Схема непрерывно действующей ректификационной установки. Описание конструкции аппарата, обоснование выбора. Определение теплофизических свойств теплоносителей, расчет средней скорости и критериев Рейнольдса. Гидравлический расчет установки для разделения.
Аннотация к работе
В химической и нефтехимической промышленностях широко распространены тепловые процессы - нагревание и охлаждение, кипение и конденсация жидкостей и газов, которые проводятся в теплообменных аппаратах (теплообменниках). Такие теплообменники просты в изготовлении, имеют большую надежность, по сравнению с другими теплообменниками, при работе с агрессивными средами, их можно применять и при значительных скоростях теплоносителей, они имеют широкий диапазон поверхности теплообмена, технология их изготовления проста и хорошо изучена.Принципиальная схема ректификационной установки для разделения этилового спирта и воды представлена на рис. Исходная смесь забирается насосом из емкости Е-1 (2), подогревается в регенеративном теплообменном аппарате Т-1 (3) за счет воздуха до температуры кипения. Нагретая смесь поступает на разделение в ректификационную колонну К-1 (1) на тарелку питания, где состав жидкости равен составу исходной смеси . Стекая вниз по колонне, жидкость взаимодействует с поднимающимся вверх паром, образующимся при кипении кубовой жидкости в кипятильнике Т-2 (5).Для данной курсовой работы выбираем горизонтальный кожухотрубчатый теплообменник жесткого типа. Хладагент, в качестве которого выступает вода, направляем в трубное пространство теплообменника, исходя из рекомендаций [2]. При выборе направления потоков выбираем противоток, так как при противоточном движении достигаем более эффективного теплообмена. При этом площадь поверхности теплообмена выбираем с запасом 10,2 % .В качестве теплоносителя в данной курсовой работе используется воздух, его целесообразно подавать в межтрубное пространство, так как при нагревании газы способны расширятся. В качестве хладагента используется вода, ее целесообразно подавать в трубное пространство теплообменника. Вода присваиваем индекс единицу, а воздуху индекс два. Теплофизические свойства теплоносителей определены по таблицам и номограммам [1] и представлены в табл.4.1.Составим схему теплообмена двух сред: 150------------------------------60 воздух Найдем объемный расход воды: = = 0,01 = 0,00078 , Где - площадь трубного пространста: = = 0,078Для воды: = = 261,7. Так как , режим течения воды по трубам является ламинарным.Определяем свойства воды при температуре 36,3 по данным [1]: = 992,5 Следовательно, критерий Нуссельта для воды рассчитываем по уравнению [1], так как 1 и , = 0,5 ) = 4,1. Для воздуха: В случае неустойчивого турбулентного режима определяющей является средняя температура воздуха = 105 . Выбираем уравнение [1] для горизонтального расположения труб: = = 21,8. Термическое загрязнение со стороны воды принимается равным = 1/4500 Вт/ , термическое загрязнение со стороны воздуха принимается равным = 1/2500 Вт/ , по рекомендациям [1]. Так как при расчете коэффициента теплоотдачи со стороны воды мы задались температурой стенки близкой К расчетной, то уточненного расчета коэффициента теплопередачи производить не требуется.Расчет диаметров штуцеров для воды: = = 0,032 м = 32 мм. Ориентировочно для жидкостей принимаем = 1,0 м/с [3]. В соответствии с ГОСТ 12820-80 принимается = 32 мм.Для трубного пространства: Потеря давления на преодоление трения в трубах: = 0,244 = 1,52 Па Для расчета потерь давления на преодоление местных сопротивлений используются данные, приведенные в [3]. Для расчета потерь давления на преодоление местных сопротивлений используются данные, приведенные в [3].
План
Содержание
1. Введение
2. Технологическая схема установки и ее описание
3. Описание конструкции аппарата и обоснование его выбора
4. Технологический расчет
4.1 Определение теплофизических свойств теплоносителей
4.2 Определение расходов теплоносителей
4.3 Определение средней скорости и критериев Рейнольдса для теплоносителей
4.4 Определение коэффициента теплопередачи
5. Определение диаметров штуцеров
6. Гидравлический расчет аппарата
Список использованной литературы
Введение
В химической и нефтехимической промышленностях широко распространены тепловые процессы - нагревание и охлаждение, кипение и конденсация жидкостей и газов, которые проводятся в теплообменных аппаратах (теплообменниках).
Теплообменными аппаратами называют аппараты, предназначенные для передачи тепла от одних веществ к другим.
К числу наиболее применяемых теплообменников относятся кожухотрубчатые. В таких теплообменниках одна среда движется внутри труб, а другая в межтрубном пространстве. Такие теплообменники просты в изготовлении, имеют большую надежность, по сравнению с другими теплообменниками, при работе с агрессивными средами, их можно применять и при значительных скоростях теплоносителей, они имеют широкий диапазон поверхности теплообмена, технология их изготовления проста и хорошо изучена.
Применение теплообменных аппаратов различной конструкции на химических и нефтехимических производствах позволяет максимально использовать тепло или холод отходящих потоков. Важной составной частью любых установок является обвязка ее теплообменными аппаратами.
Список литературы
Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Л., Химия, 1976.
Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. М., 1983.
Черемисова А.М., Журавлева Л.М., Финаева Н.В., Методические указания к выполнению контрольного задания №1 по расчету кожухотрубчатого теплообменника для студентов заочной формы обучения. Куйбышев: КПТИ, 1988.
Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Изд. 11-е. М.: ООО ТИД «Альянс№, 2005.