Расчет теплообменной установки для подогрева сырья ректификационной колонны - Курсовая работа

Теплообменные аппараты (теплообменники) применяются для осуществления теплообмена между двумя теплоносителями с целью нагрева или охлаждения одного из них. По способу передачи тепла различают следующие типы теплообменных аппаратов: - поверхностные, в которых оба теплоносителя разделены стенкой, причем тепло передается через поверхность стенки; смесительные, в которых теплообмен происходит при непосредственном соприкосновении теплоносителей. В химической промышленности наибольшее распространение получили поверхностные теплообменники, отличающиеся разнообразием конструкций, основную группу которых представляют трубчатые теплообменники, такие как: кожухотрубчатые, оросительные, погруженные и "труба в трубе". Пучек труб расположен внутри общего кожуха, причем один из теплоносителей движется по трубам, а другой - в пространстве между кожухом и трубами.Теплоноситель: горячая вода(ГВ) Расход ГВ, кг/ч-определить Температура входа,°С-125 Температура выхода,°С-температура начала кипения(рассчитать)При разделении двухкомпонентной смеси в качестве дистиллята отбирается практически чистый низкокипящий компонент(НКК), в нашем случае гептан, а в качестве кубового остатка-практически чистый октан(ВКК). После насоса жидкая фаза делится на два потока: один поступает на орошение колонны, а второй охлаждается в холодильнике и отводится в емкость-сборник товарного дисциллята.В зависимости от назначения кожухотрубчатые аппараты могут быть теплообменниками, холодильниками, конденсаторами и испарителями; их изготовляют одно-и многоходовыми. Конструктивное оформление машин и аппаратов, применяемых в химической и пищевой промышленности, неразрывно связано с их функциональным назначением и полностью определяется характером и технологическими параметрами протекающих в них процессов. При этом конструкция химического и пищевого оборудования должна не только отвечать требованиям самых совершенных технологий, но и обладать также прочностью, высокой надежностью, быть легкой, эстетичной и требовать как можно меньшего расхода дорогостоящих и дефицитных материалов.Пересчет выполним по формуле: Где Мк-мольная масса компонента К (кг/кмоль);Температура смеси на выходе из подогревателя(конечная температура ) равна температуре начала кипения t2k. Для нахождения этой температуры воспользуемся уравнением изотермы жидкой фазы: Необходимые для расчета давления паров возьмем из таблицы. При этих температурах давления паров указаны в таблице: 100°С 120°С Определим среднюю разность температур между потоками и среднии температуры потоков.Свойства нагреваемого сырья при средней температуре 81°С найдем по таблицам. Учитывать незначительное, на 3?5°, изменение температуры от указанного в таблице для плотности и теплопроводности нет смысла. Плотности ?г=627 кг/м3, ?ок=653 кг/м3 Определяем свойства смеси углеводородов: Плотность кг/м3 Все полученные значения сведем в таблицу.Тепловую нагрузку на аппарат определим из уравнения:

Требуемый расход горячей воды найдем по уравнению:Примем ориентировочное значение коэффициента теплопередачи для нагрева углеводородов водой Кор=340 Вт/(м2·К). Тогда ориентировочная площадь поверхности теплопередачи составит: 104?Fop?193 По таблице [1, стр.102]выбираем теплообменники, предположительно подходящие в нашем случае. Проведем проверочный расчет теплообменника №1 с целью установления его пригодности для проведения процесса теплообмена при заданных расходах и температурах.Определим значение критерия Рейнольдса для воды в межтрубном пространстве: Значение критерия Прандтля для воды при 115°найдем в приложении[1,стр.98]: Pr1=1,45Считаем, что аппарат выполнен из углеродистой стали, имеющей коэффициент теплопроводности ?ст=46,5 Вт/(м2·К) [2,стр.Рассчитаем величину требуемой поверхности теплопередачи: Запас поверхности теплопередачи составит: Что соответствует нормам проектирования. Аналогично проводим расчет аппарата под вариантом №2. Что соответствует нормам проектирования.Коэффициент трения для потока в трубном пространстве определим по формуле: По таблице принимаем следующие диаметры штуцеров и их вылет:-вход и выход горячей воды Dy=200мм, lш=130мм Уточним значения скоростей в штуцерах: Гидравлическое сопротивление трубного пространства в соответствии с формулой будет равно: Гидравлическое сопротивление межтрубного пространства определим по уравнению.Число установленных в аппарате перегородок при длине труб 6м и диаметре кожуха D=600 мм равно m=18.Тогда сопротивление межтрубного пространства будет равно: = 15921Па По аналогии определяем сопротивление трубного и межтрубного пространства для аппарата №2. По таблице принимаем следующие диаметры штуцеров и их вылет:-вход и выход горячей воды Dy=250мм, lш=140мм Анализируя полученные данные приходим к выводу, что аппарат под номером , является наиболее подходящим по техническим требованиям.

Содержание

1.Введение

2. Исходные данные и постановка задачи

3.Описание технологической схемы

4.Описание конструкции проектируемого аппарата

5.Технологический расчет

5.1 Пересчет массовых концентраций компонентов в мольные

5.2 Определение неизвестных температур

5.3Определение теплофизических свойств индивидуальных веществ и смесей

5.4 Определение тепловой нагрузки и расхода горячей воды

5.5Выбор ориентировочной поверхности аппарата и конструкции

5.6 определение коэффициента теплоотдачи ?2 для нагреваемого сырья(трубное пространство)

5.7 Определение коэффициента теплоотдачи ?1 для горячей воды

5.8 Расчет коэффициента теплопередачи для выбранного аппарата

5.9 Определение расчетной поверхности теплопередачи и ее запаса

5.10 Проверочный расчет аппарата №2

6.Расчет гидравлического сопротивления аппарата

6.1Определение гидравлического сопротивления трубного и межтрубного пространств

Бланк заказа

Заключение

Библиографический список теплообменная установка ректификационный

Целью данного курсового проекта является расчет теплообменного аппарата.

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

- смесительные, в которых теплообмен происходит при непосредственном соприкосновении теплоносителей.

В химической промышленности наибольшее распространение получили поверхностные теплообменники, отличающиеся разнообразием конструкций, основную группу которых представляют трубчатые теплообменники, такие как: кожухотрубчатые, оросительные, погруженные и "труба в трубе".

Одним из самых распространенных типов теплообменников являются кожухотрубчатые теплообменники. Они представляют из себя пучек труб, концы которых закреплены в специальных трубных решетках путем развальцовки, сварки, пайки, а иногда на сальниках. Пучек труб расположен внутри общего кожуха, причем один из теплоносителей движется по трубам, а другой - в пространстве между кожухом и трубами.

Кожухотрубчатые теплообменники могут быть с неподвижной трубной решеткой или с температурным компенсатором на кожухе, вертикальные или горизонтальные. В соответствии с ГОСТ 15121-79, теплообменники могут быть двух- четырех- и шестиходовыми по трубному пространству.

Достоинствами кожухотрубчатых теплообменников являются: компактность; небольшой расход метала; легкость очистки труб изнутри, а недостатками - трудность пропускания теплоносителей с большими скоростями; трудность очистки межтрубного пространства и трудность изготовления из материалов, не допускающих развальцовки и сварки.

Кожухотрубчатые теплообменники могут использоваться как для нагрева, так и для охлаждения.

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.