Проектирование трёхкорпусной выпарной установки - Курсовая работа

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет»При передаче тепла через стенку теплоносители не смешиваются, и каждый из них движется по отдельному каналу; поверхность стенки, разделяющей теплоносители, используется для передачи тепла и называется поверхностью теплообмена и является основным расчетным конструктивным параметром теплообменных аппаратов (теплообменников). В ряде случаев при выпаривании растворов твердых веществ достигается насыщение раствора; при дальнейшем удалении растворителя из такого раствора происходит кристаллизация, то есть выделение из него растворенного твердого вещества. В процессе выпаривания непрерывно повышаются концентрация и температура кипения раствора, так как последняя зависит от концентрации. Понижение уровня раствора часто нарушает работу аппарата, поэтому описанный способ проведения процесса обычно видоизменяют следующим образом, начиная с момента закипания раствора, в аппарат непрерывно подают слабый раствор в таком количестве, чтобы уровень раствора не изменялся. Понижение уровня раствора часто нарушает работу аппарата, поэтому описанный способ проведения процесса обычно видоизменяют следующим образом, начиная с момента закипания раствора, в аппарат непрерывно подают слабый раствор в таком количестве, чтобы уровень раствора не изменялся.Конечная концентрация раствора для корпуса 1 и начальная для корпуса 2: Из 2 корпуса во 3 корпус переходит раствора: Конечная концентрация раствора для корпуса 2 и начальная для корпуса 3: Из 3 корпуса выходит раствора: Конечная концентрация раствора для корпуса 3: X3 соответствует заданной концентрации упаренного раствора ХК. Поэтому концентрацию кипящего раствора принимают конечной в данном корпусе и, следовательно, температуру кипения раствора - при конечной концентрации. Гидродинамическая депрессия вызвана потерей давления паром на преодоление гидравлических сопротивлений трубопроводов при переходе из корпуса в корпус. Давление в среднем слое кипящего раствора каждого корпуса определяется по уравнению: РСР = РВ H . r . q . e / 2, где РВ - давление вторичного пара в корпусе, Па; Определение тепловых нагрузок: Совместным решением уравнений тепловых балансов по корпусам и уравнения балансов по воде для всей установки определяем расход греющего пара в 1-ый корпус, производительность каждого корпуса по выпаренной воде и тепловые нагрузки по корпусам.1.2.1 Расчет коэффициента теплопередачи в первом корпусе сопротивление загрязнений со стороны пара.Примем разность температур конденсации пара и стенки ?t1 = 0,924 0C № Наименование параметра 1-й корпус 2-й корпус 3-й корпус 1 Температура греющих паров, ТГ, ОС 152,2 137,9 116,3Физические свойства раствора NANO3 в условиях кипения № Наименование параметра 1-й корпус 2-й корпус 3-й корпус Литра 1 Температура кипения раствора тк, ОС 141,29 121,14 73,41 8 Теплота парообразования раствора rв, Дж/кг 2143000 2203000 2322000 [1] Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящему раствору для режима пузырькового кипения в вертикальных пузырьковых трубках при условии естественной циркуляции раствора [7] равен: q1 = a1 .Из условия равенства поверхностей теплопередачи корпусов выпарной установки, отношения тепловой нагрузки к коэффициенту теплопередачи: Полезные разности температур: Поверхности теплопередачи выпарных аппаратов: Сравнение распределенных и рассчитанных значений полезных разностей температур.Расчет коэффициента теплопередачи для 1-го корпуса № Параметры 1 корпус 2 корпус 3 корпус 1 Производительность по выпаренной воде, W, кг/с 0,426 0,362 0,402 3 Температура пара, греющего 1 корпус ТГ, ОС 152,2 - - 4 Полезная разность температур DTП, OC 22,05 22,22 26,32В первом приближении примем разность температур конденсации пара и стенки ?t1 = 4,84 0C № Наименование параметра 1-й корпус 2-й корпус 3-й корпус 1 Температура греющих паров, ТГ, ОС 152,2 126,76 99,7Физические свойства раствора NANO3 в условиях кипения № Наименование параметра 1-й корпус 2-й корпус 3-й корпус Литература 1 Температура кипения раствора тк, ОС 130,15 104,54 73,38 8 Теплота парообразования раствора rв, Дж/кг 2171000 2247000 2322000 [1] Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящему раствору для режима пузырькового кипения в вертикальных пузырьковых трубках при условии естественной циркуляции раствора [7] равен: q1 = a1 .Из условия равенства поверхностей теплопередачи корпусов выпарной установки, отношения тепловой нагрузки к коэффициенту теплопередачи: Полезные разности температур: Поверхности теплопередачи выпарных аппаратов: Сравнение распределенных и рассчитанных значений полезных разностей температур.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

1.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОВЕРНОСТИ ТЕПЛООБМЕНА ВЫПАРНЫХ АППАРАТОВ

1.2 РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ

1.2.1 Расчет коэффициента теплопередачи в первом корпусе

1.2.2 Теплоотдача при конденсации пара на вертикальной поверхности

1.2.3 Теплоотдача от стенки к кипящему раствору для пузырькового кипения в вертикальных кипятильных трубках

1.2.4 Расчет коэффициента теплопередачи во 2-ом корпусе

1.2.5 Расчет коэффициента теплопередачи в 3-ем корпусе

1.2.6 Распределение полезной разности температур

1.3 УТОНЧЕННЫЙ РАСЧЕТ ПОВЕРХНОСТИ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ

1.3.1 Теплоотдача при конденсации пара на вертикальной поверхности

1.3.2 Теплоотдача от стенки к кипящему раствору для пузырькового кипения в вертикальных кипятильных трубках

1.3.3 Расчет коэффициента теплопередачи во 2-ом корпусе

1.3.4 Расчет коэффициента теплопередачи в 3-ем корпусе

1.3.5 Распределение полезной разности температур

1.4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЛЩИНЫ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ

2. РАСЧЕТ БАРОМЕТРИЧЕСКОГО КОНДЕНСАТОРА

2.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ВОДЫ

2.2 РАСЧЕТ ДИАМЕТРА БАРОМЕТРИЧЕСКОГО КОНДЕНСАТОРА

2.3 РАСЧЕТ ВЫСОТЫ БАРОМЕТРИЧЕСКОЙ КОНДЕНСАТОРА

2.4 РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ВАКУУМ-НАСОСА

3. КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТ

3.1 РАСЧЕТ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ ТРУБНОГО ПРОСТРАНСТВА

3.1.1 Размещение труб в трубной плите, определение диаметра греющей камеры

3.1.2 Внутренний диаметр греющей камеры выпарного аппарата

3.2 РАСЧЕТ ШТУЦЕРОВ

3.2.1 Условный диаметр штуцера для подачи водяного пара

3.2.3 Условный диаметр штуцера для подачи раствора

4. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

4.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ В ТРУБНОМ ПРОСТРАНСТВЕ

4.1.1 Определение коэффициентов местных сопротивлений

4.1.2 Гидравлическое сопротивление в трубном пространстве

4.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ В МЕЖТРУБНОМ ПРОСТРАНСТВЕ

4.2.1 Определение коэффициентов местных сопротивлений

5. МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

5.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЛЩИНЫ СТЕНКИ

5.1.1 Определение толщины стенки обечайки аппарата, работающей под внутренним давлением

5.1.2 Определение толщины эллиптической крышки (днища) аппарата

5.2 РАСЧЕТ ФЛАНЦЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ

5.3 РАСЧЕТ ТРУБНОЙ РЕШЕТКИ

5.4 РАСЧЕТ ОПОР

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ