Рассчитать и запроектировать фильтровальную установку, тип фильтра дисковых.

Оглавление
Введение
1. Принципиальная технологическая схема
2.Расчет поверхности фильтра и количества фильтров
2.1.Расчет дискового вакуум-фильтра
2.2.Расчет и выбор вспомогательного оборудования.
3.Расчет мешалки, барометрического конденсатора
3.2.Барометрический конденсатор смешения.
3.3.Расчет емкостей
3.4.Расчет механической мешалки
4.Расчет подогревателей и холодильников
4.1.Расчет холодильника
4.2.Расчет подогревателя.
5.Расчет диаметра трубопроводов, выбор насосов
5.1.Расчет диаметров трубопроводов
5.2.Расчет насоса подачи суспензии на фильтр
5.3.Расчет насоса для подачи фильтрата в холодильник.
6.Технико-экономические показатели
Заключение
Список использованных источников

Температура, ˚С:
начальная, tн1 tн1 = tк1 = 114,6
Расчет сопротивления теплообменника проводим по трубному пространству, по которому проходит суспензия.
Скорость суспензии в трубах теплообменника:
Wтр= Vc/Sтр= 0,0556/0,161=0,35 м/с.
Критерий Re = ρс·Wтр·dм/μс=0,35·0,021·1106,6/0,706·10-3=11521.
Коэффициент трения для стальных гладких новых труб принимаем по Re = 11521, е = 0,2 мм, при dв/е = 21/0,2 = 105, λ = 0,039.
Скоростное давление в трубах:
Потери давления на преодоление трения в трубах теплообменника:
Потери давления на преодоление местных сопротивлений теплообменника:
Местные сопротивления по трубному пространству см. п.25 [4, с.26] и рис. 2 [7]:
входная и выходная камеры ξвх = 1,5 2 шт.
поворот на 90˚ ξв = 1 2 шт.
поворот на 180˚между ходами ξвп= 2,5 5 шт.
вход в трубы и выход из них ξвых = 1 2 шт.
Диаметры штуцеров равны диаметру трубопровода суспензии
Σξ = 1,5·2+1·2+2,5·5+1·2=19,5.
Скорость суспензии в штуцерах:
Скорость в штуцере больше скорости в трубах теплообменника, поэтому потери давления на местные сопротивления для входной и выходной камер находим по скорости в штуцерах, а потери при входе и выходах из труб и при поворотах из одной секции в другую – по скорости в трубах:
Общее гидравлическое сопротивление трубного пространства теплообменника:
ΔРт = ΔРтр + ΔРм.с. = 82+ 4033=4115 Па
Суммарное гидравлическое сопротивление:
ΣΔРт = ΔРтрс + ΔРт. + Н·ρс·g + ΔРдоп = 16006 + 4115 + 15·1106,6·9,81=
=182958Па.
где Н = 12-15 м – высота подъема суспензии, ΔРдоп = 0.
Полный напор:
Полезная мощность насоса:
Установочная мощность электродвигателя при коэффициенте запаса β=1,25, Nуст = β · Nдв = 1,25 · 7,5=13 кВт.
Выбираем центробежный консольный насос общего назначения:
КМ 150-125-315, V = 200 м3/ч, Н = 32 м, n = 60 с-1.
Принимаем электродвигатель по табл. 16 [7] и установочной мощности Nуст = 13кВт типа 4А160М4, N = 15,0 кВт.
Расчет насоса для подачи фильтрата в холодильник.
По заданию фильтрат охлаждают, поэтому насос подает фильтрат в межтрубное пространство кожухотрубчатого холодильника, так как фильтрат не содержит примесей, а охлаждающую воду – в трубное пространство, так как вода содержит соли кальция и магния.
Гидравлическое сопротивление трубопровода.
Параметры фильтрата
Расход , т/ч
Температура, tср1,˚С: tср1 = 43,5
Плотность, ρф, кг/м3 ρф = 990
Динамическая вязкость таблица VI [4]
Объемная производительность по фильтрату: Vф = 0,042 м3/с.
Диаметр трубопроводов при скорости фильтрата Wф = 1 м/с:
d=( Vф/0,785·Wф)0,5 =(0,042/0,785·1,0)0,5=0,231м.
С целью унификации принимаем диаметр трубопровода для фильтрата равным диаметру трубы для суспензии: d=273х6,5 мм; dв=260м.
Фактическая скорость фильтрата в трубе:
Wф= Vф/0,785·d2= 0,042/0,785·0,262=0,79 м/с.
Критерий Re = ρф·Wc·d2м/μс=0,79·0,26·990/0,61·10-3=333354.
Коэффициент трения для стальной гладкой новой трубы принимаем по Re = 333354, е = 0,2 мм, при dв/е = 260/0,2 = 1300, λ = 0,03.
Длину трубы принимаем L = 20-30м.
Местные сопротивления принимаем:
Вход в трубу ξвх = 1 2 шт.
Вентиль ξв = 4,5 4 шт.
Колено при 90˚ ξк = 1,3 2 шт.
Выход из трубы ξвых = 1 2 шт.
Σξ = 1·2+4,5·4+1,3·2+1·2=24,6.
Гидравлическое сопротивление трубопровода:
Гидравлическое сопротивление холодильника фильтрата:
Кожухотрубчатый холодильник
Поверхность F, м2 F= 893
Высота трубы, l, м l = 9
Диаметр труб, Ø, мм Ø = 20х2
Число ходов, n n = 4
Число перегородок в межтрубном
пространстве, m m=8
Сечения: одного хода по трубам, Sтр, м2 Sтр = 0,079
межтрубного пространства (в вырезе
перегородок), Sм тр, м2 Sм тр = 0,145.
Диаметр штуцера, Ø, мм Ø =273х6,5.
Диаметр кожуха, Д, мм Д =1200.
Фильтрат: (межтрубное пространство)
Температура, ˚С:
начальная, tн1 tн1 = 60
конечная, tк1 tк1 = 30.
Охлаждающая вода (трубное пространство)
Объемный расход, Vс = 0,0556 м3/с.
Температура, ˚С:
начальная, tн2 tн2 = 20
конечная, tк2 tк2 = 57.
Скорость фильтрата в вырезе перегородки:
Wф= Vф/0,785·Sм.тр.= 0,042/0,785·0,079·4=0,17 м/с.
Критерий Re = ρф·Wф·dм/μф=0,17·0,26·990/0,61·10-3=71735.
Коэффициент трения для стальных гладких новых труб принимаем по Re = 71735, е = 0,2 мм, при dв/е = 21/0,2 = 105, λ = 0,039.
Потери давления на преодоление трения в трубах теплообменника:
где m = 8 – число перегородок в межтрубном пространстве. Определяется по табл. 1 ГОСТ 15120-79.
Потери давления на преодоление местных сопротивлений теплообменника:
Местные сопротивления по межтрубному пространству см. п.25 [4, с.26] и рис. 2 [7]:
Вход в межтрубное пространство и
выход из него ξвх = 1,5 2 шт.
поворот на 180˚ через перегородку ξвп= 2,5 5 шт.
Скорость фильтрата в штуцерах:
Wшт= Vф/0,785·d2= 0,042/0,785·0,262=0,79 м/с.
Скорость в штуцере больше скорости в вырезе перегородок, поэтому потери давления на местные сопротивления на вход и выход из межтрубного пространства находим по Wшт.=0,79 м/с, а потери при поворотах по скорости фильтрата в вырезе перегородки Wф.=0,хм/с.
Общее гидравлическое сопротивление межтрубного пространства холодильника:
ΔРт = ΔРтр + ΔРм.с. = 268+1106=1374Па
Суммарное гидравлическое сопротивление:
ΣΔР = ΔРтрф + ΔРх + Нг·ρф·g = 1374+8978+12·990·9,81=126895Па
где Н = 12м – высота подъема фильтрата.
Полный напор:
Установочная мощность электродвигателя:
β=1,3.
Выбираем водяной центробежный консольный насос общего назначения: Vф = 0,042 м3/с или 151,2 м3/ч и Н =13 м.
Принимаем насос марки КМ 160-30, V = 160 м3/ч, Н = 32 м, n = 60 с-1.
Принимаем электродвигатель по табл. 16 [7] и установочной мощности Nуст =11,6 кВт типа 4А160М2, N = 15,0 кВт, n =48,3 с-1.
Технико-экономические показатели
Удельный расход энергии:
где N1 = 8,0 кВт – привод барабана фильтра; N2 = 5,5 кВт – привод мешалки фильтра; N3 = 8,0 кВт – привод мешалки в емкости суспензии.
Электродвигатели:
N4 = 30,0 кВт – насос подачи суспензии;
N5 = 8,0 кВт – насос подачи фильтрата на охлаждение;
N6 = 250 кВт – воздуходувка;
N7 = 500 кВт – вакуум-насос.
Удельный расход сжатого воздуха:

Удельный расход греющего пара:

0,95 кг/с – расход пара на подогрев суспензии.
Удельный расход охлаждающей воды:

где GВ = 20 кг/с – расход воды на охлаждение фильтрата.
Заключение
В процессе проделанной работы мы рассчитали и выбрали вакуум-фильты (по заданию - дисковые). Рассчитали материальный баланс технологического процесса фильтрации суспензии с заданными параметрами. Рассчитали и подобрали вспомогательное оборудование; вакуум-насос, воздуходувку, ресивера. Был произведен расчет мешалки и барометрического конденсатора. Подобрали емкости для суспензии, фильтрата и конденсата. К емкости суспензии выбрали с расчетами механическую мешалку. В третьем разделе нашей курсовой работы рассчитали и подобрали подогреватель и холодильник. В четвертой части рассчитали диаметры трубопроводов и выбрали после расчетов и обоснований насосы для подачи суспензии на фильтр через теплообменник-подогреватель и фильтрата в емкость через теплообменник-охладитель.
В пятой заключительной главе рассчитали технико-экономические показатели рассчитанной нами фильтровальной установки.
Спроектировали схему фильтровальной установки.
Список использованных источников
Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1973. 754с.
Плановский А.Н., Рамм В.М., Каган С.З. Процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1968. 847с.
Фильтры для жидкостей: Каталог. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1989, 143с.
Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А.. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Л.: Химия, 1987. 560с.
Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчетов химической аппаратуры. Л.: Машиностроение, 1970. 752с.
Ведерникова М.И. Гидравлические расчеты. Ч I. Расчет и выбор насосов и вентиляторов. Екатеринбург, 2000. 40 с.
Старцева Л.Г., Ведерникова М.И. Гидравлические расчеты. Ч II. Примеры расчетов и выбора насосов и вентиляторов. Екатеринбург, 2000. 44 с.
Орлов В.П. Примерный расчет кожухотрубчатых теплообменников. Екатеринбург, 2000. 46 с.
Перечень
замечаний нормоконтролера
Студенту _____________________
На тему _______________________
Документ Лист, страница Содержание замечаний Отметка об исполнении
Нормоконтролер (подпись, дата)
41
Листов
Лит.
Утверд.
Н. Контр.
Реценз.
Провер.
Разраб.
1
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
2
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
3
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
4
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
5
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
6
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
7
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
8
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
9
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
10
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
11
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
12
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
13
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
14
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
15
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
16
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
17
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
18
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
19
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
20
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
21
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
22
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
23
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
24
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
25
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
26
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
27
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
28
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
29
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
30
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
31
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
32
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
33
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
34
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
35
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
36
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
37
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
38
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
39
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
40
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
41
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.