Проект системы охлаждения этилового спирта
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
на тему:
"Проект системы охлаждения этилового спирта"
по дисциплине процессы и аппараты химической технологии
Введение
Теплообменные аппараты (теплообменники) применяются для осуществления теплообмена между двумя теплоносителями с целью нагрева или охлаждения одного из них. В зависимости от этого теплообменные аппараты называют подогревателями или холодильниками.
По способу передачи тепла различают следующие типы теплообменных аппаратов:
- поверхностные, в которых оба теплоносителя разделены стенкой, причем тепло передается через поверхность стенки;
- регенеративные, в которых процесс передачи тепла от горячего теплоносителя к холодному разделяется по времени на два периода и происходит при попеременном нагревании и охлаждении насадки теплообменника;
- смесительные, в которых теплообмен происходит при непосредственном соприкосновении теплоносителей.
Поэтому в химической промышленности наибольшее распространение получили поверхностные теплообменники, которые, в свою очередь, разделяются на трубчатые, пластинчатые, спиральные, с поверхностью, образованной стенками аппарата, с оребренной поверхностью теплообмена.
К конструкции теплообменных аппаратов предъявляется ряд требований: они должны отличаться простотой, удобством монтажа и ремонта. В ряде случаев конструкция теплообменника должна обеспечивать, возможно меньшее загрязнение поверхности теплообмена и быть легко доступной для осмотра и очистки.
Этим требованиям во многом отвечают спиральные теплообменники, поверхность теплообмена в котором образуется двумя металлическими листами свернутыми в спирали, образующие два спиральных прямоугольных канала, по которым двигаются теплоносители. Внутренне концы спиралей соединены разделительной перегородкой - керном. Для придания спиралям жесткости и фиксирования расстояния между ними служат металлические прокладки. Система каналов закрыта с торцов крышками.
Преимущества спиральных теплообменников:
- компактность;
- возможность пропускания обоих теплоносителей с высокими скоростями, что обеспечивает большой коэффициент теплопередачи;
- малое гидравлическое сопротивление по сравнению с другими типа ми поверхностных теплообменников.
Недостатками спиральных теплообменников являются:
- сложность изготовления и ремонта;
- пригодность для работы под избыточным давлением не более 0,6 МПа.
Спиральные теплообменники могут использоваться как для теплообмена между двумя жидкими теплоносителями, так и для теплообмена между конденсирующимся паром и жидкостью.
В качестве греющего агента в теплообменниках часто используется насыщенный водяной пар, имеющий целый ряд достоинств: высокий коэффициент теплоотдачи, большое количество тепла, выделяемое при конденсации пара, равномерность обогрева, так как конденсация пара происходит при постоянной температуре, легкое регулирование обогрева.
1. Материальный и тепловой расчет
.1 Температурный режим аппарата
Так как при непрерывно изменяющихся температурах теплоносителей лучшие результаты (снижение расхода теплоносителей) дает противоточное движение, то принимаем противоточную схему движения теплоносителей: пар поступает в межтрубное пространство, а раствор двигается по внутренней трубе.
1.2 Средняя разность температур теплоносителей
Для нахождения теплофизических свойств, рассчитываем среднею температуру для веществ, исходя из начальных и конечных температур горячего теплоносителя (бензола) и холодного теплоносителя (воды). Давление составляет 0,3 МПа.
t1н = 80С - начальная температура горячего теплоносителя (этиловый спирт);
t2н = 20С - начальная температура холодного теплоносителя (воды);
t2к = 55С - конечная температура холодного теплоносителя (воды).
1)большая разность температур:
?tб = t1н - t2к = 80-55 = 25 єС;
2)для холодного теплоносителя:
?tм = t1к - t2н = 35-20 = 15єС
Так как отношение ?tб/?tм = 25/15 = 1,66<2, то средний температурный напор определяется как среднеарифметическая величина:
?tср = (25+15)/2= 20єС
Средняя температура горячего теплоносителя:
t1ср = (t1н + t1к)/2 = (80+35)/2 = 57,5 єС
Средняя температура холодного теплоносителя:
t2ср = (t2н + t2к)/2= (20+55)/2= 37,5 ?С.
На основании средних температур находим следующие физико-химические параметры:
1)для этилового спирта:к = 78,39 oС
?1=735 кг/м3;
=0,152 Вт/(м•К);
=0,435•10-3 Пас;
с1=3060 Дж/(кгК);
2)для воды:
?2=998 кг/м3;
=0,598 Вт/(м•К);
=1,004•10-3 Пас;
с2=4178•103 Дж/(кгК);
2.3 Тепловая нагрузка аппарата
Q = G1c1(t1н - t1к),
где с1= 3060 Дж/кг•К - теплоемкость этилового спирта,
G1 - массовый расход этилового спирта.
G1 = 35000/3600 = 9,72 кг/с,
Q = 9,72•3060 (80-35)=1338444 Вт.
2.4 Массовый расход воды
G2= Q/(с2(t2к - t2н)),
где с2 = 4178 кДж/кгК - теплоемкость воды.
G2 =1338444/(4,182•103•(55-20))=9,14 кг/с.
2.5 Объемный расход воды
в = Gв/?в
в= 9,14/998 = 0,0091 м3/с
2.6 Ориентировочный выбор теплообменника
Так как при непрерывно изменяющихся температурах теплоносителей лучшие результаты (снижение расхода теплоносителей) дает противоточное движение, то принимаем противоточну