Гидравлическое сопротивление аппарата для бутанола

 

.

 

Скорость бензола в штуцере:

 

w_1шт = G₁/(0,785d_шт²r₁) = 5,55/(0,785×0,1²×868) = 0,81 м/с.

 

Коэффициент трения:

l₁ = 856/Re^0,25 = 0,856/49862^0,25 = 0,057.

DР₁ = 0,057×16,7×(0,88)²×868/(2×0,0235) + 1,5×0,81²×842 = 14443 Па.

 

Требуемый напор насоса

 

H₁ = DP₁ / (r₁g) + h

 

где h - геометрическая высота подъема жидкости и потери напора в подводящем трубопроводе. Принимаем h = 3 м.

H₁ = 14443/(868×9,8) + 3 = 4,7 м.

Объемный секундный расход раствора:

 

Q₁ = G₁ / r₁ = 5,55/868 = 0,0064 м³/с.

По объемному расходу и напору выбираем центробежный насос Х45/21. Данный насос имеет следующие технические характеристики: Объёмный расход: 1,25∙10^-2м³/с; напор: 13,5 м ст. ж.; обороты: 48,3 с^-1; КПД: 0,88; тип двигателя: АО2-51-2; мощность 10 кВт [4 c. 38].

 

Гидравлическое сопротивление для воды

 

Скорость раствора в штуцере:

 

w_2шт = G₂/(0,785d_шт²₂) = 10,308/(0,7850,1²995) = 1,32 м/с.

 

Коэффициент трения

l₂ = 0,856/Re^0,25 = 0,856/41348^0,25 = 0,06

DP₂ = 0,06×16,7×(1,44)²×995/(2×0,0235) + 1,5×(1,32)²×995 = 47784 Па

 

H₁ = DP₁ / (r₁g) + h

 

Требуемый напор насоса

 

Н₂ = 47784/(995×9,8) + 3= 7,9 м.

Объемный секундный расход воды:

 

Q₂ = G₂ / r₂ = 10,308/995 = 0,01 м³/с.

 

По объемному расходу и напору выбираем центробежный насос Х45/21. Данный насос имеет следующие технические характеристики: Объёмный расход: 1,25∙10^-2м³/с; напор: 13,5 м ст. ж.; обороты: 48,3 с^-1; КПД: 0,88; тип двигателя: АО2-51-2; мощность 10 кВт [4 c. 38].

 

Расчет тепловой изоляции

 

Принимаем температуру наружной поверхности стенки t_ст.в = 40°С, температуру окружающего воздуха t_в = 18°С, тогда толщина стекловолокнистой изоляции:

 

,

 

где l_из = 0,09 Вт/м×К - коэффициент теплопроводности теплоизоляционного материала,

a_в - коэффициент теплоотдачи от наружной стенки корпуса в окружающую среду

_в = 8,4+0,06Dt_в = 8,4+0,06×22 = 9,72 Вт/м²×К,

где Dt_в = t_ст.в - t_в = 40 - 18 = 22 °С.

_из = 0,09 (110-40)/[9,72 (40 - 18) = 0,029 м.

Принимаем толщину тепловой изоляции 30 мм.

 

Поверочный расчет теплообменника

 

Поверочный расчет теплообменника с известной поверхностью теплопередачи заключается в определении конечных температур теплоносителей при их начальных значениях. Необходимость в таком расчете возникает в результате проектного расчета, когда был выбран нормализованный аппарат со значительным запасом поверхности. Поверочные расчеты также могут понадобиться с целью выявления возможностей имеющегося аппарата при переходе к непроектным режимам работы.

В принятом варианте оптимально подобранный теплообменник имеет нормализованное значение поверхности F=20,0 м². Определим конечные температуры теплоносителей при неизменном коэффициенте теплопередачи К = 700 Вт/(м² К).

Определим число единиц переноса

 

N₁ = KF/G₁c₁ = 700∙20/5,55∙1,826∙10³ = 1,38

N₂ = KF/G₂c₂ = 700∙20/10,308∙4,178∙10³ = 0,325

R = G₂c₂/G₁c₁ = (t_1н-t_1к)/(t_2к-t_2н) = 10,308∙4,178∙10³/5,55∙1826 = (110 - 25)/(38 - 18) = 4,25

 

Эффективность теплопередачи

 

 

Конечная температура холодного и горячего теплоносителей

 

t_2к = t_2н + E₂∙(t_1н-t_2н) = 18 + 0,24∙(110 - 18) = 40,08⁰С

t_1к = t_1н - E₁∙(t_1н-t_2н) = 110 - 0,58∙(110 - 18) = 56,64⁰С

 

Таким образом полученная температура не сильно отличается от заданной. Расчет верен.

 

Заключение

 

Целью данного курсового проекта являлся расчет теплообменника типа спиральный для охлаждения бензола водой. В рамках проекта были произведены следующие расчеты: нахождения и описание технологической схемы с использованием данного теплообменника, расчет и выбор наиболее оптимального варианта аппарата (теплообменника), а также графическое изображение технологической схемы и самого аппарата. В конечном итоге был получен следующий результат: теплообменник типа спиральный с поверхностью теплообмена 40,0 м², из коррозионностойкой стали 12Х18Н10Т.

 

 

Список литературы

 

1. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курс процессов и аппаратов. Л.:Химия, 1987, 576 с.

2. Иоффе И.Л. Проектирование процессов и аппаратов химической технологии: Учебник для техникумов. - Л.: Химия, 1991. - 352 с.

3. Плановский А.Н., Процессы и аппараты химической технологии.-М.: Химия, 1962, 846 с.

4. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. Пособие по курсовому проектированию. М.: Химия, 1991. - 496 с.

5. Спиральные теплообменники ГОСТ 12067-80

6. Тимонин А.С. Основы конструирования и расчета химико-технологического и природоохранного оборудования. Том 2.-Калуга: Издательство Н. Бочкаревой, 2002. - 1025 с.

⇐ Предыдущая123

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: