Автор работы: Пользователь скрыл имя, 11 Мая 2012 в 14:24, курсовая работа
В химической промышленности выпариванию подвергают растворы твердых веществ (главным образом водные растворы щелочей, солей и др.), а также растворы высококипящих жидкостей, обладающих при температуре выпаривания очень малым давлением пара (некоторые минеральные и органические кислоты, многоатомные спирты и др.).
Введение
3
Основные условные обозначения
8
1.
Определение поверхности теплопередачи выпарных аппаратов
10
1.1
Расчёт концентраций упариваемого раствора
10
1.2
Определение температур кипения растворов
12
1.3
Расчёт полезной разности температур
18
1.4
Определение тепловых нагрузок
19
1.5
Выбор конструкционного материала
21
1.6
Расчёт коэффициентов теплопередачи
22
1.7
Распределение полезной разности температур
29
1.8
Уточнённый расчёт поверхности теплопередачи
30
2.
Определение толщины тепловой изоляции
54
3.
Расчёт барометрического конденсатора
55
3.1
Определение расхода охлаждающей воды
55
3.2
Расчёт диаметра барометрического конденсатора
55
3.3
Расчёт высоты барометрической трубы
55
4.
Расчёт производительности вакуум-насоса
60
5.
Расчёт диаметров трубопроводов и подбор штуцеров
62
6.
Расчёт насоса для подачи исходной смеси
65
7.
Расчёт теплообменника-подогревателя
71
8.
Расчёт вспомогательного оборудования выпарной установки
77
8.1.
Расчёт конденсатоотводчиков
77
8.1.1
Расчёт конденсатоотводчиков для первого корпуса выпарной установки
77
8.1.2
Расчёт конденсатоотводчиков для второго корпуса выпарной установки
78
8.1.3
Расчёт конденсатоотводчиков для третьего корпуса выпарной установки
79
8.2
Расчёт ёмкостей
80
9.
Механические расчёты основных узлов и деталей выпарного аппарата
81
9.1
Расчёт толщины обечаек
81
9.2
Расчёт толщины днищ
83
9.3
Определение фланцевых соединений и крышек
85
9.4
Расчет аппарата на ветровую нагрузку
86
9.5
Расчёт опор аппарата
91
Заключение
95
Библиографический список
97
Приложения
98
Как видно, полезные разности
температур, рассчитанные во втором приближении
и найденные в третьем
Четвертое приближение
В связи с тем, что существенное изменение давлений по сравнению с рассчитанным в третьем приближении происходит только в первом и втором корпусах, где суммарные температурные потери незначительны, то в четвертом приближении принимаем такие же значения Δ’, Δ”, Δ’” для каждого корпуса, как в первом, втором и третьем приближениях. Полученные после перераспределения температур (давлений) параметры растворов и паров по корпусам представлены в таблице 13.
Температура кипения раствора определяется по формуле (в °С):
Температура вторичного пара определяется по формуле (в °С):
Таблица 13 Параметры растворов и паров по корпусам после перераспределения температур
Параметры |
Корпус | ||
1 |
2 |
3 | |
Производительность по испаряемой воде w, кг/с |
0,83 |
0,89 |
0,947 |
Концентрация растворов х, % |
7,9 |
12,24 |
30 |
Температура греющего пара в первый корпус tг1, |
143,5 |
131 |
112,1 |
Полезная разность температур Δtп, °С |
18,24 |
17,92 |
19,68 |
Температура кипения раствора tк, °С |
125,26 |
113,08 |
92,42 |
Температура вторичного пара tвп, °С |
123,52 |
109,78 |
81,8 |
Температура греющего пара tг, °С |
- |
122,52 |
108,78 |
Температура греющего пара определяется по формуле (в °С):
Рассчитаем тепловые нагрузки (в кВт):
Iвп1 = Iг2 = 2717 кДж/кг, Iвп2 = Iг3 = 2695 кДж/кг, Iвп3 = Iбк = 2623,4 кДж/кг.
Расчёт коэффициентов теплопередачи выполним описанным выше методом.
Рассчитаем α1 методом последовательных приближений. Физические свойства конденсата Na2SO4 при средней температуре плёнки сведены в таблице 14.
Таблица 14 Физические свойства конденсата при средней температуре плёнки
Параметр |
Корпус | ||
1 |
2 |
3 | |
Теплота конденсации греющего пара r, кДж/кг |
2137,5 |
2173 |
2224,4 |
Плотность конденсата при средней температуре плёнки ρж, кг/м3 |
924 |
935 |
950 |
Теплопроводность конденсата при средней температуре плёнки λж, Вт/(м∙К) |
0,685 |
0,686 |
0,685 |
Вязкость конденсата при средней температуре плёнки μж, Па∙с |
0,193 ∙ 10-3 |
0,212 ∙ 10-3 |
0,253 ∙ 10-3 |
Примем в первом приближении Δt1 = 2,0 град.
Вт/(м2∙К)
град
град
Для расчета коэффициента теплопередачи α2 физические свойства кипящих растворов Na2SO4 и их паров приведены в таблице 15.
Таблица 15 Физические свойства кипящих растворов Na2SO4 и их паров
Параметр |
Корпус | ||
1 |
2 |
3 | |
Теплопроводность раствора λ, Вт/(м∙К) |
0,344 |
0,352 |
0,378 |
Плотность раствора ρ, кг/м3 |
1071 |
1117 |
1328 |
Теплоёмкость раствора с, Дж/(кг∙К) |
3876 |
3750 |
3205 |
Вязкость раствора μ, Па∙с |
0,26 |
0,3 |
0,6 |
Поверхностное натяжение σ, Н/м |
0,0766 |
0,0778 |
0,0823 |
Теплота парообразования rв, Дж/кг |
2198∙ 103 |
2234∙ 103 |
2305∙ 103 |
|
Плотность пара ρп, кг/м3 |
1,243 |
0,8254 |
0,2996 |
Вт/(м2∙К)
Проверим правильность первого приближения по равенству удельных тепловых нагрузок:
Вт/м2
Вт/м2
Как видим, q’ ≠ q”. Для второго приближения примем Δt1 = 2,3 град, пренебрегая изменением физических свойств конденсата при изменении температуры, рассчитываем α1 по соотношению:
Вт/(м2∙К)
Тогда получим:
град
град
Вт/(м2∙К)
Вт/м2
Вт/м2
Как видим, q’ ≈ q”. Так как расхождение между тепловыми нагрузками не превышает 3%, на этом расчёт коэффициентов α1 и α2 заканчиваем и находим К1:
Вт/(м2∙К)
Далее рассчитываем коэффициент
теплопередачи для второго
Вт/(м2∙К)
град
град
Вт/(м2∙К)
Вт/м2
Вт/м2
Как видим, q’ ≠ q”. Для второго приближения примем Δt1 = 2,2 град.
Вт/(м2∙К)
Тогда получим:
град
град
Вт/(м2∙К)
Вт/м2
Вт/м2
Как видим, q’ ≈ q”. Так как расхождение между тепловыми нагрузками не превышает 3%, на этом расчёт коэффициентов α1 и α2 заканчиваем и находим К2:
Вт/(м2∙К)
Рассчитаем теперь коэффициент теплопередачи для третьего корпуса К3. Примем в первом приближении Δt1 = 2,0 град.
Вт/(м2∙К)
град
град
Вт/(м2∙К)
Вт/м2