Вход

Конденсатор с ацетоном

Рекомендуемая категория для самостоятельной подготовки:
Курсовая работа*
Код 200888
Дата создания 27 мая 2017
Страниц 17
Мы сможем обработать ваш заказ (!) 1 апреля в 12:00 [мск]
Файлы будут доступны для скачивания только после обработки заказа.
1 600руб.
КУПИТЬ

Описание

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В представленной курсовой работе был проведен расчет нормализованного конденсатора ацетона. Для достижения поставленной цели в данной работе рассматривались только нормализованные теплообменные аппараты без рассмотрения экономических факторов, таких как: металлоемкость, себестоимость, вес и т.п.
Основной рассчитываемой характеристикой конденсатора является площадь поверхности теплообмена, рассчитываемая на основании таких физических характеристик теплоносителей, как динамическия вязкость, плотность, теплопроводность, удельная теплоемкость.
Теплоносителями в аппарате являются конденсируемый ацетон и охлаждающая вода.
Для конденсации ацетона было решено выбрать по ГОСТ 15118-79, ГОСТ 15120-79 и ГОСТ 15122-79 двухходовый вертикальных кожухотрубчатый теплообменник с внутренним диам ...

Содержание

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3
1 ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ 7
2 ОРИЕНТИРОВОЧНЫЙ РАСЧЕТ КОНДЕНСАТОРА 8
2.1 Расчет тепловой нагрузки и массового расхода воды 8
2.2 Температурный режим аппарата 8
2.3 Определение поверхности теплообмена 10
3 РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ 12
3.1 Расчет коэффициентов теплоотдачи теплоносителей 12
3.1.1 Расчет действительного числа Рейнольдса 12
3.1.2 Расчет коэффициентов теплоотдачи 12
3.2 Расчет коэффициента теплопередачи 13
4 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ АППАРАТА 15
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 16
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 17



Введение

ВВЕДЕНИЕ
Процессы теплообмена имеют большое значение в химической, энергетической, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности. В теплообменных аппаратах теплопередача от одной среды к другой через разделяющую их стенку обусловлена рядом факторов и является сложным процессом, который принято разделять на три элементарных вида теплообмена: теплопроводность, конвекцию и тепловое излучение. На практике эти явления не обособлены, находятся в каком-то сочетании и протекают одновременно. Для теплообменников наибольшее значение имеет конвективный теплообмен или теплоотдача, которая осуществляется при совокупном и одновременном действии теплопроводности и конвекции.
Без теплообменного оборудования химическая промышленность не смогла бы полноценно развиваться и производить различную продукцию. Это связано с тем, что в некоторых химических процессах требуется быстрый нагрев среды, а в других - постепенный. Для получения некоторых веществ требуется сначала постепенный нагрев, а затем охлаждение полученных паров с целью разделения раствора на фракции различной степени тяжести. Примером такого процесса может быть переработка нефти, когда добытую нефть нагревают, тем самым разделяя ее на разные фракции и получая в результате неочищенный бензин, керосин, дизельное топливо и прочие горючие жидкости.
Конденсатором называется теплообменный аппарат для конденсации (превращения в жидкость) паров вещества путём охлаждения.
Для конденсации пара какого-либо вещества необходимо отвести от каждой единицы его массы теплоту, равную удельной теплоте конденсации. Для обратимых процессов она равна удельной теплоте парообразования. Поскольку при конденсации, как и при испарении, температура не изменится, пока не сконденсируется весь пар, процесс происходит практически при постоянных параметрах пара. Параметры пара при конденсации близки к состоянию насыщения. В то же время при поступлении всё новых порций пара в конденсаторе устанавливается динамическое равновесие, и в разных частях конденсатора параметры среды могут несколько отличаться друг от друга. Для охлаждения пара используется более холодная среда, часто — обычная вода.
В теплообменных аппаратах движение жидкости осуществляется по трем основным схемам.

Рис. 1. Основные схемы движения жидкости в теплообменнике

Если направление движения горячего и холодного теплоносителей совпадают, то такое движение называется прямотоком (рис.1,а). Если направление движения горячего теплоносителя противоположно движению холодного теплоносителя, то такое движение называется противотоком (рис.1,б). Если же горячий теплоноситель движется перпендикулярно движению холодного теплоносителя, то такое движение называется перекрестным током (рис.1,в). Кроме этих основных схем движения жидкостей, в теплообменных аппаратах применяют более сложные схемы движения, включающие все три основные схемы.
Как известно, существует множество типов теплообменников (ТО). Они разделяются на поверхностные (рекуперативные и регенеративные, в зависимости от одновременного или поочерёдного контакта теплоносителей с разделяющей их стенкой) и смесительные. ТО поверхностного типа в свою очередь делятся на кожухотрубные, типа «труба в трубе», витые, погружные, оросительные, спиральные, пластинчатые и кожухопластинчатые.
В химической промышленности наиболее распространенными являются кожухотрубчатые теплообменники (конденсаторы), обеспечивающие достаточно высокую производительность по охлаждаемому (конденсируемому) веществу и непрерывность процесса.
Кожухотрубчатые конденсаторы предназначены для конденсации паров в межтрубном пространстве, а также для подогрева жидкостей и газов за счет теплоты конденсации пара. Основными элементами кожухотрубчатых теплообменников, как уже было сказано, являются пучки труб, трубные решетки, корпус, крышки, патрубки. Концы труб крепятся в трубных решетках развальцовкой, сваркой и пайкой. Для увеличения скорости движения теплоносителей с целью интенсификации теплообмена нередко устанавливают перегородки как и трубном, так и межтрубном пространствах.
Кожухотрубчатые теплообменники могут быть вертикальными, горизонтальными и наклонными в соответствии с требованиями технологического процесса или удобства монтажа. В зависимости от неличины температурных удлинений трубок и корпуса применяют кожухотрубчатые теплообменники жесткий, полужесткой и нежесткой конструкции.
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. Кожухотрубчатые теплообменные аппараты могут использоваться в качестве теплообменников, холодильников, конденсаторов и испарителей. Этот теплообменник относится к числу наиболее часто применяемых поверхностных теплообменников.
В теплообменнике одна из обменивающихся теплом сред движется внутри труб, а другая – в межтрубном пространстве. Среды обычно направляются противоположно друг другу. При этом в вертикальном теплообменнике (конденсаторе) нагреваемую среду направляют снизу вверх, а среду, отдающую тепло (конденсируемые пары), - в противоположном направлении. Такое направление движения каждой среды совпадает с направлением, в котором стремится двигаться данная среда под влиянием изменения ее плотности при нагревании или охлаждении.
В данной работе произведен расчет кожухотрубчатого конденсатора, предназначенного для охлаждения ацетона. В трубном пространстве аппарата (рис.2) кондесируется жидкость (ацетон), а в межтрубном пространстве протекает жидкий теплоноситель – вода, отнимающий тепло у рабочей среды.

Рис. 2. Схема кожухотрубчатого теплообменника

Целью данного проекта является расчет кожухотрубного конденсатора для непрерывной (поточной) конденсации ацетона из насыщенной паровоздушной смеси посредством охлаждения водой.
Основными задачами, решаемыми в рамках данного проекта являются:
 расчет физико-химических свойств теплоносителей;
 расчет и подбор кожухотрубчатого теплообменника;
 уточняющий расчет кожухотрубчатого теплообменника;
 гидравлический расчет кожухотрубчатого теплообменника.

Фрагмент работы для ознакомления

Кожухотрубчатые теплообменники могут быть вертикальными, горизонтальными и наклонными в соответствии с требованиями технологического процесса или удобства монтажа. В зависимости от неличины температурных удлинений трубок и корпуса применяют кожухотрубчатые теплообменники жесткий, полужесткой и нежесткой конструкции.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. Кожухотрубчатые теплообменные аппараты могут использоваться в качестве теплообменников, холодильников, конденсаторов и испарителей. Этот теплообменник относится к числу наиболее часто применяемых поверхностных теплообменников. В теплообменнике одна из обменивающихся теплом сред движется внутри труб, а другая – в межтрубном пространстве. Среды обычно направляются противоположно друг другу. При этом в вертикальном теплообменнике (конденсаторе) нагреваемую среду направляют снизу вверх, а среду, отдающую тепло (конденсируемые пары), - в противоположном направлении. Такое направление движения каждой среды совпадает с направлением, в котором стремится двигаться данная среда под влиянием изменения ее плотности при нагревании или охлаждении.В данной работе произведен расчет кожухотрубчатого конденсатора, предназначенного для охлаждения ацетона. В трубном пространстве аппарата (рис.2) кондесируется жидкость (ацетон), а в межтрубном пространстве протекает жидкий теплоноситель – вода, отнимающий тепло у рабочей среды.     Рис. 2. Схема кожухотрубчатого теплообменникаЦелью данного проекта является расчет кожухотрубного конденсатора для непрерывной (поточной) конденсации ацетона из насыщенной паровоздушной смеси посредством охлаждения водой.Основными задачами, решаемыми в рамках данного проекта являются:расчет физико-химических свойств теплоносителей;расчет и подбор кожухотрубчатого теплообменника;уточняющий расчет кожухотрубчатого теплообменника;гидравлический расчет кожухотрубчатого теплообменника.1 ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕПо курсу: Процессы и аппаратыСтудент (ке) Тема проекта: Рассчитать и подобрать нормализованный теплообменник для нагрева толуола. Исходные данные: 1 Расход теплоносителя, G: горячего 5 кг/с.; холодного найти.2 Температура холодного теплоносителя, о С: начальная t2н = 200 C; конечная t2к = t1к - 25 o C3 Горячий теплоноситель – насыщенный водяной пар.2 ОРИЕНТИРОВОЧНЫЙ РАСЧЕТ КОНДЕНСАТОРА2.1 Расчет тепловой нагрузки и массового расхода водыВ начале определим величину требуемой теплоты по формулам:(2.1)ВтПримем величину теплопотерь Qпот = 10% от теоретически рассчитанной величины требуемой теплоты; ВтВт (2.2)Отсюда находим расход теплоносителя:(2.3) (2.4)Тогда, подставив известные значения в формулу, получим расход воды:кг/с2.2 Температурный режим аппаратаВ качестве холодильного агента примем насыщенный техническую воду с tн = 20 оС без примесей воды. Температура кипения (конденсации) ацетона составлет при нормальном (атмосферном) давлении t = 56 oC.Отсюда находим:tк2 = tн2 – 25 MACROBUTTON MTEditEquationSection2 Equation Section 2 SEQ MTEqn \r \h \* MERGEFORMAT SEQ MTSec \r 2 \h \* MERGEFORMAT (2.5)tн = 56 – 25 = 31 оС (округлим до 30оС).Примем, что в конденсатор подается насыщенный пар ацетона. При рабочем давлении Р1 = 1,0 атм. температура насыщенного пара ацетона равна температуре его кипения и состаляет t = 56 oC. При этом, так как в задании не указано иного, примем, что в аппарате происходит процесс конденсации пара ацетона (пренебрегаем процессом охлаждения сконденсированного ацетона), следовательно tн1 = tн2 = 56 oC.Теплоносители двигаются по прямоточной схеме (рис.3).tFt1к=530 t1н=530tнtмt2н =300t2н =200 Рис.3. Приблизительная схема теплообменных процессов при прямотоке:t1 – температуры теплоносителя (ацетона), t2 – температуры охладителя (воды)Определим среднюю разность температур для данных процессов:Δtт = t1н – t2н (2.6) MACROBUTTON MTEditEquationSection2 Equation Section (Next) SEQ MTEqn \r \h \* MERGEFORMAT SEQ MTSec \h \* MERGEFORMAT MACROBUTTON MTEditEquationSection2 Equation Section 2 SEQ MTEqn \r \h \* MERGEFORMAT SEQ MTSec \r 2 \h \* MERGEFORMAT Δtм = t1к – t2к(2.7) MACROBUTTON MTEditEquationSection2 Equation Section (Next) SEQ MTEqn \r \h \* MERGEFORMAT SEQ MTSec \h \* MERGEFORMAT MACROBUTTON MTEditEquationSection2 Equation Section (Next) SEQ MTEqn \r \h \* MERGEFORMAT SEQ MTSec \h \* MERGEFORMAT где, t1н , t2н начальная температура горячего и холодного теплоносителя.t1к , t2к конечная температура горячего и холодного теплоносителя.Δtн = 53 – 20 = 33оС Δtм = 53 – 30 = 23ºС (2.8) MACROBUTTON MTEditEquationSection2 Equation Section (Next) SEQ MTEqn \r \h \* MERGEFORMAT SEQ MTSec \h \* MERGEFORMAT MACROBUTTON MTEditEquationSection2 Equation Section (Next) SEQ MTEqn \r \h \* MERGEFORMAT SEQ MTSec \h \* MERGEFORMAT ºСНаходим среднюю температуру горячего и холодного теплоносителя.Как следует из задания к курсовому проекту, горячим теплоносителем является ацетон, а холодным – вода.Средняя температура ацетона: (2.4) MACROBUTTON MTEditEquationSection2 Equation Section (Next) SEQ MTEqn \r \h \* MERGEFORMAT SEQ MTSec \h \* MERGEFORMAT MACROBUTTON MTEditEquationSection2 Equation Section (Next) SEQ MTEqn \r \h \* MERGEFORMAT SEQ MTSec \h \* MERGEFORMAT Средняя температура воды: (2.5)2.3 Определение поверхности теплообменаДля воды при средней температуре 25 оС находим: ρ2 = 997,16 кг/м3, μ2 = 8,91.10-4 Па.с, λ2 = 0,607 Вт/(м.К), с2 = 4179 Дж/(кг.К), Pr2 = 6,13.Для ацетона при температуре конденсации 56 оС: ρ1 = 747,06 кг/м3, μ1 = 2,36.10-4 Па.с, λ2 = 0,163 Вт/(м.К). Теплота конденсации r = 525 кДж/кг.В соответствии с табл. 2.1 для теплопередачи от конденсирующегося пара органических жидкостей к воде примем значение коэффициента теплопередачи К = 600 Вт/(м2.К).Ориентировочное значение поверхности теплообмена в данном случае (2.

Список литературы

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Воскресенский В.Ю., Канатников Ю.М., Логинов М.В. Лабораторный практикум по термодинамике, тепломассообмену и теплотехнике. - М.: МГУТУ, 2005. – 74 с.
2. Дытнерский Ю.И. 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-е изд., перераб. и дополн. - М.:Химия, 1991. — 496 с.
3. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию. Под ред. Ю.И.Дытнерского. М.:Химия, 1983. - 272 с.
4. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии, 10-ое издание, переработанное и дополненное. Под ред. П.Г. Романтшва. Л.: Химия, 1987.-576 - с.
5. Параметры кожухотрубчатых теплообменников и холодильников (по ГОСТ 15118-79, ГОСТ 15120-79 и ГОСТ 15122-79) [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.chemiemania.ru/chemies-9704-1.html
6. Теплотехника. Под ред. В.Н. Луканина.- М.: Высшая школа, 2005. - 671с.
7. Чухин И.М., Техническая термодинамика. Учебн. Пособие. Часть 2. – Иваново: ИГЭУ, 2008. - 228 с.
Очень похожие работы
Пожалуйста, внимательно изучайте содержание и фрагменты работы. Деньги за приобретённые готовые работы по причине несоответствия данной работы вашим требованиям или её уникальности не возвращаются.
* Категория работы носит оценочный характер в соответствии с качественными и количественными параметрами предоставляемого материала. Данный материал ни целиком, ни любая из его частей не является готовым научным трудом, выпускной квалификационной работой, научным докладом или иной работой, предусмотренной государственной системой научной аттестации или необходимой для прохождения промежуточной или итоговой аттестации. Данный материал представляет собой субъективный результат обработки, структурирования и форматирования собранной его автором информации и предназначен, прежде всего, для использования в качестве источника для самостоятельной подготовки работы указанной тематики.
bmt: 0.00466
© Рефератбанк, 2002 - 2024