Курсовая работа: Розрахунок багатокорпусної випарної установки
Название: Розрахунок багатокорпусної випарної установки Раздел: Промышленность, производство Тип: курсовая работа | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Курсова робота на тему: "Розрахунок багатокорпусної випарної установки" з дисципліни: "Тепломасообмінні процеси та апарати" Одеса – 2010 Зміст Вступ 1. Вихідні дані для розрахунку 2. Розрахунок багатокорпусної випарної установки (БВУ) 2.1 Визначення кількості розчинника, що підлягає випарюванню 2.2 Визначення концентрацій розчину по корпусах БВУ 2.3 Визначення розподілу тиску по корпусах БВУ 2.4 Визначення температури кипіння розчину в апараті БВУ 2.5 Розрахунок коефіцієнтів теплопередачі 2.6 Визначення теплопродуктивності корпусів БВУ 2.7 Визначення корисної різниці температур по корпусах БВУ 2.8 Визначення поверхні нагріву корпусів БВУ 3. Конструктивний розрахунок корпусу БВУ 4. Розрахунок барометричного конденсатора Висновки по роботі Список використаної літератури Вступ Дана курсова робота націлена на закріплення та поглиблення знань, придбаних при вивченні дисципліни "Тепломасообмінні процеси та апарати", а також на розвиток навичок при розв’язанні конкретних інженерних задач та оформленні технічної документації. Задача курсової роботи – виконання теплового розрахунку багатокорпусної випарної установки (БВУ), конструктивного розрахунку окремого корпусу БВУ, а також барометричного конденсатора. Курсова робота містить розрахункову та графічну частини. У розрахунковій частині визначається теплопродуктивність та поверхня нагріву кожного корпусу БВУ, конструктивні розміри окремого корпусу БВУ, та основні розміри барометричного конденсатора. Графічна частина складається зі схеми БВУ та загального вигляду барометричного конденсатора. Рис.1 – Схема багатокорпусної випарної установки 1. Вихідні дані для розрахунку
2. Розрахунок багатокорпусної випарної установки (БВУ) 2.1 Визначення кількості розчинника, що підлягає випарюванню Кількість розчинника (води), що підлягає випарюванню у БВУ, визначається за формулою:
де
Виконаємо розподіл кількості випареного розчинника по корпусах БВУ у співвідношеннях: Тобто 2.2 Визначення концентрацій розчину по корпусах БВУ Концентрація розчину після Кількість розчину після 2.3 Визначення розподілу тиску по корпусах БВУ Різниця між тиском гріючої пари у першому корпусі та тиском вторинної пари у барометричному конденсаторі: де
Визначимо розподіл тиску по корпусах БВУ: Додаток тиску між сусідніми корпусами БВУ можна прийняти таким:
де 2.4 Визначення температури кипіння розчину в апараті БВУ Визначимо температури кипіння розчину: де
Температурна депресія розчину складається з фізико-хімічної температурної депресії ( Фізико-хімічна температурна депресія визначається залежно від величини кінцевої концентрації розчину та тиску у випарному апараті. Якщо процес відбувається під тиском, що відрізняється від атмосферного, використовують залежність: де
Гідростатичну ( 2.5 Розрахунок коефіцієнтів теплопередачі Коефіцієнт теплопередачі для гріючої камери випарного апарата: де
Коефіцієнт тепловіддачі від конденсуючої пари до стінок гріючої камери випарного апарата: де
Коефіцієнт тепловіддачі від стінок гріючої камери випарного апарата до киплячого розчину: де
Значення критерію Нуссельта для теплообміну між стінкою гріючої камери випарного апарата та розчином: Значення критерію Прандтля для розчину, що рухається по трубках гріючої камери випарного апарата: Значення динамічної в’язкості води та густини розчину: Значення кінематичної в’язкості розчину: Теплоємність розчину при початковій концентрації:
Теплопровідність розчину:
Значення числа Рейнольдса для розчину, що рухається по трубках гріючої камери випарного апарата: 2.6 Визначення теплопродуктивності корпусів БВУ Теплова продуктивність випарного апарата визначається за формулою: де
Питома витрата гріючої пари визначається за формулою: де Питома кількість випареного розчинника (води): де
Теплоємність розчину при початковій концентрації визначається за формулою: 2.7 Визначення корисної різниці температур по корпусах БВУза варіантом однакової між корпусами БВУ поверхні теплообміну Температурний напір для кожного корпусу БВУ можна визначити за формулою: де
де
де
2.8 Визначення поверхні нагріву корпусів БВУ Поверхня випарного апарата визначається із рівняння теплопередачі: 3. Конструктивний розрахунок корпусу БВУ Конструктивний розрахунок виконується з метою визначення основних розмірів апарату і вибору загальної компоновки. У якості випарного апарату обрана випарна установка з примусовою циркуляцією розчину (вид випарного апарату з основними розмірами наведений у додатку 1). Основними вузлами апарату є: 1 – трубчастий теплообмінний апарат; 2 – випарна камера (паровий простір); 3 – сепаратор; 4 – циркуляційна труба; 5 – циркуляційний насос. Розчин у циркуляційний контур забирається з нижньої частини випарної камери, де його температура найменша. Розділу температурних шарів розчину сприяє розвинута зливна труба, з якої нагрітаутеплообмінникурідина надходитьуверхнійшар розчину. Паранавиходіізвипарного апарату відокремлюється від крапель у сепараторі. Нагрів розчину здійснюється насиченою парою – при її конденсації у між трубному просторі теплообмінника. Для урахування запасу продуктивності випарного апарату конструктивну величину його поверхні теплообміну приймають більше розрахункової на 20 %. Кількість трубок у корпусі гріючої камери випарного апарату: де
де Площа прохідного перерізу для середовища, що рухається в середині трубок:
Витрата розчину у трубках: Діаметр корпуса гріючої камери випарного апарату визначають за формулою: де
Діаметр парової камери вибирають таким: Швидкість пари у паровому об’ємі:
де
де Швидкість витання часток рідини:
де
де Так при Висота парового об’єму:
де
Швидкість пари на виході із трубок:
Діаметр рециркуляційної труби визначається за формулою:
4. Розрахунок барометричного конденсатора Для утворення розрядження в останніх корпусах БВУ використовуються конденсатори змішувального типу. В таких конденсаторах забезпечується розвита поверхня контакту та достатній час стикання пари з охолоджуючою водою. На виробництві використовуються різні типи конденсаторів: з паралельною течією води та пари, струминний конденсатор, але широке розповсюдження знайшли конденсатори високого рівня – барометричні. У таких конденсаторах холодна вода надається у верхню частину де завдяки форсункам розбризкується і каскадами стікає з полиці на полицю. Пара підводиться під нижню полку і рухаючись уверх конденсується на водяних завісах між полицями. Відстань між полицями скорочується знизу до верху, так як зменшується, за рахунок конденсації, кількість пари. Загальний тиск у конденсаторі дорівнює сумі парціального тиску водяної пари та повітря (газів). Тому для підтримання необхідного розрядження треба постійно відводити повітря. Це здійснюється спеціальними насосами із того місця конденсатора де робоча температура мінімальна, це об уславлюється тим, що при мінімальній температурі середовища масова витрата, а тобто продуктивність насосу буде мінімальна. Відвід конденсату здійснюється само течією крізь барометричну трубу, що занурена у сосуд (ящик) з водою, вона також служить гідро затвором. Стовп конденсату у барометричній трубі урівноважується силами тяготіння та зовнішнього тиску, тому треба правильно вибирати довжину барометричної труби. Витрата охолоджуючої води визначається за формулою:
де
де
де
Діаметр конденсатора:
де
Діаметр барометричної труби визначається з розрахунку на пропуск конденсату:
де
Висота водяного стовпа, що забезпечує потрібний вакуум: де Втрата напору на тертя та місцеві опори у барометричній трубі визначаються за формулою:
де
Число Рейнольдса визначається за формулою: де Поправка, що враховує можливі коливання рівня вакууму у конденсаторі становить: Повна висота барометричної труби визначається за формулою:
Висновки по роботі В ході виконання даної курсової роботи з дисципліни "Тепломасообмінні процеси та апарати", метою якої було закріплення та поглиблення знань придбаних впродовж семестру, був проведений тепловий розрахунок багатокорпусної випарної установки (БВУ), конструктивний розрахунок третього корпусу БВУ, а також розрахунок барометричного конденсатора. Розрахунок проводився для розчину В процесі виконання курсової роботи була визначена теплопродуктивність та поверхня нагріву кожного корпусу випарної установки, було розраховано конструктивні розміри третього корпусу та основні розміри барометричного конденсатора – кратність охолодження, діаметр конденсатора, діаметр барометричної труби та її висоту. Виконання даної курсової роботи дозволило більш докладно і поглиблено вивчити багатокорпусні випарні установки, зокрема сам процес випарювання, та закріпити придбані знання з дисципліни "Тепломасообмінні процеси та апарати". Список використаної літератури 1. Лебедев П.Д. Теплообменные, сушильные и холодильные установки. – М.: Энергия, 1972 г.; 2. Лебедев П.Д., Щукин А.А. Теплоиспользующие установки промышленных предприятий. – М.: Энергия, 1970 г.; 3. Таубман Е.И. Выпаривание. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. – М.: Химия, 1982 г.; 4. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. Изд. 2-е, стереотип – М.: Энергия, 1977 г.; 5. Ривкин С.Л., Александров А.А. Теплофизические свойства воды и водяного пара. – М.: Энергия, 1980 г. |