Курсовая работа - Расчет теплообменного аппарата, испаритель (раб. среда бензол-вода) - файл n1.docx

Курсовая работа - Расчет теплообменного аппарата, испаритель (раб. среда бензол-вода)
скачать (101.4 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.docx102kb.08.07.2012 15:39скачать

n1.docx

Задание:

В трубном пространстве кипятильника при атмосферном давлении испаряется G, кг/ч рабочей среды. Насыщенный водяной пар конденсируется в межтрубном пространстве на наружной поверхности труб при абсолютном давлении Р, Па. Определить необходимую поверхность теплопередачи и расход греющего пара. Подобрать нормализованный теплообменный аппарат.

  1. Рабочая среда – бензол

  2. Согласно вариантам из таблицы 1

Таблица 1 – Известные данные

G∙10-3, кг/ч

Р∙10-5, Па

7.0

1.6



  1. Согласно справочным данным [ 1]

Таблица 2 –Физические свойства насыщенного водяного пара

Т1,

0С

µ1,

Па∙с

?1,

кг/м3

r1,

Дж/кг

?1,

Вт/(м∙К)

Р,

кгс/см2

113.2

0.000245

0.898

2227000

0.65

1.63


Таблица 3 – Физические свойства бензола

Т2,

0С

µ2,

Па∙с

?2,

кг/м3

r2,

Дж/кг

?2,

Вт/(м∙К)

С2,

Дж/(кг∙К)

?2∙103,

Н/м

G,

кг/c

80.2

0.000316

815

393850

0.174

1969.3

21.3

1.94



Содержание

Введение 4

  1. Технологический расчёт оборудования 5

1.1 Приближённый расчёт 5

1.2 Уточнённый расчёт 6

  1. Выбор теплообменного аппарата 10

Заключение 12

Список использованной литературы 13

Введение

Кожухотрубчатые теплообменные аппараты могут использоваться в качестве теплообменников, холодильников, испарителей и конденсаторов. Теплообменники предназначены для нагрева и охлаждения. [2]

В зависимости от способа передачи тепла различают две основные группы теплообменников:

  1. Поверхностные теплообменники, в которых перенос тепла между обменивающимися теплом средами происходит через разделяющую их поверхность теплообмена.

  2. Теплообменники смешения, в которых тепло передается от одной среды к другой при их непосредственном соприкосновении.

В химической технологии применяются теплообменники, изготовленные из самых различных металлов (углеродистых и легированных сталей, меди, титана, тантала и др.), а также из неметаллических материалов, например графита, тефлона и др. Выбор материала диктуется в основном его коррозионной стойкостью и теплопроводностью, причем конструкция теплообменного аппарата существенно зависит от свойств выбранного материала.

Конструкции теплообменников должны отличаться простотой, удобством монтажа и ремонта. В ряде случаев конструкция теплообменника должна обеспечивать возможно меньшее загрязнение поверхности теплообмена и быть легко доступной для осмотра и очистки.[3]



  1. Технологический расчёт оборудования

    1. Приближенный расчёт испарителя

Тепловую нагрузку рассчитаем по формуле (1)

, (1)

где D – расход рабочей среды, ;

r2 – теплота парообразования бензола, .
Расход греющего пара вычислим по формуле (2)

(2)

где r1 – теплота конденсации насыщенного водяного пара, .
Среднюю разность температур найдём по формуле (3)

?Tср=T1 – T2 , (3)

где Т1 – температура конденсации насыщенного водяного пара, 0С;

Т2 – температура кипения бензола, 0С.

?Tср=113.2 – 80.2= 330С

В соответствии с табличными данными примем ориентировочное значение коэффициента теплопередачи [2]

Кор= 500 Вт/(м2∙К)

Тогда ориентировочное значение требуемой поверхности теплообмена рассчитаем по формуле (4)

В соответствии со справочными данными, поверхность, близкую к ориентировочной, может иметь испаритель: [2]

    1. Уточнённый расчёт испарителя

Коэффициент теплопередачи от пара, конденсирующегося на наружной поверхности, определяется по формуле (5)
где - коэффициент теплопроводности насыщенного водяного

пара,

?1- плотность насыщенного пара, ;

µ1 - динамическая вязкость водяного насыщенного пара, Па∙с;

q - тепловая нагрузка,

H – высота трубы, м.

Коэффициент теплопередачи к кипящей в трубах жидкости определяется по формуле (6)
где коэффициент теплопроводности бензола,

?2- плотность бензола, ;

?п – плотность паров над кипящей жидкостью, ;

?п0 – плотность паров при атмосферном давлении, ;

?2 – поверхностное натяжение, ;

r2 – теплота парообразования бензола, ;

С2 – теплоёмкость бензола,

µ1 - динамическая вязкость бензола, Па∙с.

Из основного уравнения теплопередачи (7) и уравнения для коэффициента теплопередачи (8) следует уравнение (9)

q= (T1 – T2)∙F = ?Tср∙F (7)

где – толщина трубы, м.

Ориентировочное значение удельной тепловой нагрузки рассчитаем по формуле (10)

Коэффициент А определим по формуле (11)

Коэффициент В вычислим по формуле (12)


Сумму термических сопротивлений стенки и загрязнений найдём по формуле (13)
где ?ст – толщина стальной трубы, м;

rз – теплопроводность загрязнения стенок,

?ст – коэффициент теплопроводности стали,
Подставляя в уравнение (9) формулы (5) и (6) получим уравнение относительно неизвестного удельного теплового потока (14)

Примем значение q2=40000. Тогда получим значение F(q2)
Значение q3 рассчитаем по формуле (15)

Следовательно, получим значение
Тогда поверхность теплообмена вычислим по формуле (16)

2 Выбор теплообменного аппарата

Используя каталог теплообменных аппаратов, был выбран теплообменный аппарат – испаритель типа ИП [4]

d:\учёба\пахп\img_64_14.jpg

1 — кожух испарителя;

2— пучок трубный U-образный;

3 — стяжка;

4 — решетка трубная;

5 — крышка распределительной камеры;

6 — опора;

Ду 200 мм — для монтажа пучка;

Ду 40 мм — для регулятора уровня;

Ду4 — выход остатка продукта;

Ду 50 — дренаж; Ду3 — вход жидкого продукта;

Ду2 — выход пара или жидкости;

Ду2 — вход пара или жидкости;

Ду 15 мм — для манометра;

Ду1 — выход паров продукта;

Ду 80 мм — для предохранительного клапана;

Ду50 мм — для указателя уровня.

Рисунок 1 – Испаритель типа ИП
Заключение

В рамках данной курсовой работы осуществилось ознакомление с устройством кожухотрубчатых теплообменных аппаратов, способами передачи тепла от нагретых тел и поверхностей, методами расчёта теплообменного оборудования. Также был проведён расчёт индивидуального теплообменника, рассчитана поверхность теплообмена и выбран по каталогу соответствующий теплообменный аппарат.

Список использованной литературы

  1. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии / Под ред. П.Г. Романкова – 10-ое издание, перераб. и доп. – Л.: Химия, 1987. – 576 с.

  2. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию / Г.С. Борисов, В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский и др. Под ред. Ю.И. Дытнерского, 2-ое издание, перераб. и доп. - М.: Химия, 1991. - 496 с.

  3. А.Г. Касаткин. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1971. - 784 с.

  4. Каталог выпускаемого оборудования ОАО «УТС-Туймазыхиммаш». – 2-е изд., перераб. и доп. – Туймазы, 2002.



Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации