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