Проектирование ректификационной установки для разделения смеси бензол-толуол производительностью по дистилляту 3 кг/с
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
nbsp;
Примем что q1 = qст = 20700 Вт/м2
Определим температуру второй стенки по формуле:
C
Определим физические свойства воды при температуре t ст 2= 51,47 0C :
Физическая величинаРасчетная формулаПри температуре tст2 = 51,470CПлотность (кг/м3)?вода (t) = 1000- 0,062? t - 0,00355? t2987,404Теплопроводность (Вт/(м?К))?вода(t) = 0,5545+0,00246? t - 1,184?10-5? t20,65Теплоемкость (кДж/(кг?К))Свода(t) = 4,215+0,001376? t +1,39?10-5? t24,181Вязкость (мПа?с)?вода(t) =0,00105?0,537
Коэффициент объёмного расширения (1/К)
4,32910-4
При теплоотдаче в прямых трубах и каналах при Re < 2300 основные физические величины рассчитываются при определяющей температуре:
опр ст = 0,5? (tст2 + t2)= 0,5?(65,03 + 26,02) = 45,525 0C
Определим физические свойства воды при температуре t опр = 45,5250C
Физическая величинаРасчетная формулаПри температуре tопр = 45,5250CПлотность (кг/м3)?вода (t) = 1000- 0,062? t - 0,00355? t2989,82Теплопроводность (Вт/(м?К))?вода(t) = 0,5545+0,00246? t - 1,184?10-5? t20,642Теплоемкость (кДж/(кг?К))Свода(t) = 4,215+0,001376? t +1,39?10-5? t24,181Вязкость (мПа?с)?вода(t) =0,00105?0,604
Коэффициент объёмного расширения (1/К)
3,89210-4
Определим критерии Грасгофа, Прандтля, Рейнольдса и Пекле при определяющей температуре t опр = 45,5250C:
(81)
Pe = Pr ? Re (82)
Pe = 3,934 ? 3027,19 = 11910
Вид расчетной формулы для определения критерия Нуссельта зависит от значения произведения :
(Gr?Pr) = 2,4151063,934 = 9,501106 > 8 105
Значит, критерий Нуссельта определяется по формуле:
(83)
Зная критерий Нуссельта, определим коэффициент теплоотдачи второй стенки по формуле (74):
Вт/м2?К
Тогда плотность теплового потока стенки со стороны воды:
Вт/м2
Сопоставим q1 и q2, разность выразим в процентах:
< 5%
Температура стенки подобрана верно.
Определим коэффициент теплоотдачи по формуле (75):
Вт/(м2?К)
Зная коэффициент теплоотдачи, определим поверхность теплообмена:
м2
Площадь поверхности теплообмена одного кожухотрубчатого теплообменника по среднему диаметру труб по формуле (76):
м2
C учетом того, что было принято 3 теплообменника, то общая поверхность теплообмена составит: м2
При этом запас поверхности теплопередачи равен:
%
Таким образом, для обеспечения заданных параметров процесса и ламинарного режима течения воды может быть принят кожухотрубчатый одноходовой теплообменник в количестве трех единиц с числом труб 465,длиной 2 м и диаметром кожуха 800 мм.
Гидравлическое сопротивление
Перепад давления для воды, проходящей по трубному пространству теплообменника (по формуле 77):шт = 0,25 м - диаметр условного прохода штуцеров для трубного пространства.
м/с ,
? тр = 0,088 м/с - рассчитано по формуле (67);
? - коэффициент трения:
(84)
Па
Мощность, необходимая для перемещения воды по трубам для одного теплообменника:
Вт =0,054 кВт
Выводы
В данной курсовой работе был произведен расчет ректификационной колонны для разделения смеси бензол-толуол при атмосферном давлении. В качестве ректификационной колонны используется аппарат с колпачковыми тарелками высотой H= 11 м и диаметром D =2200 мм . Был произведен ориентировочный расчет четырех теплообменников: подогревателя исходной смеси, холодильника кубового остатка, куба-испарителя и холодильника дистиллята, в результате чего были выбраны:
одноходовой кожухотрубчатый подогреватель исходной смеси ГОСТ 15122-79 и холодильник ГОСТ 15120-79 с поверхностью теплопередачи F=81 м2, внутренним диаметром кожуха D=600 мм, числом труб 25 2 n=181, длиной труб L=4м.;
одноходовой кожухотрубчатый теплообменник (испаритель) по ГОСТ 15119-79 с поверхностью теплопередачи F=176 м2 ,внутренним диаметром кожуха D=1000 мм, числом труб 25 2 n=747, длиной труб L=3м.
- одноходовый кожухотрубчатый теплообменник (холодильник) по ГОСТ 15120-79 с поверхностью теплопередачи F= 40м2 ,внутренним диаметром кожуха D=600 мм, числом труб 25 2 n=257, длиной труб L=2 м.
Был произведен подробный расчет дефлегматора, в результате чего были выбраны: 1) для турбулентного режима течения воды в трубах дефлегматора - двухходовой кожухотрубчатый теплообменник по ГОСТ 15121-79 с диаметром кожуха D=600 мм и общим числом труб 20 2 n=370, при длине труб 6 м.
) для ламинарного режима течения воды в трубах дефлегматора -одноходовый кожухотрубчатый теплообменник по ГОСТ 15121-79 с числом труб 25 2 n=465, длиной 2 м и диаметром кожуха 800 мм в количестве 3 единиц оборудования.
Для изготовления аппарата выбрана сталь марки Х18Н10Т по ГОСТ 5632-72.
Список использованной литературы
1. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии /Учебное пособие/, К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков, 10-ое изд. перераб. и дополнен. Л. Химия,1987-575с.
. Основные процессы и аппараты химической технологии /Пособие по проектированию/, Г.С. Борисов, В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский и др. Под. ред. Ю.И. Дытнерского, 2-ое изд. Перераб. и дополнен. М: Химия, 1991 - 496 с
. Волжинский А.И., Константнов В.А. Ректификация: колонные аппараты с колпачковыми тарелками: Методическое пособие к курсовому проектированию. СПб, СПбГТИ(ТУ),2005- 36с.
. Фролов В.Ф. Лекции по курсу:Процессы и аппараты химической технологии.- СПб: ХИМИЗДАТ, 2003. - 608 с.
. Волжинский А.И., Флисюк О.М. Определение средних физических величин, потоков пара и жидкости: Методические указания. СПбГТИ (ТУ), СПб.: 2001 -6 с.
.Касатк?/p>