Файл: Курсовой проект по пахт разработка конструкции и расчет теплообменного аппарата для охлаждения и конденсации газового потока состава 25 H.docx

Рисунок 9 – Технологическая схема кожухотрубного конденсатора типа КНВ

разованию отложений на стенках труб – водный раствор хлорида кальция, поскольку содержащиеся растворимые соли, образуют накипь при нагревании до температуры, близкой к кипению воды. В таком случае облегчается удаление отложений со стенок труб путем механической очистки.

В межтрубное пространство следует направить газовый поток, подлежащий охлаждению. При этом тепло, которое прибывает с входящим газовым потоком, частично (в размере около 10 %) рассеивается в окружающую среду через стенки кожуха. Таким образом охлаждение и конденсация будут происходить как на стенках трубок, так и на стенках кожуха; поэтому необходимо отводить тепла на 10% меньше расчётного количества, следовательно, требуется меньше объёма холодного теплоносителя на охлаждение.

2.2 Материальный расчет

По заданию объемный расход газового потока V_г.п= 205 м ³ /ч; массовое соотношение компонентов ω, %:

= 70%,

= 25%, ω_воздух= 5%.

Учитывая процентное содержание веществ в нем, найдем среднюю плотность газового потока с учетом плотности участвующих веществ (

= 0,826 кг/ м³;

= 4,86 кг/ м³;

= 0,946 кг/ м³):

кг/м³

тогда массовый расход газового потока равен:

G_г.п.= V_г.п ·

= 205 ·

= 749,44 кг/ч

массовый расход по каждому веществу:

= G_г.п·

= 749,44 · 0,7 = 524,61 кг/ч;

= G_г.п ·

= 749,44 · 0,25 = 187,36 кг/ч;

G_воздух= G_г.п ·

= 749,44 · 0,05 = 37,47 кг/ч.

По заданию степень конденсации веществ составляет: для воды 95%, для спирта 99,5%. Таким образом, количество жидкости, полученное на выходе, составит:

· 0,995 = 524,61·0,995 = 521,98 кг/ч.

· 0,95 = 187,36·0,95 = 177,99 кг/ч;

Массовые потоки газообразных веществ на выходе из аппарата составят:

–

= 187,36 – 177,99 = 9,37 кг/ч

–= 524,61 – 521,98 = 2,62 кг/ч

= 37,47 кг/ч;

Таблица 1 – Материальный баланс

Приход						Расход
№ п/п	Статья		G, кг/час		%		№ п/п		Статья		G, кг/час		%
1	Исходный газовый поток, в том числе					1		несконденсированные газы, в том числе
	С₂Н₅ОН		524,61	70				Воздух		37,47		5,00
	H₂O		187,36	25				H₂O		9,37		1,25
	Воздух		37,47	5				С₂Н₅ОН		2,62		0,35
						2		Жидкости, в том числе
								С₂Н₅ОН		521,98		69,65
								H₂O		177,99		23,75
Итого		749,44		100		Итого					749,44		100

Производительность входящего газового потока равна 749,44 кг/ч. Производительность входящего газового потока по компонентам:

поток водяного пара – 187,36 кг/ч; поток спирта – 524,61 кг/ч; поток воздуха – 37,47 кг/ч.

Производительность исходящего газового потока по компонентам:

поток водяного пара – 9,37 кг/ч, поток спирта – 2,62 кг/ч, поток воздуха – 37,47 кг/ч.

Производительность исходящего потока жидкостей по компонентам: поток воды – 521,98 кг/ч, поток спирта – 177,99 кг/ч,

2.3 Тепловой расчет

Теплота входящего потока веществ определяется теплотой входящего газового потока и теплотой конденсации веществ:

,

где

– теплота, подводимая парами воды в аппарат, кДж/ч;

– теплота, подводимая парами этилового спирта в аппарат, кДж/ч;

– теплота, подводимая воздухом в аппарат, кДж/ч;

– теплота, поступающая за счет конденсации паров воды, кДж/ч;

– теплота, поступающая за счет конденсации паров этилового спирта, кДж/ч;

Таблица 2 – Удельная теплоёмкость входящих веществ при t_вх и t_вых.

Вещество	С_р при 110 ℃, кДж/кг∙К	С_р при 8℃ (газы), кДж/кг∙К	С_р при 8℃ (жидкости), кДж/кг∙К
H₂O	4,216	1,869	4,196
С₂Н₅ОН	3,662	2,473	2,32
Воздух	1,009	1,005	1,005

Таблица 3 – Удельная теплота испарения

Компоненты	ΔH_ф.п.i, кДж/кг
H₂O	2300
С₂Н₅ОН	837

Теплота, подводимая газовыми потоками в аппарат, рассчитывается по формуле:

Q_i= G_i· С_i· t_вх , (1)

где G_i – массовый расход входящих веществ, (таблица1), кг/ч

С_i– удельная теплоемкость веществ, (таблица 2), кДж/кг·К;

t_в_х – температура входного потока, К.

Таким образом:

· t_вх =187,36·1,869·383 = 302535,03 кДж/ч;

· t_вх =524,61·2,473·383 = 375528,7 кДж/ч;

= G_Воздух · С_Воздух· t_вх = 37,47·1,005·383 = 60219,97 кДж/ч.

Теплота конденсации паров определена по формуле:

Q_кондi= ΔH _ф.п.i · G_i , (2)

где Q_кондi – теплота конденсации паров, кДж;

ΔH_ф.п.i – удельная теплота фазового перехода (таблица 3) кДж/кг;

G_i – массовый расход пара, перешедшего в жидкую фазу (таблица 1), кг/ч.

Таким образом:

2300·177,99 = 409381,05 кДж/ч;

837·521,98 = 436900,83 кДж/ч;

=302535,03+375528,07+60219,97+409381,05+436900,83=

= 1584564,96 кДж/ч.

Теплота исходящего потока веществ, которая определяется теплотой газового и жидкостного потоков, исходящих из аппарата: