Сабахов Артур

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

Энергетический

Теплоэнергетики и физики

еплоэнергетика и теплотехника

заочная

3,4

 

 

____________________________________________________

Курсовая работа

 

»

 

 

 

 

 

 

 

Оценка при защите

_______________________

 

г.

«К защите допускаю»

Руководитель:

к.т.н., доцент Юхин Д.П.

(ученая степень, звание, Ф.И.О.)

___________________

(подпись)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уфа 2017

 

РЕФЕРАТ

рмата А1 графического материала.

 

, ТЕПЛОВАЯ НАГРУЗКА, ВЫПАРНАЯ УСТАНОВКА, ТРУБЫ, ОБОРУДОВАНИЕ

 

.

формата А1.

поверхности и количество греющих труб.

выпарной установки.

.

 

 

 

 

 

 

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

 

 

1

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

27

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Выпарные аппараты предназначены для концентрирования жидких растворов практически нелетучих веществ путем частичного удаления растворителя испарением при кипении жидкости. В процессе выпаривания растворитель удаляется из всего объема раствора, в то время как при температурах ниже температур кипения испарение происходит только с поверхности жидкости.

(вакуум-выпаривание, прямо- и противоточные, одно- и многокорпусные выпарные установки), а также к конструкциям выпарных аппаратов.

ЭВМ.

 

ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ УСТАНОВКИ

 

 

(вакуум-выпаривание, прямо- и противоточные, одно- и многокорпусные выпарные установки), а также к конструкциям выпарных аппаратов.

ЭВМ.

.

Исходный разбавленный раствор из промежуточной емкости центробежным насосом подается в теплообменник, где прогревается до температуры, близкой к температуре кипения, а затем – в первый корпус выпарной установки. Предварительный подогрев раствора повышает интенсивность кипения в выпарном аппарате.

Первый корпус обогревается свежим водяным паром. Вторичный пар, образующийся при концентрировании раствора в первом корпусе, направляется в качестве греющего во второй корпус.

 

 

 

 

Сюда же поступает частично сконцентрированный раствор из 1-го корпуса.

Самопроизвольный переток раствора и вторичного пара в следующие корпуса возможен благодаря общему перепаду давлений, возникающему в результате создания вакуума конденсацией вторичного пара последнего корпуса в барометрическом конденсаторе смешения, где заданное давление поддерживается подачей охлаждающей воды и отсосом неконденсирующихся газов вакуум-насосом. Смесь охлаждающейся воды и конденсата выводится из конденсатора при помощи барометрической трубы с гидрозатвором. Образующийся во втором корпусе концентрированный раствор центробежным насосом подается в промежуточную емкость упаренного раствора.

Конденсат греющих паров из выпарных аппаратов выводится с помощью конденсатоотводчиков.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 РАСЧЕТ ОСНОВНОГО АППАРАТА

 

 

.1 Определение поверхности теплопередачи выпарных аппаратов

 

Поверхность теплопередачи каждого корпуса выпарной установки определяется по основному уравнению теплопередачи:

.1)

;

;

.

необходимо знать распределение упариваемой воды, концентраций растворов и их температур кипения по корпусам. Эти величины находятся методом последовательных приближений.

Производительность установки по выпариваемой воде определяется из уравнения материального баланса:

)

– производительность установки по исходному раствору, кг/с;

.

 

асчет концентраций упариваемого раствора

 

Распределение концентраций раствора по корпусам установки зависит от соотношения нагрузок по выпариваемой воде в каждом аппарате.

В первом приближении на основании практических данных принимают,

аемой воде распределяется между

корпусами в соотношении:

1,0: 1,1

 

Далее рассчитываются концентрации растворов в корпусах:

 

 

.

Определение температур кипения растворов

 

Общий перепад давлений в установке равен:

)

;

.

 

)

 

Давление пара в барометрическом конденсаторе:

,

.

По давлениям паров находим их температуры и энтальпии [1]:

 

 

 

1 Давление паров по температуре и энтальпии

5,097

265

= 2,55335

225

= 0,0097

45

2579

 

При определении температуры кипения растворов в аппаратах исходят из следующих допущений. Распределение концентраций раствора в выпарном аппарате с интенсивной циркуляцией практически соответствует модели идеального перемешивания. Поэтому концентрацию кипящего раствора принимают равной конечной в данном корпусе и, следовательно, температуру кипения раствора определяют при конечной концентрации.

Изменение температуры кипения по высоте кипятильных труб происходит вследствие изменения гидростатического давления столба жидкости.

).

) равны:

 

   

 

Сумма гидродинамических депрессий

С.

:

2 Давление вторичных паров

Температура, °С

226

46

= 0,0098

 

каждого корпуса определяется по уравнению:

.4)

;

;

.

.

Тогда поверхность теплопередачи первого корпуса ориентировочно равна:

.5)

.

 

.

 

.

При пузырьковом (ядерном) режиме кипения паронаполнение

.

С и соответствующих концентрациях в корпусах равна:

.

С до температуры кипения

ввиду малого значения коэффициента объемного расширения и ориентировочно принятого значения ε.

Давления в среднем слое кипятильных труб корпусов (в Па) равны:

 

.

испарения растворителя [1]:

Зависимость давления от температуры кипения и теплоты испарения растворителя

= 2,578

232

0238

0

1320

 

 

 

 

   

):

 

 

Сумма гидростатических депрессий

 

 

определим по уравнению

.6)

;

температурная депрессия при атмосферном давлении.

):

;

.

Сумма температурных депрессий

 

)

 

 

.

Для этих аппаратов масса циркулирующего раствора равна:

)

)

)

 

;

.

равен:

 

)

.

Полезная разность температур в каждом корпусе может быть рассчитана по уравнению:

)

представляет собой дополнительную температурную потерю. В связи с этим общую полезную разность температур выпарных установок с аппаратами с вынесенной зоной кипения нужно определять по следующему выражению:

)

2.4 Расчет полезной разности температур

 

Общая полезная разность температур равна:

)

) равны:

.

Тогда общая полезная разность температур равна:

 

Проверим общую полезную разность температур:

 

.5 Определение тепловых нагрузок

 

Расход греющего пара в 1-й корпус, производительность каждого

корпуса по выпаренной воде и тепловые нагрузки по корпусам определим путем совместного решения уравнений тепловых балансов по корпусам и уравнения баланса по воде для всей установки:

)

)

)

,

:

.

корпуса.

.

Получим:

231,2)];

49,05)]

Вт

Вт

.

будем пересчитывать концентрации и температуры кипения растворов по корпусам.

.4

 

Параметры растворов и паров по корпусам

175,95

 

.6 Выбор конструкционного материала

 

.

.7 Расчет коэффициентов теплопередачи

 

Коэффициент теплопередачи для первого корпуса К определяют по уравнению аддитивности термических сопротивлений:

17)

.

 

.

Термическое сопротивление загрязнений со стороны пара не учитываем. Получим:

 

равен:

8)

;

;

теплопроводность;

плотность;

.

Для установившегося процесса передачи тепла справедливо уравнение:

 

.

 

.

Распределение температур в процессе теплопередачи от

нку: 1 – пар; 2

конденсат; 3 – стенка; 4 – накипь; 5 – кипящий раствор.

 

 

 

Коэффициент теплопередачи от стенки к кипящему раствору для пузырькового кипения в вертикальных кипятильных трубах при условии естественной циркуляции раствора [6] равен:

)

.

 

.

 

3

12,1

 

Проверим правильность первого приближения по равенству удельных тепловых нагрузок:

,

:

.

. Для второго корпуса:

 

,

град;

,

,

 

 

 

 

2;

2.

.

 

,

,

,

,

 

:

.

 

.8 Распределение полезной разности температур

 

Полезные разности температур в корпусах установки находим из условия равенства их поверхностей теплопередачи:

)

-го корпуса.

град;

град.

Проверим общую полезную разность температур установки:

.

Поэтому в последующих приближениях нет необходимости вносить коррективы на изменение конструктивных размеров аппаратов (высоты, диаметра и числа труб).

.

 

значений полезных разностей температур

5,95

.9 Уточненный расчет поверхности теплопередачи

 

.

 

 

 

перераспределения температур

44

 

 

:

Вт

Вт

Далее просчитывается распределение полезной разности температур и проверка суммарной разности температур.

град;

град.

ю разность температур установки

.

.

Сравнение полезных разностей температур

180,03

 

Различия между полезными разностями температур по корпусам в 1-м и 2-м приближениях не должно превышать 5%.

):

2;

По ГОСТ 11987-81 [2] выбираем выпарной аппарат со следующими характеристиками:

;

;

;

;

;

;

;

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РАСЧЕТ И ВЫБОР ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

 

.1Определение толщины тепловой изоляции

 

 

находят из равенства удельных тепловых потоков через слой изоляции от поверхности изоляции в окружающую среду:

)

[6]:

.

;

;

Выберем в качестве материала для тепловой изоляции совелит (85 % магнезии + 15 % асбеста), имеющий коэффициент теплопроводности

.

.

Рассчитаем толщину тепловой изоляции для первого корпуса:

.

и для других корпусов.

 

Определение расхода охлаждающей воды

 

определяют из теплового баланса конденсатора:

)

.

5 град ниже температуры конденсации паров:

.

Тогда

(42– 20

кг/с.

Расчет диаметра барометрического конденсатора

 

определяют из уравнения расхода:

)

.

:

.

.

Расчет высоты барометрической трубы

 

равна:

.

Высоту барометрической трубы определяют по уравнению:

)

;

– сумма коэффициентов местных сопротивлений;

– коэффициент трения в барометрической трубе;

;

.

,

.

– коэффициенты местных сопротивлений на входе в трубу и на выходе из неё.

 

.

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

 

Алексеев, В.А. и др. Машины и аппараты химических производств. Учебное пособие [текст] / В.А. Алексеев, — Казань: Казанский ГТУ, 2008., 305 с.

Амирханов Р.А., Б.Х. Драганов Теплотехника [Текст]: учебник / Р.А. Амирханов, Б.Х. Драганов. – М.: Энергоатомиздат: 2006., 420 с.

Аналитическая химия. ПЛОТНОСТЬ растворов нитрата аммония (nh4no3) при 200С — [Электронный ресурс]. Режим доступа: /http://www.novedu.ru/sprav/pl-nh4no3.htm 2015 г.

Бондарь, В.И. Коррозия и защита материалов. Учебное пособие для студентов металлургических специальностей [текст] / В.И. Бондарь, — Мариуполь: ПГТУ, 2009., 126 с.

Ефремов, А.П. Химическое сопротивление материалов. Учебное пособие [текст] / А.П. Ефремов, — М.: ГУП Издательство «Нефть и газ», РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2004., 210с.

Инсафуддинов С.З., Юхин Д.П. Методические указания и задания к курсовой работе по теме: «Расчёт многокорпусной выпарной установки» для студентов направления 140100 «Теплоэнергетика и теплотехника» [текст] / С.З. Инсафуддинов, Д.П. Юхин — Уфа: БГАУ, 2012, 24с.

Каталог ОАО ДимитровградХИММАШа. Теплообменные аппараты, 2009., 15 с.

Кордон М.Я., Симакин В.И., Горешник И.Д. Теплотехника [текст]:учебное пособие/ М.Я. Кордон — Пенза 2005.,167 с.

Косинцев В.И. и др. Основы проектирования химических производств [текст]: учебник для ВУЗов / В.И. Косинцев – М.: ИКЦ «Академкнига», 2005., 332 с.

Новый справочник химика и технолога. Процессы и аппараты химических технологий. часть I — СПб: «Мир и семья», 2006., 916 с.

 





Внимание, только СЕГОДНЯ!

About Author: