Вход

Расчет пленочного испарителя

Курсовая работа по химии
Дата добавления: 12 мая 2009
Язык курсовой: Русский
Word, rtf, 3.1 Мб
Курсовую можно скачать бесплатно
Скачать
Данная работа не подходит - план Б:
Создаете заказ
Выбираете исполнителя
Готовый результат
Исполнители предлагают свои условия
Автор работает
Заказать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу


Расчет пленочного испарителя.


Задаем пленочный испаритель ИП-1 со следующими параметрами:

Нагревание проводится водой с , .

Конструктивные параметры теплообменника: поверхность теплообмена . , , , , вес = 230кг, материал – нержавеющая сталь.

Производительность (по отгону паров эфира) – 24,34кг/час.


Тепловой баланс пленочного испарителя.

Теплоноситель – горячая вода.

Температура горячей воды на входе – 800С, на выходе – 400С.

Энтальпия питательной воды: на входе при

на выходе при

КПД установки .

Нагреваемая среда – эфирный раствор с диэтиловым эфиром.

Температура эфирного раствора: на входе –

на выходе –

Расход эфирного раствора – ; расход эфира при испарении: .

Удельная теплоемкость эфирного раствора рассчитывается по формуле:

.

Температурный профиль процесса представлен на рис.1.

Рис 1. График изменения температуры по площади пленочного испарителя.


Т.о., по имеющимся данным составляем тепловой баланс процесса:

, отсюда: .

Из выражения теплового баланса получаем значение расхода горячей воды:

По полученному значению массового расхода определяем скорость потока воды:

Рассчитываем поверхность теплообмена: , где:

- тепловой эффект пленочного испарителя, рассчитываем по упрощенной формуле:

- берем из справочника [1], ккал/кг

- по данным материального баланса, кг

, где:

- коэффициент теплоотдачи жидкости.

Критерий Рейнольдса для потока воды:

, где:

- скорость потока воды в межтрубном пространстве,

- эквивалентный диаметр;

- плотность воды;

- динамическая вязкость воды;

По известному значению критерия Рейнольдса определяем критерий Прандтля и критерий Нуссельта:

, где:

.

Отсюда находим коэффициент теплоотдачи от горячей воды к стенке ?1:

- по справочнику [1],

Коэффициент теплоотдачи от пленки к стенке ?2 находим по упрощенной формуле для пленочного испарителя:

,

Таким образом, выбранный стандартный теплообменник подходит для данного процесса.

Число труб пленочного аппарата находим по упрощенной формуле:

.


Расчет теплообменника для конденсации паров эфира.


Охлаждение проводится рассолом с , .

Поверхность теплообмена . , , , , вес = 213кг, материал – нержавеющая сталь.

Производительность (по отгону паров эфира) – 24,34кг/час.

Скорость паров ДЭЭ в трубном пространстве:

Критерий Рейнольдса для паров диэтилового эфира:

, где:

- скорость паров ДЭЭ в трубах,

- внутренний диаметр труб;

- плотность паров ДЭЭ;

- динамическая вязкость ДЭЭ;

По номограмме5 определяем критерий Прандтля:

.

Отсюда находим коэффициент теплоотдачи от паров ДЭЭ к стенке ?2:

, где: - по справочнику [1],

,

Обозначим выражение за «а», выражение за «b».

, .

Пусть ,

пусть ,

пусть .


Определяем по графику ().

Находим действительное значение коэффициента теплопередачи:

Рассчитываем поверхность теплообмена: , где:

- тепловой эффект теплообменника, рассчитываем по упрощенной формуле:

- берем из справочника [1],

- по данным материального баланса, кг

<4>м2.

Следовательно, выбранный стандартный теплообменник подходит для проведения данного технологического процесса.


Тепловой баланс.


Определим количество тепла (холода), необходимое для проведения процесса.

Основной аппарат – реактор синтеза ААУЭ Р-2 ().

,

- тепло, необходимое для нагревания реакц. массы, ккал;

, где: ,

- тепло, необходимое для нагревания аппарата, ккал;

, где: ,

- тепловой эффект физического процесса, ккал;

, где: .

- тепловой эффект химической реакции, ккал; .

- потери тепла в окружающую среду, ккал;


Реактор выпарки ацетона Р-3. Температура проведения процесса .

Тепло, которое пошло на нагревание:

,

, где: ,

, где: ,

, где: .

.

Тепло, которое пошло на охлаждение (с 550С до 300С):

, где:

, где:

, где:

,

, где: ,

,


Реактор вакуумной перегонки технического ААУЭ Р-6 ().

,

, где: ,

, где: ,

, где:

,

,

,

.


Тепловой баланс испарителя эфира ИП-1:

,

, где: ,

, где: ,

, где: ,

,

.


Энергетический расчет.


  1. Расход водяного пара на нагрев аппаратов.

На нагрев реактора синтеза ААУЭ (Р-2) расходуется пара:

.

На нагрев реактора выпарки ацетона (Р-3) расходуется пара:

.

На нагрев реактора вакуумной перегонки технического ААУЭ (Р-6) расходуется пара: .

На нагрев пленочного испарителя (ИП-1) расходуется пара:

.

Общий расход пара: .

  1. Расход охлаждающих агентов.

Рассчитаем расход воды на охлаждение реакционной массы в реакторе выпарки ацетона Р-3 после выпарки ацетона:

,

Расход воды на теплообменник Т1: .

Расход воды на теплообменник Т2: .

Расход воды на теплообменник Т4: .

Общий расход воды на охлаждение: .

  1. Расход электроэнергии:

  • На работу электродвигателей;


Определение мощности, потребляемой мешалкой.

Рассчитываем мощность, потребляемую мешалкой для реактора получения раствора хлорацетона Р-1. Для этого вначале определяем центробежный критерий Рейнольдса:

.

Режим переходный, поэтому мощность, потребляемую мешалкой, определяем по ф-е: , где:

- критерий мощности, задается исходя из значения отношения . Подбираем якорную мешалку. Для якорной мешалки при значение .

- плотность перемешиваемой среды (из расчетов техн. оборудования);

и - число оборотов мешалки в секунду, и диаметр мешалки, м соотв. (из расчетов технологического оборудования).

Потребляемая мощность двигателя:

.

Расход электроэнергии: .

Определяем коэффициент С для реактора Р-1:

.

На основании коэффициента С рассчитываем потребляемую мощность двигателей в реакторах Р-2, Р-3, Р-4, Р-5 и Р-6.

Реактор Р-2 для синтеза ААУЭ:

, .

Реактор Р-3 для выпарки ацетона:

, .

Реактор Р-4 для промывки водой и разделения реакционной смеси:

, .

Реактор Р-5 сушки:

, .

Реактор Р-6 для вакуумной перегонки:

, .

Итого электрической энергии на перемешивание:

  1. Расчет азота.

  • На передавливание реакционной массы:

Для реактора синтеза ААУЭ (Р-2): , где:

.

Для реактора выпарки ацетона (Р-3): .

Для реактора промывки и разделения (Р-4) не требуется передавливание реакционной массы.

Для реактора сушки Р-5: .

Для сборника Сб-7 эфирного раствора: .

Общий расход азота на передавливание в производстве ААУЭ:

или 568,1кг азота.

На фильтрацию принимаем расход азота: ,

Суммарный расход азота: .

Объем баллона с азотом .

Расход азота .


Литература.


К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Л.; «Химия», 575с.



© Рефератбанк, 2002 - 2017