Файл: Расчет емкостного реактора с турбинной мешалкой.docx

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

«Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина»

Факультет инженерно-физический

Кафедра «Энергетика теплотехнологий и газоснабжение»

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу по дисциплине:

«Проектирование и эксплуатация термовлажностных и низкотемпературных теплотехнологических установок»
обучающемуся группы 4-13 Сеньковой Елизавете Леонидовне
1 Тема работы: тепловой расчет емкостного реактора с турбинной мешалкой

2 Исходные данные для выполнения проекта:

2.1. Нагреваемый раствор –

2.2. Объем нагреваемого раствора – 2,0

2.3. Греющий агент – насыщенный водяной пар с давлением 0,25 МПа

2.4. Начальная температура раствора – 18°С

2.5. Конечная температура раствора – 70°С

3 Объект расчета: емкостной аппарат с турбинной мешалкой

4 Задание:

Объём расчетной части

4.1. Выполнить тепловой расчет аппарата

4.2. Подобрать оптимальные конструктивные элементы аппарата
Объем графической части

4.8. Эскиз чертежа общего вида аппарата с разработкой спецификации

Задание принял к исполнению	___________________ (подпись)	Сенькова Е.Л.
Руководитель от университета	___________________ (подпись)	Гусев Е.В.

---

Аннотация
В данной расчетно-пояснительной записке рассмотрены основные положения теплообмена в реакторных аппаратах с рубашками и представлена технологическая схема потоков теплоносителей.

Приведены тепловой, конструктивный и гидравлический расчеты теплообменного реактора с рубашкой и турбинной мешалкой. Произведен выбор вспомогательного оборудования и расчет тепловой изоляции.
Кол-во: стр. 21, рис. 4, табл. 1, источников литературы 6

Оглавление

1. 
   
   

Введение

Нагревание является одним из наиболее распространенных процес­сов химической технологии. Нагревание необходимо для ускорения мно­гих химических реакций, а также для выпаривания, перегонки, сушки и других процессов.

Тепловая энергия для проведения технологических процессов может быть получена различными способами и от различных источников.

Прямыми источниками тепла являются:

- дымовые газы; - электрический ток.

В качестве промежуточных теплоносителей, воспринимающих тепло от указанных источников тепла и передающих его нагреваемому веще­ству, применяют:

- водяной пар или горячую воду;

- минеральные масла;

- специальные теплоносители: перегретую воду, высококипящие жидкости и их пары, расплавленные неорганические соли и их смеси, некоторые углеводороды и металлы (в жидком состоянии).

Кроме того, для нагревания может быть использовано тепло отходя­щих газов и жидкостей, обладающих относительно высокой температурой.

Важнейшими условиями, от которых зависит выбор теплоносителя, являются:

- температура нагрева и возможность ее регулирования;

- упругость пара и термическая устойчивость теплоносителя;

---

- токсичность и химическая активность теплоносителя;

- безопасность нагревания;

- стоимость и доступность теплоносителя.

Применяемые теплоносители и методы обогрева имеют специфи­ческие преимущества и недостатки. Поэтому в каждом отдельном случае необходимо выбирать метод нагревания, исходя из условий производ­ственного процесса и сравнительной стоимости обогрева. Краткая харак­теристика различных способов нагревания приводится ниже.

Нагревание насыщенным водяным паром широко применяется в химической технологии.

При таком нагревании можно точно регулировать температуру нагрева путем изменения давления пара; вследствие хорошей теплоотдачи от насыщенного пара аппараты могут иметь значительно меньшие поверхности нагрева, чем при нагре­вании, например, дымовыми газами. Паровые нагревательные устрой­ства при использовании тепла конденсата работают при очень высо­ком к. п. д.. Однако, применяя в качестве теплоносителя водяной пар, труд­но получить высокую температуру нагрева, так как для этого требуется резко увеличить давление пара. Так, например, для достижения температуры 350°С потребовалось бы поднять давление пара до 180 ат; максимальная температура насыщенного водяного пара равна 374°С (кри­тическая температура). Поэтому нагревание водяным паром ведут обычно до температур не более 180°С.

Нагревание горячей водой применяют значительно реже, чем водяным паром, хотя по своим теплотехническим свойствам вода почти не отличается от пара. Ограниченное использование воды объясняется тем, что для нагрева необходимы пар или дымовые газы, причем горячая вода должна иметь более высокую начальную темпера­туру, чем пар, так как она охлаждается в процессе нагревания, а пар отдает скрытую теплоту конденсации при постоянной температуре. При­меняют главным образом отработанную горячую воду или паровой конденсат.

Для нагревания и охлаждения жидких сред применяются теплообменники разнообразных конструкций.
ТЕПЛООБМЕННИКИ С РУБАШКАМИ

Эти аппараты имеют цилиндрические, сферические или пло­ские двойные стенки — водяные или паровые рубашки, через ко­торые происходит теплообмен.

Рассматриваемые теплообменники характеризуются низкими коэффициентами теплопередачи, обусловленными малой скоро­стью движения жидкого теплоносителя в сечении водяной рубаш­ки и малыми значениями а со стороны продукта. Более целесо­образен паровой обогрев, при котором коэффициент теплоотдачи  не зависит от скорости движения пара в сечении паровой ру­башки и достигает нескольких тысяч

---

ккал/(м² • ч • град).

В рубашечных теплообменниках обычно устраивают мешал­ки для интенсификации теплообмена со стороны обрабатываемо­го продукта. Эти аппараты применяются в основном для периоди­ческого нагревания или охлаждения.

Аппараты с рубашками.

Двойные стенки, или рубашки, ши­роко используются для обогрева реакционных аппаратов, особенно в тех случаях, когда внутри аппарата нельзя установить змеевики (например, в аппарате со скребущей мешалкой и др.).

Высота рубашки должна быть не менее высоты уровня жидкости в аппарате. Рубашки приваривают к стенкам аппарата, а также крепят на болтах к фланцу корпуса или крышке аппарата.

Для более равномерного обогрева аппаратов диаметром более 1 м пар вводят в рубашку с двух сторон.

Обычно рубашки применяют для нагревания паром давлением не более 5 ати. Превышение этого предела приводит к чрезмерному утол­щению стенок рубашки и аппарата; поверхность рубашек, как правило, не превышает 10 м².

Схема устройства паровой рубашки показана на рис. 1.



Рис. 1. Схема устройства емкостного аппарата с паровой рубашкой:

1 - корпус аппарата; 2 - рубашка; 3 – мешалка.
Рубашка 2 укреплена снаружи корпуса 1 аппарата; между внутрен­ней поверхностью рубашки и наружной поверхностью корпуса аппарата образуется герметически замкнутое пространство, в которое при нагре­вании через соответствующие штуцеры вводится водяной пар и отводится конденсат.

I. Тепловой расчет аппарата

1.1. Определение объема аппарата



где ϕзап=0,4-0,6 – коэффициент заполнения аппарата с пенообразованием раствора, [1] с.188.

1.2.Выбор аппарата

Выбираем емкостной аппарат-реактор объемом: , [1] т.7.3 с.193 Основные параметры аппарата: [1] т.7.3 с.193

- поверхность теплообмена
- диаметра вала мешалки в зоне сальникового уплотнения

---

- внутренний диаметр аппарата = 1,6 м;

- внутренний диаметр рубашки м;

- толщина стенки корпуса S = 0,016м;

- толщина стенки рубашки 0,008 м;

- высота от днища рубашки до фланцевого соединения Н =1,79м;

- высота от фланцевого соединения до штуцера ввода пара Н4 = 0,4 м;

- высота теплообменной части аппарата

где - высота от штуцера ввода пара до верхнего края рубашки;

Высота жидкости в аппарате:



1.3. Параметры насыщенного водяного пара

При давлении Р=0,25МПа

- температура насыщенного водяного пара

, [2] т. LVII с.550;

- удельная теплота парообразования

кDж/кг;
- плотность пара

.

1.4. Средняя разность температур

---