Кожухотрубный теплообменник для охлаждения этилового спирта водой

За годы Советской власти в нашей стране сделали гигантский скачок от слаборазвитой, технически отсталой химической промышленности дореволюционной России к современной мощной химической промышленности. В СССР построены десятки крупных химических предприятий и реконструированы на новой технической основе старые химические заводы. Благодаря успехам химического машиностроения отечественная химическая промышленность оснащена мощной высокопроизводительной аппаратурой и оборудованием.

В конце ХIХ – начала ХХ вв. с изобретением электропривода и паровой турбины появилась возможность создания беспроводных машин: центрифуг, центробежных насосов, турбокомпрессоров. В связи со значительным увеличением масштабов производства химической продукции большее внимание стали уделять разработке непрерывных процессов.

Развитие химической техники неразрывно связано с интификацией физических процессов, применяемых в химической технологии. Поэтому в последние годы в химической промышленности стали применять новые высокопроизводительные аппараты, в которых скорости тепло – и массообмена возрастают во много раз благодаря тонкому распылению жидкостей, интенсивному перемешиванию реагентов, проведению процессов в кипящем слое твердого сыпучего материала и т.д.

В результате интесификации технологических процессов, внедрение непрерывных методов производства, автоматизации и механизации значительно возросли производственные мощности химической промышленности, и неизмеримо повысился ее технический уровень.

Несмотря на разнообразие методов химической технологии, получение различных химических продуктов связано с проведением однотипных химических процессов, являющихся общими для большинства химических производств. Аппаратурное оформление современных химико–технологических процессов также весьма разнообразно, однако для одних и тех же целей в различных отраслях в химической технологии в большинстве случаев применяются сходные по конструкции аппараты. Выявление общих закономерностей протекания различных процессов и разработка методов расчета аппаратуры являются основными задачами науки о процессах и аппаратах химической технологии.

Овладение этой наукой позволяет осуществлять в производственных условиях наилучшие технологические режимы, повышать производительность аппаратуры и улучшать качество продукции, дает возможность разрабатывать более рациональные технологические схемы и типы аппаратов при проектировании новых производств, правильно оценивать результаты лабораторных исследований и быстро реализовать их в производственных условиях.

Применяемые в химических производствах вещества обычно измельчаются, транспортируются, нагреваются, охлаждаются, реагируют друг с другом, причем их взаимодействие часто сопровождается испарением, растворением и другими процессами.

Процессы химического взаимодействия подробно рассматриваются в курсах общей и специальной химической технологии.

Процессы химической технологии проводятся периодически или непрерывно. В периодическом процессе исходные вещества загружаются в аппарат и реагируют (обрабатываются в нем), после чего полученные продукты выгружаются, и аппарат загружают вновь. При этом все стадии процесса протекают во всем объеме аппарата, но условия взаимодействия (обработки) веществ внутри аппарата – температура, давление, концентрация и т.д. – изменяются во времени.

В непрерывном процессе загрузка аппарата и выгрузка производятся непрерывно. При этом все стадии процесса протекают одновременно, но в разных точках объема аппарата, причем в каждой его точке температуры, давление и другие параметры процесса остаются неизменными во времени. Применение непрерывных процессов позволяет значительно повысить производительность аппаратуры, облегчает автоматизацию и механизацию производства и дает возможность улучшить качество и однородность получаемых продуктов. Аппараты непрерывного действия компактнее периодически действующих аппаратов, требует меньших капитальных затрат и меньших эксплуатационных расходов. Благодаря этим серьезным достоинствам непрерывные процессы вытесняют периодические, которые применяются в настоящее время преимущественно в производствах небольшого масштаба и при разнообразном ассортименте выпускаемой продукции.

Целью данной работы является:

• изучение процесса технологического расчета;
• изучение процесса механического расчета;
• изучение процесса гидравлического расчета;
• проектирование рассчитываемого теплообменника;
• приобретение навыков выбора аппаратуры;
• оформление технической документации.

1.1 Теоретические основы процесса

Теплообменом называется процесса переноса теплоты, проходящий между телами, имеющими различную температура. При этом теплота переходит самопроизвольно от более нагретого тела к менее нагретому. В результате передачи теплоты происходят: нагревание – охлаждение, парообразование – конденсация, плавление – кристаллизация. Теплообмен имеет большое значение для проведения процессов выпаривания, сушки, перегонки и др. Тела, участвующие в теплообмене, называются теплоносителями.

Теплообменные процессы могут происходить только при наличии разности температур между теплоносителями, т.е разность температур – движущая сила теплообмена.

...

2 Технико–экономическое обоснование выбора аппарата

2.1 Сравнительная характеристика типов рассчитываемого аппарата

Двухтрубные теплообменники

...

Погружные змеевиковые теплообменники

...

Спиральные теплообменники

...

Оросительные трубчатые теплообменники

...

2.2 Выбор основных конструкционных элементов аппарата

Конструкция кожухотрубчатых теплообменников зависит от технологического назначения; например, конденсаторы и испарители имеют увеличенный штуцер для входа или выхода паров и несколько иное, чем в обычных теплообменниках, расположение перегородок в трубном и межтрубном пространстве. Наиболее прост теплообменник жесткой конструкции. Он состоит из трубного пучка и двух трубных решеток, накрытых крышками. Так как крышки трубных решеток открывают сравнительно часто при чистке и ремонте, их, как правило, делают съемными.

...

3.1 Технологический расчет

Рассчитать и спроектировать кожухотрубчатый теплообменник для охлаждения жидкости от температуры кипения до 30°С водой, которая при этом нагревается до 16°С до 24°С.

...