ мева бвенкЁ а б®вл Н®мЁн Умнл©П®Уезнл© [мм] ж[мм] ж[мм] ж [ч] ж +

ж Е1 ж 80.00 ж 74.37 ж 3000 ж 5 ж 11555 ж 5.95 ж ж Е2 ж 40.00 ж 39.67 ж 2600 ж 5 ж 8445 ж 6.35 ж ж Е3 ж 40.00 ж 39.67 ж 2600 ж 5 ж 8445 ж 6.35 ж L

1. Е1 - емкость для исходной смеси.

t = 800*74.37/10000 = 5.95 часов

2. Е2 и Е3 - емкости для

t = 800*39.67/5000 = 6.35 часов

Все емкости с целью облегчения технического обслуживания и про- мывки связаны с магистралями оборотной водоы и пара.

_B8 З кУозенЁе

В аезгУмв ве па®еквн®г® а бзев аеквЁдЁк жЁ®нн®© к®У®ннл непае- алвн®г® де©бввЁп дУп а здеУенЁп бЁн ан®© бмебЁ Ёз®па®п н®У-Ёз®бгв - н®У в к®УЁзебвве 10 в/з п®УгзЁУЁ пп а в__ __дЁ мева®м 1800 мм Ё влб®- в®© 8.6 м. Д ннл© пп а в б б®УмиЁм з п б®м па®иеУ па®веакг н па®з- н®бвм. Обн®внлм нед®бв вк®м д нн®© бЁбвемл пвляется малая интенсив- ность теплообмена при охлаждении готовых продуктов, что является следствием высоких расходных коэффициентов по охлаждающему веществу (воде), а также технологической необходимостью направления воды в трубное пространство из-за наличия в ней загрязнений, инкрустирую- щих поверхность теплообмена. Также влияют экологические факторы: сливаемая в канализацию охлаждающая вода обладает повышенной темпе- ратурой. В принципе можно использовать вместо водяных теплообменни- ков воздушные. Также к отрицательным фактам можно отнести то, что теплота от- ходящего конденсата нигде не используется, а ведь это теплоноситель с достаточно высокими параметрами. Представляется возможным ис- пользовать конденсат, отводимый от испарителя кубового остатка, в качестве горячего теплоносителя в подогревателе исходной смеси. В дополнение к уже имеющимся поправкам, можно добавить следую- щее: если в дефлегматоре использовать охлаждающую воду, нагревая ее не до 35 С с возможным дальнейшим охлаждением, а нагревая ее граду- сов до 90-98 то получим еще один теплоноситель с высокими параметра- ми. Правда может оказаться, что экономически выгоднее использовать все же охлаждающую воду, а конденсат сливать в канализацию, но воз- можность утилизации отводимого тепла все-таки можно рассмотреть.

Литература

1. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по курсовому проектированию / Под редакцией Ю.И.Дытнерского, М.: Хи- мия, 1991. - 496 с. 2. А.Н.Плановский, В.М.Рамм, С.З.Каган, Процессы и аппараты химичес- кой технологии, М.: Химия, 1968. - 848 с. 3. К.Ф.Павлов, П.Г.Романков, А.А.Носков, Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов ХТ, Л.: Химия, 1987. - 576 с. 4. А.А.Лащинский, А.Р.Толчинский, Основы конструирования и расчёта химической аппаратуры, М.-Л. Машггиз, 1963. - 470 с. 5. Каган, Фридман, Кафаров. Справочник по равновесиям в системах

НАЙДЕННЫЕ БАГИ

В курсовике необходимо

2. Написать выбор точек измерения и контроля 3. Расчитать конденсатоотводчики 4. Пересчитать подогреватель и кипятильник на более горячий пар чтобы q > 9100

Вы можете приобрести готовую работу

Альтернатива - заказ совершенно новой работы?

Вы можете запросить данные о готовой работе и получить ее в сокращенном виде для ознакомления. Если готовая работа не подходит, то закажите новую работуэто лучший вариант, так как при этом могут быть учтены самые различные особенности, применена более актуальная информация и аналитические данные