Файл: Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине Процессы и аппараты химической технологии Ректификационная колонна.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 08.11.2023
Просмотров: 115
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
. 10-3 Па . с.
Наиболее близкую к ориентировочной поверхность теплопередачи имеет нормализованный аппарат с длиной труб L = 6 м, F = 52 м2. [7, с.51]
Действительное число Rе2 равно:
(Переходная область)
Теплоотдача в переходной области (2300 < Re < 10000) в прямых трубах и каналах определяется по формуле:
где Pr2 - критерий Прандтля для воды:
где с2= 4190
- средняя удельная теплоёмкость воды при 300С [21, рис. XI]
λ2 = 0,62
- коэффициент теплопроводности воды при 300С [21, рис. Х]
Определим коэффициент теплоотдачи к воде по формуле:
Определяем коэффициент теплоотдачи для пара, конденсирующегося на пучке вертикальных труб.
Расчёт осуществляем приближённо (без учёта влияния поперечных перегородок) по формуле:
где λ1= 0,14 - коэффициент теплопроводности этилацетата при температуре конденсации t = 93,8 0С; [2, рис. Х]
ρ1= 796
- плотность этилацетата при 93,8 0С; [7, табл. IV]
μ1 – вязкость этилацетата при t = 93,8 0C, μ1 = 0,21 . 10-3 Па . с [7, табл. IХ]
Тогда коэффициент теплоотдачи для пара, конденсирующегося на пучке вертикальных труб, будет равен:
Определим сумму термических сопротивлений стенки стальных труб и загрязнений со стороны воды и пара этилацетата:
Определим коэффициент теплопередачи:
Тогда требуемая поверхность теплопередачи:
Следовательно, поверхность F = 52 м2 подходит.
ж) определим гидравлическое сопротивление в трубном пространстве ∆ртр.
Расчёт ведём по формуле:
где ωтр – скорость в трубках конденсатора, которая определяется по формуле:
λ - коэффициент трения, определяемый по формуле:
где e =
- относительная шероховатость труб:
∆ - высота выступов шероховатостей (∆ = 0,2 мм).
ωтр. ш- скорость воды в штуцерах, определяемая по формуле:
где dш – диаметр условн [1]2}
9.2. Расчёт водяного холодильника кубового остатка
а) из теплового баланса тепловая нагрузка аппарата равна Q =
= Q3 =
Вт.
б) расход воды V2 = 0,016 м3/с.
где ρ2 – плотность воды при 30 °С, равная 995 кг/м3.
в) средняя разность температур будет равна:
Тепло отводится водой с начальной температурой
t2H = 20 °С. Температура воды на выходе из холодильника t2К = 40 °С. Тогда средняя температура воды в холодильнике t2 = 30 °С.
Температурная схема:
109,2→25
40←20
——————
∆tб = 69,2 ∆tм = 5
Так как
Средняя разность температур:
г) определим ориентировочное значение поверхности теплообмена:
Расчёт ведём по формуле:
Кор - коэффициент теплопередачи от жидкости к жидкости (для вынужденного движения).
В соответствии с табл. 2.1 (см. выше) примем Кор= 800
.
Наиболее близкое к заданному значению в соответствии с таблицей принимает холодильник с диаметром кожуха D = 600 мм диаметром труб d0 = 25 х 2 мм, числом ходов z = 1 и общим числом труб n = 257, L = 3 м, F = 61 м2.
[7, с 51]
9.3. Расчёт водяного холодильника дистиллята
а) тепловая нагрузка аппарата из теплового баланса равна Q = Q2 = =147330,45 Вт.
б) расход воды V2 = 0,0017 м3/с.
где ρ2 – плотность воды при 30 °С, равная 995 кг/м3.
в) определим среднюю разность температур:
Примем, что тепло отводится водой с начальной температурой t2H = 20 °С. Температура воды на выходе из холодильника t2К = 40 °С. Тогда средняя температура воды в холодильнике t2 = 30 °С.
Температурная схема:
93,8→25
40←20
——————
∆tб = 53,8 ∆tм = 5
Так как
Средняя разность температур:
г) определим ориентировочное значение поверхности теплообмена:
Расчёт ведём по формуле:
Кор - коэффициент теплопередачи от жидкости к жидкости (для свободного движения).
В соответствии с табл. 2.1 (см. выше) примем Кор= 140 ..
Наиболее близкое к заданному значению в соответствии с таблицей принимает холодильник с диаметром кожуха D = 400 мм диаметром труб d0 = 25 х 2 мм, числом ходов z = 1 и общим числом труб n = 111, L = 6 м, F = 52 м2. [7,51]
9.4. Расчёт куба-испарителя
а) тепловая нагрузка аппарата из теплового баланса равна Q = QК = =2592340,5 Вт.
б) расход греющего пара GГ.П. = 1,27кг/с.
в) определим среднюю разность температур:
∆tср = tп- tр
где tп – температура конденсации пара при рабс = 4
;
tр – температура кипения раствора при рабс= 1 .
∆tср = 142,9 – 77,15 = 65,75 °С.
г) определим ориентировочное значение поверхности теплообмена:
Расчёт ведём по формуле:
Кор - коэффициент теплопередачи от конденсирующегося водяного пара к кипящей жидкости.
В соответствии с табл. 2.1 (см. выше) примем Кор= 400 .
Наиболее близкое к заданному значению в соответствии с таблицей принимает испаритель с диаметром кожуха D = 600 мм диаметром труб d0 = 25 х 2 мм, числом ходов z = 1 и общим числом труб n = 257, L = 4 м, F = 81 м2. [8]
9.5. Расчёт подогревателя исходной смеси
а) тепловая нагрузка аппарата из теплового баланса равна Q = Q1 =
=1088399,5 Вт.
б) расход греющего пара GГ.П. = 1,27 кг/с.
в) определим среднюю разность температур:
Тепло подводится паром, имеющим давление рабс = 4
.
Температурная схема:
142,9→142,9
105,4←20
——————
∆tм = 37,5 ∆tб = 122,9
Так как
Средняя разность температур:
г) определим ориентировочное значение поверхности теплообмена:
Расчёт ведём по формуле:
Кор - коэффициент теплопередачи от конденсирующегося водяного пара к органической жидкости.
В соответствии с табл. 2.1 (см. выше) примем Кор= 150 .
Наиболее близкое к заданному значению в соответствии с таблицей принимает подогреватель с диаметром кожуха D = 600 мм диаметром труб d0 = 25 х 2 мм, числом ходов z = 1 и общим числом труб n = 257, L = 6 м, F = 121 м2.
Таблица 6
Таблица теплообменников.
Наиболее близкую к ориентировочной поверхность теплопередачи имеет нормализованный аппарат с длиной труб L = 6 м, F = 52 м2. [7, с.51]
Действительное число Rе2 равно:
(Переходная область)Теплоотдача в переходной области (2300 < Re < 10000) в прямых трубах и каналах определяется по формуле:
где Pr2 - критерий Прандтля для воды:
где с2= 4190
- средняя удельная теплоёмкость воды при 300С [21, рис. XI] λ2 = 0,62
- коэффициент теплопроводности воды при 300С [21, рис. Х] Определим коэффициент теплоотдачи к воде по формуле:
Определяем коэффициент теплоотдачи для пара, конденсирующегося на пучке вертикальных труб.
Расчёт осуществляем приближённо (без учёта влияния поперечных перегородок) по формуле: где λ1= 0,14
- коэффициент теплопроводности этилацетата при температуре конденсации t = 93,8 0С; [2, рис. Х]ρ1= 796
- плотность этилацетата при 93,8 0С; [7, табл. IV]μ1 – вязкость этилацетата при t = 93,8 0C, μ1 = 0,21 . 10-3 Па . с [7, табл. IХ]
Тогда коэффициент теплоотдачи для пара, конденсирующегося на пучке вертикальных труб, будет равен:
Определим сумму термических сопротивлений стенки стальных труб и загрязнений со стороны воды и пара этилацетата:
Определим коэффициент теплопередачи: Тогда требуемая поверхность теплопередачи:
Следовательно, поверхность F = 52 м2 подходит.
ж) определим гидравлическое сопротивление в трубном пространстве ∆ртр.
Расчёт ведём по формуле:
где ωтр – скорость в трубках конденсатора, которая определяется по формуле:
λ - коэффициент трения, определяемый по формуле:
где e =
- относительная шероховатость труб:∆ - высота выступов шероховатостей (∆ = 0,2 мм).
ωтр. ш- скорость воды в штуцерах, определяемая по формуле:
где dш – диаметр условн [1]2}
9.2. Расчёт водяного холодильника кубового остатка
а) из теплового баланса тепловая нагрузка аппарата равна Q =
= Q3 =
Вт.б) расход воды V2 = 0,016 м3/с.
где ρ2 – плотность воды при 30 °С, равная 995 кг/м3.
в) средняя разность температур будет равна:
Тепло отводится водой с начальной температурой
t2H = 20 °С. Температура воды на выходе из холодильника t2К = 40 °С. Тогда средняя температура воды в холодильнике t2 = 30 °С.
Температурная схема:
109,2→25
40←20
——————
∆tб = 69,2 ∆tм = 5
Так как
Средняя разность температур:
г) определим ориентировочное значение поверхности теплообмена:
Расчёт ведём по формуле:
Кор - коэффициент теплопередачи от жидкости к жидкости (для вынужденного движения).В соответствии с табл. 2.1 (см. выше) примем Кор= 800
. Наиболее близкое к заданному значению в соответствии с таблицей принимает холодильник с диаметром кожуха D = 600 мм диаметром труб d0 = 25 х 2 мм, числом ходов z = 1 и общим числом труб n = 257, L = 3 м, F = 61 м2.
[7, с 51]
9.3. Расчёт водяного холодильника дистиллята
а) тепловая нагрузка аппарата из теплового баланса равна Q = Q2 = =147330,45 Вт.
б) расход воды V2 = 0,0017 м3/с.
где ρ2 – плотность воды при 30 °С, равная 995 кг/м3.
в) определим среднюю разность температур:
Примем, что тепло отводится водой с начальной температурой t2H = 20 °С. Температура воды на выходе из холодильника t2К = 40 °С. Тогда средняя температура воды в холодильнике t2 = 30 °С.
Температурная схема:
93,8→25
40←20
——————
∆tб = 53,8 ∆tм = 5
Так как
Средняя разность температур:
г) определим ориентировочное значение поверхности теплообмена:
Расчёт ведём по формуле:
Кор - коэффициент теплопередачи от жидкости к жидкости (для свободного движения).
В соответствии с табл. 2.1 (см. выше) примем Кор= 140
.. Наиболее близкое к заданному значению в соответствии с таблицей принимает холодильник с диаметром кожуха D = 400 мм диаметром труб d0 = 25 х 2 мм, числом ходов z = 1 и общим числом труб n = 111, L = 6 м, F = 52 м2. [7,51]
9.4. Расчёт куба-испарителя
а) тепловая нагрузка аппарата из теплового баланса равна Q = QК = =2592340,5 Вт.
б) расход греющего пара GГ.П. = 1,27кг/с.
в) определим среднюю разность температур:
∆tср = tп- tр
где tп – температура конденсации пара при рабс = 4
;tр – температура кипения раствора при рабс= 1
.∆tср = 142,9 – 77,15 = 65,75 °С.
г) определим ориентировочное значение поверхности теплообмена:
Расчёт ведём по формуле:
Кор - коэффициент теплопередачи от конденсирующегося водяного пара к кипящей жидкости.
В соответствии с табл. 2.1 (см. выше) примем Кор= 400
. Наиболее близкое к заданному значению в соответствии с таблицей принимает испаритель с диаметром кожуха D = 600 мм диаметром труб d0 = 25 х 2 мм, числом ходов z = 1 и общим числом труб n = 257, L = 4 м, F = 81 м2. [8]9.5. Расчёт подогревателя исходной смеси
а) тепловая нагрузка аппарата из теплового баланса равна Q = Q1 =
=1088399,5 Вт.
б) расход греющего пара GГ.П. = 1,27 кг/с.
в) определим среднюю разность температур:
Тепло подводится паром, имеющим давление рабс = 4
.
Температурная схема:
142,9→142,9
105,4←20
——————
∆tм = 37,5 ∆tб = 122,9
Так как
Средняя разность температур:
г) определим ориентировочное значение поверхности теплообмена:
Расчёт ведём по формуле:
Кор - коэффициент теплопередачи от конденсирующегося водяного пара к органической жидкости.
В соответствии с табл. 2.1 (см. выше) примем Кор= 150
. Наиболее близкое к заданному значению в соответствии с таблицей принимает подогреватель с диаметром кожуха D = 600 мм диаметром труб d0 = 25 х 2 мм, числом ходов z = 1 и общим числом труб n = 257, L = 6 м, F = 121 м2.Таблица 6
Таблица теплообменников.| Аппарат | Диаметр кожуха, D, мм | Диаметр труб, d0 , мм | Число ходов, z | Общее число труб, n | Длина трубок, L, м | Поверхность теплообмена, F, м2 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Дефлегматор | 400 | 25 х 2 | 1 | 111 | 6 | 52 |
| Водяной холодильник кубового остатка | 600 | 25 х 2 | 1 | 257 | 3 | 61 |
| Водяной холодильник дистиллята | 400 | 25 х 2 | 1 | 111 | 6 | 52 |
| Куб-испаритель | 600 | 25 х 2 | 1 | 257 | 4 | 81 |
| Подогреватель исходной смеси | 600 | 25 х 2 | 1 | 257 | 6 | 121 |