Проект системы охлаждения этилового спирта

Курсовой проект - Разное

Другие курсовые по предмету Разное

bsp;

mв = (0,785D2h - 2hLd)rв =

= (0,7851,020,6 - 20,616,70,0035) 1000 = 401 кг.

 

m2 принимаем 5% от основного веса аппарата. Тогда

 

mp = 1,05 (m1+mв) = 1,05 (554+401) = 1002 кг = 10,02 кН.

 

Принимаем для аппарата две опоры в виде лап. Нагрузка на одну опору:

 

G = m/2 = 100,2/2 = 5,01 кН

 

Выбираем опору с допускаемой нагрузкой 6,3 кН, конструкция которой приводятся на рисунке:

 

4.6 Уплотнение каналов

 

Каждый канал с одной стороны заваривают, а с другой уплотняют плоской прокладкой. Такой способ предотвращает смешение теплоносителей при в случае неплотности в прокладки. Кроме того, этот тип уплотнения позволяет легко очистить каналы при их загрязнении.

5. Гидравлический расчет

 

Задачей гидравлического расчета является определение гидравлического сопротивления аппарата и выбор насоса для подачи жидкого теплоносителя.

 

5.1 Гидравлическое сопротивление аппарата для бутанола

 

.

 

Скорость бензола в штуцере:

 

w1шт = G1/(0,785dшт2r1) = 5,55/(0,7850,12868) = 0,81 м/с.

 

Коэффициент трения:

l1 = 856/Re0,25 = 0,856/498620,25 = 0,057.

DР1 = 0,05716,7(0,88)2868/(20,0235) + 1,50,812842 = 14443 Па.

 

5.2 Требуемый напор насоса

 

H1 = DP1 / (r1g) + h

 

где h - геометрическая высота подъема жидкости и потери напора в подводящем трубопроводе. Принимаем h = 3 м.

H1 = 14443/(8689,8) + 3 = 4,7 м.

Объемный секундный расход раствора:

 

Q1 = G1 / r1 = 5,55/868 = 0,0064 м3/с.

По объемному расходу и напору выбираем центробежный насос Х45/21. Данный насос имеет следующие технические характеристики: Объёмный расход: 1,25•10-2м3/с; напор: 13,5 м ст. ж.; обороты: 48,3 с-1; КПД: 0,88; тип двигателя: АО2-51-2; мощность 10 кВт [4 c. 38].

 

5.3 Гидравлическое сопротивление для воды

 

Скорость раствора в штуцере:

 

w2шт = G2/(0,785dшт2?2) = 10,308/(0,785?0,12?995) = 1,32 м/с.

 

Коэффициент трения

l2 = 0,856/Re0,25 = 0,856/413480,25 = 0,06

DP2 = 0,0616,7(1,44)2995/(20,0235) + 1,5(1,32)2995 = 47784 Па

 

H1 = DP1 / (r1g) + h

 

5.4 Требуемый напор насоса

 

Н2 = 47784/(9959,8) + 3= 7,9 м.

Объемный секундный расход воды:

 

Q2 = G2 / r2 = 10,308/995 = 0,01 м3/с.

 

По объемному расходу и напору выбираем центробежный насос Х45/21. Данный насос имеет следующие технические характеристики: Объёмный расход: 1,25•10-2м3/с; напор: 13,5 м ст. ж.; обороты: 48,3 с-1; КПД: 0,88; тип двигателя: АО2-51-2; мощность 10 кВт [4 c. 38].

 

6. Расчет тепловой изоляции

 

Принимаем температуру наружной поверхности стенки tст.в = 40С, температуру окружающего воздуха tв = 18С, тогда толщина стекловолокнистой изоляции:

 

,

 

где lиз = 0,09 Вт/мК - коэффициент теплопроводности теплоизоляционного материала,

aв - коэффициент теплоотдачи от наружной стенки корпуса в окружающую среду

в = 8,4+0,06Dtв = 8,4+0,0622 = 9,72 Вт/м2К,

где Dtв = tст.в - tв = 40 - 18 = 22 С.

из = 0,09 (110-40)/[9,72 (40 - 18) = 0,029 м.

Принимаем толщину тепловой изоляции 30 мм.

 

7. Поверочный расчет теплообменника

 

Поверочный расчет теплообменника с известной поверхностью теплопередачи заключается в определении конечных температур теплоносителей при их начальных значениях. Необходимость в таком расчете возникает в результате проектного расчета, когда был выбран нормализованный аппарат со значительным запасом поверхности. Поверочные расчеты также могут понадобиться с целью выявления возможностей имеющегося аппарата при переходе к непроектным режимам работы.

В принятом варианте оптимально подобранный теплообменник имеет нормализованное значение поверхности F=20,0 м2. Определим конечные температуры теплоносителей при неизменном коэффициенте теплопередачи К = 700 Вт/(м2 К).

 

.1 Определим число единиц переноса

 

N1 = KF/G1c1 = 700•20/5,55•1,826•103 = 1,38

N2 = KF/G2c2 = 700•20/10,308•4,178•103 = 0,325

R = G2c2/G1c1 = (t1н-t1к)/(t2к-t2н) = 10,308•4,178•103/5,55•1826 = (110 - 25)/(38 - 18) = 4,25

 

7.2 Эффективность теплопередачи

 

 

7.3 Конечная температура холодного и горячего теплоносителей

 

t2к = t2н + E2•(t1н-t2н) = 18 + 0,24•(110 - 18) = 40,080С

t1к = t1н - E1•(t1н-t2н) = 110 - 0,58•(110 - 18) = 56,640С

 

Таким образом полученная температура не сильно отличается от заданной. Расчет верен.

 

Заключение

 

Целью данного курсового проекта являлся расчет теплообменника типа спиральный для охлаждения бензола водой. В рамках проекта были произведены следующие расчеты: нахождения и описание технологической схемы с использованием данного теплообменника, расчет и выбор наиболее оптимального варианта аппарата (теплообменника), а также графическое изображение технологической схемы и самого аппарата. В конечном итоге был получен следующий результат: теплообменник типа спиральный с поверхностью теплообмена 40,0 м2, из коррозионностойкой стали 12Х18Н10Т.

 

 

Список литературы

 

  1. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курс процессов и аппаратов. Л.:Химия, 1987, 576 с.
  2. Иоффе И.Л. Проектирование процессов и аппаратов химической технологии: Учебник для техникумов. - Л.: Химия, 1991. - 352 с.
  3. Плановский А.Н., Процессы и аппараты химической технологии.-М.: Химия, 1962, 846 с.
  4. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. Пособие по курсовому проектированию. М.: Химия, 1991. - 496 с.
  5. Спиральные теплообменники ГОСТ 12067-80
  6. Тимонин А.С. Основы конструирования и расчета химико-технологического и природоохранного оборудования. Том 2.-Калуга: Издательство Н. Боч