Расчет вспомогательного оборудования.

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2

4.1 Расчет кипятильника.
Кубовый остаток кипит при температуре 108,4°С. Согласно заданию

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 24040365-081012523 ПЗ

температура конденсации греющего пара 133,4°С (

Следовательно средняя разность температур:

Тепловая нагрузка составляет:
Кипятильники ректификационных колонн непрерывного действия по устройству сходны с кипятильниками выпарных аппаратов. При небольших поверхностях теплообмена куб колонны обогревается змеевиком или горизонтальной трубчаткой, пересекающей нижнюю часть колонны; при этом греющий пар пропускается по трубам.

При больших поверхностях теплообмена применяют выносные кипятильники, которые устанавливают ниже колонны с тем, чтобы обеспечить естественную циркуляцию жидкости.

Определяем ориентировочно максимальную величину площади теплообмена. По [стр.172(1)] для данного случая теплообмена (от конденсирующегося водяного пара к кипящей жидкости) принимаем значение минимального коэффициента теплопередачи =300Вт/м²К.
= /300*25=380 ;

Предварительно выбираем выносной кипятильник -кожухотрубчатый теплообменник с трубами диаметром 25*2мм и длиной 4,0 м.
Коэффициент теплопередачи К, Вт/ определяем по формуле:

(24)

где, - коэффициент теплоотдачи со стороны конденсирующегося водяного пара, Вт/ ; - коэффициент теплоотдачи для кипящего толуола, Вт/ ; - сумма термических сопротивлений слоев стенки, включая слои загрязнений, , определяется по формуле:

(25)

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 24040365-081012523 ПЗ

где,

- термическое сопротивление загрязнений стенки со стороны конденсирующего водяного пара,

;

- термическое сопротивление загрязнений стенки со стороны кипящего толуола,

;

- толщина стенки, м;

– теплопроводность материала стенки, Вт/

.
Принимаем значения тепловой проводимости стенок со стороны конденсирующего водяного пара и со стороны кубового остатка(почти чистый толуол) одинаковыми и равными:

Вт/

. Теплопроводность стали

=46,5 Вт/

. Толщина стенки

= 0,002м.

Таким образом: .

Коэффициент теплоотдачи со стороны конденсирующего водяного пара определяем по формуле:

(26)

где, - коэффициент теплопроводности конденсата, Вт/ ; Н- высота кипятильных труб, м; ρ- плотность конденсата, ; r- удельная теплота конденсации греющего пара, Дж/кг; - динамический коэффициент вязкости, Па*с.
Все свойства конденсата принимаем при температуре конденсации водяного пара 133,4°С по таблице XXXIX[стр.537 (1)], тогда по формуле (26):

= 2,05 *

Коэффициент теплоотдачи для кипящего толуола определяем по формуле:

(27)

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 24040365-081012523 ПЗ

где, q- удельная тепловая нагрузка, Вт/

; b- коэффициент определяемый по формуле:

Химико-физические свойства взяты при температуре кипения кубового остатка 108,4°С. Тогда по формуле (27) получаем:

Подставляем все значения в формулу (24):

Удельная тепловая нагрузка q, Вт/ с учетов выражения «K»составит:

откуда, (28)

Уравнение (28) решаем графическим методом, задаваясь значениями q (рисунок ), y- левая часть уравнения:
при q= 20 000 Вт/ y=1,39;
при q= 15 000 Вт/ y=-2,79;
при у=0 q= 18400 Вт/ ; (Приложение 5)

Вычисляем коэффициент теплопередачи по формуле :
=18400/25 = 736 Вт/ ;

Поверхность теплообмена составит:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 24040365-081012523 ПЗ

Принимаем по каталогу [стр.533(1)] одноходовой теплообменник с поверхностью теплообмена F=244

;
Характеристики теплообменника:
Диаметр кожуха …………………..1000мм
Диаметр труб ……………………...25*2мм
Длина труб…………………………4,0м
Число труб…………………………783.
Запас поверхности теплообмена ...37%.

4.2Расчет дефлегматора.

В дефлегматоре конденсируется бензол с небольшим количеством толуола. Температура конденсации паров дистиллята =81,2°С.
Температуру воды на входе принимаем равным 18°С, на выходе - 38°С.
Температурная схема:

Движущая сила процесса:

=53,2°С
Коэффициент теплопередачи от конденсирующего пара органических веществ к воде находится в пределах от 300 до 800 Вт/ (стр.172,Романков). Принимаем наименьший коэффициент теплопередачи К=300Вт/ .
Количество тепла, отнимаемого охлаждающей водой от конденсирующегося в дефлегматоре пара составляет : .
Поверхность дефлегматора: .
Принимаем по каталогу [стр.533(1)] четырехходовой теплообменник с поверхностью теплообмена F=218 ;
Характеристики теплообменника:
Диаметр кожуха …………………..1000мм

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 24040365-081012523 ПЗ

Диаметр труб ……………………...25*2мм
Длина труб…………………………4,0м
Число труб…………………………702(175,5 на 1 ход)
Запас поверхности теплообмена ...20%.

4.3Расчет холодильника для дистиллята.

В холодильнике происходит охлаждение дистиллята от температуры конденсации =81,2°С до 30°С.
Температуру воды на входе принимаем равным 18°С, на выходе - 38°С.
Температурная схема:

Движущая сила процесса:
=24,4°С
Количество тепла отнимаемого охлаждающей водой от дистиллята в дефлегматоре:
=1,3*4190*20=108940Вт
По таблице 4.8[стр.172(1)] коэффициент теплопередачи от жидкости к жидкости(вода) находится в пределах от 800до 1700 Вт/ . Принимаем наименьший коэффициент теплопередачи К=800 Вт/ .

Поверхность теплообмена составит:

Принимаем по каталогу [стр.215,(1)] одноходовой теплообменник с поверхностью теплообмена F=9 ;
Диаметр кожуха …………………..273мм
Диаметр труб ……………………...25*2мм
Длина труб…………………………3,0м

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 24040365-081012523 ПЗ

Число труб………………………….37
Запас поверхности теплообмена ...38%.

4.4 Расчет холодильника для кубового остатка.

В холодильнике кубового остатка происходит охлаждение кубовой жидкости при температуре кипения =108,4°С до 30°С.
Температуру воды на входе принимаем равным 18°С, на выходе - 38°С.
Температурная схема:

Движущая сила процесса:
=33,07°С

Количество тепла отнимаемого охлаждающей водой от кубовой жидкости:
=14,7*4190*20= 1 231 860Вт.
По таблице 4.8[стр.172(1)] коэффициент теплопередачи от жидкости к жидкости(вода) находится в пределах от 800до 1700 Вт/ . Принимаем наименьший коэффициент теплопередачи К=800 Вт/ .

Поверхность теплообмена:

Принимаем по каталогу [стр.215(1)] одноходовой теплообменник с поверхностью теплообмена F=52 ;
Диаметр кожуха …………………..400мм
Диаметр труб ……………………...25*2мм
Длина труб…………………………6,0м
Число труб…………………………257
Запас поверхности теплообмена ...12%

4.5 Расчет подогревателя исходной смеси.

В подогревателе исходной смеси происходит подогрев исходной смеси от до температуры кипения на питающей тарелке .

Для подогрева используем греющий пар со следующими параметрами:

; [таб.LVI(1)]

Температурная схема процесса:

Движущая сила процесса:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 24040365-081012523 ПЗ

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 24040365-081012523 ПЗ

;

Количество тепла, передаваемое исходной смесью от греющего пара:
Вт (21)

По таблице 4.8[стр.172(1)] коэффициент теплопередачи от конденсирующего водяного пара к органическим жидкостям находится в пределах от 120до 340 Вт/ . Принимаем наименьший коэффициент теплопередачи К=120 Вт/ .

Поверхность теплообмена составит:

Принимаем по каталогу [стр.215(1)] одноходовой теплообменник с поверхностью теплообмена F=235 ;
Диаметр кожуха …………………..1000мм
Диаметр труб ……………………...25*2мм
Длина труб…………………………4,0м
Число труб…………………………474
Запас поверхности теплообмена ...2%

Расчет штуцеров

Диаметр штуцера, через который поступает исходная смесь, определяем по формуле:

Принимаем диаметр =108*4 мм

Диаметр штуцера, через который поступает флегма:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 24040365-081012523 ПЗ

Принимаем диаметр

= 159*5мм

Диаметр штуцера, через который отводится кубовый остаток:

Принимаем диаметр = 219*8мм

Диаметр штуцера, через который отводятся пары НКК:

где w-поток газа при атмосферном или близком к нему давлении [стр.17(1)]

Принимаем диаметр =530*8мм

Диаметр штуцера, через который поступают пары ВКК:

Принимаем диаметр =530*8мм

Диаметры штуцеров приняты: [стр.16(2)]

Заключение

В результате расчетов была подобранна ректификационная колонна с клапанными тарелками типа ТКН, диаметром 2200мм, высотой 10,4м, рассчитано гидравлическое сопротивление, выполнен тепловой расчет, а также рассчитано вспомогательное оборудование.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 24040365-081012523 ПЗ

Список использованной литературы

1. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А.
Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: Учебное пособие для вузов под ред. чл.-корр. АН СССР П.Г. Романкова. -10-е изд., перераб. и доп. / Репринтное воспроизведение издание 1987г. – М.: Альянс,2013. – 576с.

2. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по курсовому проектированию / Г.С. Борисов, В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский и др. Под ред. Ю.И. Дытнерсокго, 2-е изд., перераб. и дополн. М.: Химия 1991.- 496с

3. Романков П.Г., Курочкина М.И.
Расчетные диаграммы и номограммы по курсу «Процессы и аппараты химической промышленности»: Учеб.пособие для техникумов.- Л.: Химия, 1985.-56с., ил.

4. Борисова, Т.В. Расчет ректификационной колонны с различными контактными устройствами: учебное пособие к курсовому проектированию для студентов очной и заочной форм обучения. / Т.В. Борисова, Е.В. Игнатова, М.К. Шайхутдинова, В.Н Воронин. – 2-е изд.- Красноярск: СибГТУ, 2012-95с.

5. А.Г. Касаткин. Основные процессы и аппараты химической технологии.-7-е изд.-Москва: Государственное научно техническое издательство химической литературы, 1961-816с.

Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 325; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 12

Мы поможем в написании ваших работ!