Курсовая работа: Расчет двух ректификационных установок непрерывного действия для разделения смеси этилацетат – толуол

Находим коэффициент теплоотдачи от стенки к исходной смеси - см.

где  - критерий Нуссельта, для переходного режима движения жидкости;

 - коэффициент теплопроводности смеси при средней температуре смеси, Вт/(м∙К);

 - эквивалентный диаметр, мм.

Так как режим движения смеси по трубному пространству переходный, следовательно критерий Нуссельта определим из графика зависимости  от критерия Рейнольдса в переходной области.

где Pr, Prст – критерий Прандтля соответственно при температуре жидкости и при температуре стенки.

Отсюда находим критерий Нуссельта:

где  и  - критерий Прандтля соответственно при средней температуре смеси и температуре стенки:

Тогда критерий Нуссельта:

Подставляя численные значения получим:

Рассчитываем удельный тепловой поток от стенки к холодному теплоносителю:

Условием стационарного теплообмена является q=const. q1≠q2.

Строим график зависимости удельного теплового потока от температуры стенки.

Из графика находим:

Находим истинное значение поверхности теплопередачи

Запас площади составляет:

Оставляем выбранный нормализованный кожухотрубчатый подогреватель исходной смеси от температуры 20 0С до, температуры входа в колонну, 95 0С, эта температура является температурой кипения смеси.

4. Подбор кожухотрубчатого конденсатора

Рассчитать и подобрать нормализованный вариант конструкции кожухотрубчатого конденсатора, для конденсации паров легколетучего компонента в количестве =0,352 кг/с. Температура конденсации t1=78 0C, удельная теплота конденсации r = 365200 Дж/кг. Физико-химические свойства конденсации при температуре конденсации:

Тепло конденсации отводится водой, с начальной температурой t2н=25 0С. Примем температуру воды на выходе из конденсатора t2к=33 0С. Потери тепла примем 5%.

Тепловая нагрузка аппарата:

 (6.95)

Расход воды находим из уравнения теплового баланса:

 (6.96)

Средняя разность температур:

Рисунок 12 – Зависимость изменение температуры теплоносителей от поверхности теплообмена.

В соответствии Kор=650 Вт/(м2∙К), примем ориентировочное значение поверхности:

 (6.96)

Задаваясь Числом Рейнольдса Re=15000. Определим соотношение  для конденсатора из труб диаметром dн=25х2 мм:

 (6.97)

где n – общее число труб;

z – число ходов по трубному пространству;

d – внутренний диаметр труб, м.

Выбираем кожухотрубчатый конденсатор по ГОСТ 15118-79 и ГОСТ 15120-79, со следующими конструктивными особенностями [1.табл. 2.3 с. 51]:

Поверхность теплообмена S=14,5 м2.

Длина труб L=3,0 м.

Общее число труб n=62 шт.

Число ходов z=1

Диаметр труб d=25x2 мм.

Диаметр кожуха D=325 мм.

Запас площади составляет:

5. Подбор кипятильника

Подобрать нормализованный вариант конструкции кожухотрубчатого испарителя ректификационной колонны, с получением GW= паров водного раствора органической жидкости, кипящая при температуре t2=109 0C, удельная теплота конденсации равна r2=363000 Дж/кг

В качестве теплоносителя используется насыщенный водяной пар давлением 0,3 МПа. Удельная теплота конденсации r1=2171000 Дж/кг, температура конденсации t1=1330С.

Расход греющего пара определим из уравнения теплового баланса:

 (7.98)

Средняя разность температур:

Рисунок 13 – Зависимость изменение температуры теплоносителей от поверхности теплообмена.

Примем ориентировочное значение коэффициента теплопередачи Kор=400 Вт/(м2∙К). Тогда ориентировочное значение требуемой поверхности составит:

 (7.100)

Выбираем испаритель по ГОСТ 15119-79 и ГОСТ 15121-79, [1.табл. 2.3 с. 51].

Поверхность теплообмена S=40,0 м2.

Длина труб L=2,0 м.

Общее число труб n=257 шт.

Число ходов z=1

Диаметр труб d=25x2 мм.

Диаметр кожуха D=600 мм.

Запас площади составляет:

6. Расчёт штуцеров

Внутренний диаметр трубопроводов определим по уравнению:

 (8.101)

где  - расход пара или жидкости, кг/с;

 - плотность пара или жидкости, кг/м;

 - скорость пара или жидкости, м/с.

6.1 Рассчитаем диаметр штуцера для входа исходной смеси в колонну

где  - плотность жидкости при температуре входа в колонну, кг/м3,[1 табл. IV с. 512].

Примем скорость смеси 2 м/с.

Принимаем стандартный наружный диаметр трубопровода для входа исходной смеси  с толщиной стенок материал, из которого выполнен трубопровод – нержавеющая, углеродистая сталь.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9