Файл: Расчет и проектирование установки для абсорбции аммиака.docx

Определяем среднюю разницу температур теплоносителей ∆t_ср. Для этого выбираем движение теплоносителей по противотоку, так как оба теплоносителя меняют температуру, не меняют агрегатного состояния и при этом достигается большая величина средней движущей силы ∆t_ср.Схема движения теплоносителей:

73˚С 30˚С

20 ˚С 15˚С

Найдем разницу температур на концах теплообменника по формулам [8]:

(5.4)

(5.5)
где ∆t_б и ∆t_м – разницы температур на, концах теплообменника ˚С;

t_1н и t_1к – начальная и конечная температуры поглотителя,˚С;

t_2н и t_2к – начальная и конечная температуры захоложенной воды,˚С.





Находим отношение



Так как 0,25<2, то среднюю движущую силу определяем по формуле :

(5.6)



Определяем ориентировочную поверхность теплообменника по формуле :

(5.7)

где К_ор – ориентировочное значение коэффициента теплопередачи, Вт/м²∙К.

Принимаем минимальное значение коэффициента теплопередачи, К_ор=800 Вт/м²∙К.



Из табл. 2.3 [2] выбираем стандартный теплообменник с небольшим запасом (10-25%) запасом поверхности.

Характеристики теплообменника:

Поверхность теплообмена F=301

-D кожуха – 1200 мм;

-Число ходов Z=6;

-Общее число труб n=956;

-Длина труб L=4 м;

-d труб – 25х2.

Расхождение между выбранной и ориентировочной поверхностью теплопередачи составляет:

---

5.1.2 Гидравлический расчёт

Гидравлическое сопротивление трубного пространства определяем по формуле :

, (5.8)

где _тр – скорость движения воды в трубном пространстве, м/с;

_тр.ш – скорость движения теплоносителя в штуцерах, м/с;

λ – коэффициент трения;

L – длина труб, м. По [4] L=4 м;

z– число ходов по трубам. По [4] z=6;

d – внутренний диаметр труб, м. По [4] d=0,021м;

ρ_тр – плотность воды при средней температуре (51,5^◦С), ρ=987,365 м³/кг.

Скорость движения воды в трубном пространстве определяем по формуле [4]:

(5.9)

где d – внутренний диаметр труб, м. По [4] d=0,016 м;

n – общее число труб. По [4] n=956.



Скорость движения воды в штуцерах определяем по формуле [4]:

(5.10)

где d_ш.тр – диаметр штуцеров в распределительной камере, м, d_ш.тр=0,150 м.


Относительная шероховатость труб определяется по формуле [4]:

(5.11)

где ∆ – высота выступов шероховатостей, мм, ∆=0,2 мм;

d – внутренний диаметр труб, м, d_тр=21мм.



Критерий Рейнольдса находим по формуле :

(5.12)

где μ – вязкость воды при средней температуре (51,5^◦С), Па∙с,

μ=0,000535 Па∙с.



Коэффициент трения находим по формуле :

(5.13)



Гидравлическое сопротивление трубного пространства:

---

---

5.2. Расчёт и подбор насоса

Подобрать насос для перекачивания поглотителя при температуре 73С из емкости в аппарат, работающий под давлением 0,11 МПа. Геометрическая высота подъёма воды Н_г=17,37 м. Процесс осуществляется в соответствии со следующей монтажной схемой (см. рис. 5.3).



А – абсорбер; Т- кожухотрубчатый теплообменник; Н- насос; Е – ёмкость поглотителя; Вр – вентиль регулирующий; Вз- вентиль запорный.

Рисунок 5.1– Монтажная схема насоса

5.2.1 Выбор трубопровода для всасывающей и нагнетательной линии.

Расход поглотителя , учитывая, что плотность воды при 73 С равна 976,07 , то объемный расход поглотителя

Для всасывающего и нагнетательного трубопровода примем одинаковую скорость течения воды, равную 2 м/с. Тогда диаметр равен:

(5.14)



Выбираем стальную трубу наружным диаметром 110 мм, толщиной стенки 4,2 мм. Фактическая скорость воды в трубе рассчитывается по формуле:

(5.15)

Откуда



Примем, что коррозия трубопровода незначительна.

Число Рейнольдса

, (5.16)

Где  = при 73С для воды



т.е. режим течения турбулентный. Примем абсолютную шероховатость равной Δ=2·10^-4 м. Тогда

---

(5.17)



Далее получим:



.

Таким образом, в трубопроводе имеет место автомодельная зона, и расчет коэффициента трения  следует проводить по формуле

(5.18)



Определим сумму коэффициентов местных сопротивлений.

Для всасывающей линии:

1) ₁=0,5– вход в трубу (принимаем с острыми краями).

2) – нормальный вентиль

3) отводы: коэффициент А=1, коэффициент В-=0,09

Тогда коэффициент местных сопротивлений для всасывающей линии будет равен

Потерянный напор во всасывающей линии находим по формуле:

(5.19)

Тогда получим



Для нагнетательной линии:

1. 
   А=1,17, B=0,09, отводим под углом 120 ̊;
   
2. 
   отводим под углом 90 ̊;
   
3. 
   нормальный вентиль;
   
4. 
   - выход из трубы;
   

Сумма коэффициентов местных сопротивлений в нагнетательной линии:



Потерянный напор в нагнетательной линии рассчитывается по формуле (5.19), получим



Общие потери напора

5.2.2. Выбор насоса

Находим потребный набор насоса по формуле:

, (5.20)

где p₁ – давление в аппарате, из которого перекачивается жидкость;

p₂ – давление в аппарате, в который перекачивается жидкость;

H_Г – геометрическая высота подъема жидкости;

h_п – суммарные потери напора во всасывающей и нагнетательной линиях.

---