проект 3х корпусной выпарной установки

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
1 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА
2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА
3 РАСЧЕТ И ВЫБОР ОСНОВНОГО АППАРАТА
4 РАСЧЕТ И ВЫБОР ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
4.1 Расчет обечайки
4.2 Расчёт ёмкостей
4.3 Подбор фланцевих соединений
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Типы, основные параметры и размеры подберем выпарной аппарат с удельной площадью теплообмена, равной 1000 м2 и приведем его характеристики в таблице 4.Таблица 4 – Основные характеристики выпарного аппарата [2]Номинальная поверхность теплообмена, м2Действительная поверхностьтеплообмена, м2Диаметр греющей камеры DiСепараторзаторРасстояние между болтами на опорах В2Высота аппарата Н при длине трубыДиаметр D2Высотапри диаметре трубы 38x2 идлине L=7000количество трубпри диаметре трубы57x2,5 и длине L=7000количество трубпри р = 1 кгс/см2при р = 0,92 кгс/см2до брызгоотделителяН1до отбойника Н25000700090001000111614929708502200320032001600110032000-13590155904 РАСЧЕТ И ВЫБОР ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ4.1 Расчет обечайкиВыберем конструкционный материал, стойкий в среде кипящего раствора KCl в интервале изменения концентраций от 6 до 30 %. В этих условиях химически стойкой является сталь марки Х17. Скорость коррозии её менее 0,1 мм/год, коэффициент теплопроводности λст = 25,1 Вт/(м∙К)[9].Главным элементом корпуса рассчитываемого выпарного аппарата является обечайка. В химическойтехнологии наиболее распространены цилиндрические отличающиеся простотой изготовления обечайки. Для них также характерны рациональный расход материала и достаточная прочность. Цилиндрические обечайки из стали, сплавов из основы цветных металлов и иных материалов при избыточном давлении среды в аппарате до 10 МПа изготовляют вальцовкой листов с последующей сваркой стыков.Определим толщину стенок сварной цилиндрической обечайки корпуса рассчитанного выпарного аппаратас внутренним избыточным давлением Р = 0,5 МПа, при условиях: материал обечайки – сталь Х18Н10Т, проницаемость П ≤ 0,1 мм/год, запас на коррозию Ск = 1 мм; среда – насыщенный водяной пар с абсолютном давлением 0,3 МПа и температурой407,6 К. Внутренний диаметр обечайки Dв = 1,8 м, отверстия в обечайке укреплённые, сварной шов стыковой двухсторонний (φш = 0,95). Допускаемое при 150 °Снапряжение для стали данной марки составляет σд = 236 МН/м2. С учётом запаса на коррозию толщина обечайки рассчитывается по формуле:(4.1)где D – наружный или внутренний диаметр обечайки, м; σд – допускаемое напряжение на растяжение для материала обечайки, МН/м2. Коэффициент φ учитывает ослабление обечайки из-за сварного шва и наличия неукреплённых отверстий. При отсутствии неукреплённых отверстий φ = φш, причём для стальных обечаек принимают φш =0,7 – 1,0, в зависимости от типа сварного шва. Прибавка толщины с учётом коррозии Ск определяется формулой (41), а полученное суммарное значение толщины округляется до ближайшего нормализованного значения добавлением Сокр.0,0006 = 0,04мГраницей применимости формулы (4.1) является условие:(4.2)Следовательно, условие выполняется.4.2 Расчёт ёмкостейРассчитаем две ёмкости: для исходного и упаренного раствора.Определим объём ёмкости для начального раствора.(4.3)где τ – время, τ = 4 часа; ρ – начальная плотность CaCl2 при 15 °С, ρ = 1065,5 кг/м3.м3По ГОСТ 9931 – 79 выберем ёмкость ГЭЭ, исполнение 2 – горизонтальная с эллиптическим днищем и крышкой. V = 50 м3, Dв = 3000 мм; l = 7380 мм; Fв = 74,9 м2[1].Рассчитаем ёмкость для упаренного раствора (ρ = 1182 кг/м3):(4.4)м3По ГОСТ 9931 – 79 выбираем ёмкость ГЭЭ, исполнение 2 – горизонтальная с эллиптическим днищем и крышкой. V = 16 м3, Dв = 2200 мм; l = 4480 мм; Fв = 33,8 м2[1].Ёмкости выбираются из расчёта 4 часа непрерывной работы при отсутствии поступления раствора + 20 % – запас на переполнение ёмкости.4.3 Подбор фланцевих соединенийВ химической технологиисреди разъёмных неподвижных соединений наибольшее распространение получили фланцевые соединения. При конструировании аппаратов применяют стандартные и нормализованные фланцы по ГОСТ 12815–67–ГОСТ 12839–67, ГОСТ 1233–67–ГОСТ 1235–67.Конструкцию фланцевого соединения принимают в зависимости от рабочиего параметра аппарата. Так, при температуре t ≤ 300 °С и давлении Р ≤ 2,5 МПа и числе циклов нагружениядо 2000 в период эксплуатации используются плоские приварные фланцы, скрепленные болтами.Таблица 5 -Основные размеры фланцевого соединения [10]D, ммРу, МпаРазмеры, ммЧисло отверстий zDφDБD1D2D3haa1sd18000,6193018901848186018456017,514102368Болты подбираются по ГОСТ 7798 – 70 из стали 12Х18Н10Т [10]. ЗАКЛЮЧЕНИЕВ представленной курсовой работе были рассмотрены теоретические основы процесса выпаривания и принцип действия выпарных аппаратов.Выпариванием называют процесс концентрирования раствора нелетучего веществав результате полного или частичного испарения жидкого летучего растворителя. Процесс выпаривания применяется как с целью частичного удаления из системы растворителя, так и с целью полного выделения растворенного вещества из раствора в результате параллельно протекающей в недостатке растворителя кристаллизации. В данном проекте рассмотрена технологическая схема и произведен расчет многокорпусной вакуум-выпарной установки с естественной циркуляцией раствора в корпусах, работающей при прямоточном движении греющего пара и раствора.В результате проведенных расчетов для повышения концентрации раствора хлорида кальция с 7% до 20% производительностью по исходному раствору 10000 кг/час был выбран трехкорпусной выпарной аппарат с суммарной площадью поверхности теплообмена, равной 1000 м2, поровну разделенной между корпусами. Характеристики аппарата представлены в таблице 4 основной части работы.Также в работе были рассчитаны параметры вспомогательного оборудования: цилиндрической обечайки, емкостей для исходного и конечного растворов объемами 50 м3 и 15 м3 соответственно, а такжеосуществлен подбор фланцевых соединений.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫГОСТ 9931-85 Корпусы цилиндрические стальных сварных сосудов и аппаратов [Текст]. – Госстандарт СССР, 1985.ГОСТ 11987-81 Аппараты выпарные трубчатые стальные. Типы, основные параметры и размеры [Текст]. – Госстандарт СССР, 1981.Дытнерский, Ю. И. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию [Текст] / Ю. И.Дытнерский, – М.: Химия, 1983. - 270 с.Багров И. В., Шаханов В. Д., Чулкова Э. Н. Процессы и аппараты химической технологии. Тепловые и массообменные процессы [Текст] / Под ред. проф. Л. Я. Терещенко. – СПб.: С.-Петерб. государственный университет технологии и дизайна, 1998. – 103 с.Кузнецова Л.Н., Селянина Л.П., Третьяков С.II. Расчет выпарных установок: Учебное пособие[Текст]. - Архангельск: Изд-во АГТУ, 2004. - 72 с.Справочник химика, т V, М.: Химия, 1968. - 976 с.Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. Изд. 2-е, испр. и доп[Текст]. - Л.: Химия, 1978. - 420 с.Кальций хлористый. Хладогент в холодильных системах [Электронный ресурс]. – Режим доступа:http://calcium-chloride.ru/Hladogent_v_holodilnih_sistemah__Oblast_primeneniya_32.htm - Загл. с экрана.Воробьёва, Г. Я. Коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах химических производств [Текст]. - М.: Химия, 1975. - 816 с.Лащинский, А. А. Конструирование сварочных химических аппаратов [Текст]. - Л.: Машиностроение, 1981. - 382 с.