Лист докум

Работа добавлена на сайт samzan.net:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП 02 15 05 ПЗ

Разраб.

Мартиновский

Провер.

Кузьмин

Реценз.

Н. Контр.

Утверд.

Кузьмин

Подбор вспомогательного оборудования

Лит.

Листов

БГТУ

4 17 08 15 13

5 Подбор вспомогательного оборудования

5.1 Выбор подогревателя исходного раствора

Рассчитываем теплообменник в котором раствор подогревается от начальной температуры tН =18 ºС до требуемой температуры tк =59,96 ºС. В качестве греющего агента принимаем греющий пар tгр = 95,14°C с Ргп=85 кПа.

Находим среднюю температуру холодного теплоносителя по формуле:

, (5.1)

Подставляя известные данные в формулу получаем:

Определяем тепловую нагрузку теплообменника по уравнению:

, (5.2)

где GH – расход подогреваемого раствора, кг/с.

сн — теплоемкость раствора при исходной концентрации, Дж/кг·°C.

Gн = 5 кг/с;

сн = 3181,74 Дж/кг·°C– по данным, приведенным в справочнике [3], tк=75,68°C (см. расчет выпарного аппарата).

Подставляя известные данные в формулу получаем:

Определяем расход греющего пара по формуле:

, (5.3)

где коэффициент 1,03 учитывает потери теплоты,

r – теплота парообразования греющего пара при tгр, Дж/кг.

Подставляя известные данные в формулу получаем:

r= 2270,0 кДж/кг [1].

Определяем среднелогарифмическую разность температур:

, (5.4)

где ΔtБ – большая разность температур, ºС;

Δtм – меньшая разность температур, ºС.

Принимаем противоток.

95,140C >95,140C

59,960C < 180C

Подставляя известные данные в формулу определяем среднелогарифмическую разность температур:

Приблизительную поверхность теплопередачи рассчитывают по формуле:

, (5.5)

где Кор – приблизительное значение коэффициента теплопередачи, Вт/м²·К.

Принимаем для нашего аппарата ориентировочное значение коэффициента теплопередачи Кор=600 Вт/м2 К. Тогда ориентировочное значение поверхности теплообмена составит:

Рассчитаем количество труб, приходящихся на один ход nx:

, (5.6)

где n – общее количество труб теплообменника;

z – количество ходов трубного пространства;

d – внутренний диаметр труб теплообменника, м;

µ – вязкость теплоносителя при tср., Па·с .

µ =5,3438·10-4 Па·с [1].

Принимаем ориентировочное значение Re = 15000. Это соответствует развитому турбулентному режиму течения жидкости в трубах.

Подставляя известные данные в формулу определяем:

Для труб диаметром dн=20×2мм.

Для труб диаметром dн=25×2мм.

Из таблицы 2.3 [2] выбираем теплообменник с близкой поверхностью теплообмена и соотношением n/z. Теплообменник обладает следующими характеристиками: диаметр кожуха D = 400 мм; поверхность теплообмена F = 31,0 м2; длина труб L = 4 м; число ходов z = 2; число труб n = 100; диаметр трубы d=25×2.

Рассчитаем действительное значение критерия Рейнольдса при движении воды в трубах ReТР по [2]:

(5.7)

G = 5 кг/с; = 5,3438 · 10-4 Па · с – по данным, приведенным в справочнике [1]; dВН = 0,021 м; z = 2; n = 100 – по [3] таблица 2.3.

Определим коэффициент Прандтля для потока в трубном PrТР по [3]:

(5.8)

где С – теплоемкость конденсата, Дж/(кг·°С);

λ – коэффициент теплопроводности, Вт/(м ·К).

С = 4190 Дж/(кг·°С); = 5,3438 · 10-4 Па · с; λ = 647,8· 10-3 Вт/(м ·°С) – по данным, приведенным в справочнике [1].

Пренебрегая поправкой (Pr/Prст)0.25 рассчитаем коэффициент теплоотдачи α2 к жидкости по [2] формула(2.12):

(5.9)

Коэффициент теплоотдачи от пара α1, конденсирующегося на пучке вертикально расположенных труб рассчитаем [2] по уравнению (2.24).

(5.10)

ρ=958,5кг/м3; λ = 677· 10-3 Вт/(м ·°С); dВН = 0,021м; n = 100; = 2,825. 10-4 Па · с – по данным, приведенным в справочнике [1]; Gн = 2.77 кг/с.

Определим сумму термических сопротивлений стенки трубы и загрязнений по [3]:

(5.11)

где λСТ – коэффициент теплопроводности стенки из нержавеющей стали, Вт/(м·К);

δСТ – толщина стенки трубы конденсатора, м;

rB и rА – термические сопротивления слоев загрязнений на стенках со стороны воды и паров соответственно, Вт/(м2 ·К).

λСТ = 16,4942 Вт/(м·К) – по [4] таблица XXVIII; δСТ = 0,002 м – по [2] таблица 2.9; для воды среднего качества rB = 2900 Вт/(м2 ·К); для растворов солей rА = 2900 Вт/(м2 ·К) – по [3] таблица 2.2.

Определим коэффициент теплопередачи по [2] формула (2.19):

(5.12)

Найдем требуемую поверхность теплопередачи FТ по [2] формула (4.73):

(5.13)

где Q – тепловая нагрузка, Вт;

ΔtСР – средняя разность температур в дефлегматоре, 0С.

Определим запас поверхности теплопередачи теплообменника, выбранного по [2] таблица 2.3 по формуле:

(5.14)

где F и FT – табличное и рассчитанное значение поверхности теплопередачи, м2.

5.2 Выбор поверхностного конденсатора

Рассчитаем подробно кожухотрубчатый конденсатор, в котором вторичный пар охлаждается от tн, °С до требуемой температуры tк, °С.

В качестве охлаждающего агента принимаем воду с температурой на входе в конденсатор tн=28°С, температура конденсации tпк = 52,58 °С .

Примем температуру воды на выходе из конденсатора tк = 40 °С.

Среднюю температуру воды tср, °С, определяемм по [2]:

(5.19)

где tн – начальная температура воды, поступающей в конденсатор, °С;

tк – конечная температура воды на выходе из конденсатора , °С.

Тепловая нагрузка конденсатора Q, Вт определяется по [2]:

(5.20)

где Gн — расход вторичного пара, кг/с;

r — удельная теплота конденсации при температуре tпк, Дж/кг.

Gн = 4,17 кг/с – по расчетам; r = 2378,3 кДж/кг – по данным, приведенным в справочнике [1].

Расход охлаждающей воды G, кг/с, определяется по [2]:

(5.21)

где с1 — теплоемкость воды при средней температуре tср, кДж/кг.

с1 = 4180 Дж/кг – по данным, приведенным в справочнике [1].

Среднелогарифмическая разность температур Δtср, °С, определяется по [2]:

, (5.22)

где Δtб и Δtм — большая и меньшая разности температур, °С, которые определяются по [1]:

Ориентировочное значение поверхности Fор, м2 определяется по формуле (5.5):

Кор = 1000 Вт/м2 ·οС – по данным, приведенным в [2] табл. 2.1.

Число труб, приходящееся на один ход определяется по формуле (5.6):

1 = 7,202 · 10-4 Па · с – по данным, приведенным в справочнике [1];

dвн = 0,021 м или dвн = 0,016 – по данным, приведенным в [3]; примем – Reор = 15000.

Для dвн = 0,021 м.

Для dвн = 0,016 м.

Из таблицы 2.9 [3] выбираем кожухотрубчатый конденсатор с близкой поверхностью теплообмена и соотношением n/z. Теплообменник обладает следующими характеристиками: диаметр кожуха D =1200 мм; поверхность теплообмена F = 582 м2; длина труб L = 6 м; число ходов z = 6; число труб n = 1544; диаметр трубы d=20×2.

Рассчитаем действительное значение критерия Рейнольдса при движении воды в трубах ReТР по формуле (5.7):

G = 197,7175 кг/с – расчёт см. выше; = 7,202 · 10-4 Па · с – по данным, приведенным в справочнике [1]; dВН = 0,016м, z = 6, n = 1544 – по [3] таблица 2.9.

Определим коэффициент Прандтля для потока в трубном пространстве PrТР по формуле (5.8):

С = 4190 Дж/(кг·°С); = 7,202 · 10-4 Па · с; λ = 618,6· 10-3 Вт/(м ·°С) – по данным, приведенным в справочнике [1].

Пренебрегая поправкой (Pr/Prст)0.25 рассчитаем коэффициент теплоотдачи α2 к воде по формуле (4.9):

ρ=958,5кг/м3; λ = 677· 10-3 Вт/(м ·°С); dВН = 0,016 м; n = 1544; = 2,825 · 10-4 Па · с – по данным, приведенным в справочнике [1]; Gн = 5 кг/с – по расчетам.

Определим сумму термических сопротивлений стенки трубы и загрязнений по формуле (5.11):

где λСТ – коэффициент теплопроводности стенки из нержавеющей стали, Вт/(м·К);

δСТ – толщина стенки трубы конденсатора, м;

Определим коэффициент теплопередачи по формуле (4.10):

Найдем требуемую поверхность теплопередачи FТ по формуле (5.13):

Определим запас поверхности теплопередачи теплообменника, выбранного по формуле (4.14):

5.3 Расчет насоса

Подберем насос для перекачивания раствора при температуре t = 18°С из емкости в аппарат. Расход раствора Gн = 5 кг/с.

Рисунок 6. – Монтажная схема трубопровода

5.3.1 Выбор трубопровода

Диаметр трубопровода d, м определяется по формуле (1.8) [2]:

, (5.23)

где Q − объемный расход жидкости,

w − скорость течения жидкости для всасывающего и нагнетательного трубопровода,

, (5.24)

где ρ – плотность при t = 18 °С 7%-ного раствора NаNO3, кг/м3

ρ=1046,4кг/м3

w = 2 м/с – для всасывающего и нагнетательного трубопровода примем одинаковую скорость течения жидкости – по данным, приведенным в [2].

Выбираем стальную трубу наружным диаметром 70 мм, толщиной стенки 3 мм. Внутренний диаметр трубы d = 0,064 м по [2] страница 16.

Фактическая скорость воды в трубе w, м/с определяется по [2]:

(5.25)

5.3.2 Определение потерь давления на трение и местные сопротивления

Для линии нагнетания до теплообменника.

Определим режим течения жидкости, т.е. критерий Рейнольдса Re:

, (5.26)

где ρ – плотность при t = 18 °С 7%-ного раствора NаNO3, кг/м3

μ – динамическая вязкость 7%-ного раствора NаNO3 при tн = 18 ° Па · с.

ρ=1046,4кг/м3, μ = 1,1041 · 10-3 Па · с – по данным, приведенным в справочнике [4].

Режим течения турбулентный.

Относительная шероховатость труб определяется по [3]:

, (5.27)

где Δ − абсолютную шероховатость труб, м.

Δ = 0,0001 м – для стальных труб, бывших в эксплуатации, с незначительной коррозией − по данным, приведенным в справочнике [4].

Далее получим:

; ;

640 < Re < 358514,7

Коэффициент трения λ Вт/(м·К), для зоны смешанного трения определяется по формуле [2]:

, (5.28)

Сумму коэффициентов местных сопротивлений определяется: для нагнетательной линии (по данным, приведенным в справочнике [2]:

нормальный вентиль: 3 штуки ξ1 = 4,0.

Сумма коэффициентов местных сопротивлений Σξ в нагнетательной линии определяется:

, (5.29)

Потерянный напор на нагнетательной линии hп.наг, м до теплообменника определяется по [4]:

(5.30)

где l – длина трубопровода, м.

l = 20 м.

Для линии нагнетания после теплообменника.

Определим режим течения жидкости, т.е. критерий Рейнольдса Re по формуле (5.18):

ρ = 1028 кг/м3 - по данным, приведенным в справочнике [1] при конечной температуре жидкости tк = 59,96 °С; μ = 5,016 · 10-4 Па · с – по данным, приведенным в справочнике [3].

Режим течения турбулентный.

Относительная шероховатость труб определяется по формуле (5.27):

Далее получим:

; ;

Re > 200000,

Коэффициент трения λ Вт/(м·К), для зоны смешанного трения определяется по формуле (5.28):

− колено под углом 90°: 1 штука ξ1 = 1,1;

− нормальный вентиль: 2 штуки ξ2 = 4;

− выход из трубы: ξ3 = 1.

Сумма коэффициентов местных сопротивлений Σξ в нагнетательной линии определяется по формуле (5.29):

Потерянный напор на нагнетательной линии hп.наг, м после теплообменника определяется по формуле (5.30):

Потерянный напор на нагнетательной линии hп.наг, м:

, (5.31)

Для всасывающей линии hп.вс, м принимаем 10% от нагнетательной линии:

Общие потери напора hп, м определяются по [2]:

, (5.32)

5.3.3 Выбор насоса

Необходимый напор насоса H, м определяется по [2]:

, (5.33)

где p2 – давление вторичного пара в аппарате, Па;

p1 – атмосферное давление, Па;

Hг − геометрический подъем жидкости, м.

p2 = 14750 (см. расчет выпарного аппарата); p1 = 101325 Па; Hг = 15 м.

По справочнику [2] (приложение 1.1) устанавливаем, что заданным подаче и напору более всего соответствует центробежный насос марки X90/19, для которого при оптимальных условиях работы Q =2,5·10-2 м3/с, Н=13 м.вод.ст. Насос обеспечен электродвигателем типа АО2–51−2, номинальной мощностью
Nн = 10 кВт.

5.3.4 Расчет вакуум-насоса

Производительность вакуум-насоса Gвозд определяется количеством воздуха (вторичного пара), который необходимо удалять из конденсатора по формуле (4.25) [2]:

(5.34)

где 2,5∙10-5 – количество газа, выделяющегося из 1 кг воды;

0,01 – количество газа, подсасываемого в конденсатор через неплотности на 1 кг паров;

W – расход вторичного пара, кг/с;

Температура воздуха в поверхностном конденсаторе определяем по формуле (4.3):

tвп = 52,58 + 1,0 = 53,58 оС

Давление вторичного пара в конденсаторе Рвп = 14 кПа – по заданию.

Определим объемную производительность вакуум-насоса по [2] страница 179:

, (5.35)

где R – универсальная газовая постоянная, Дж/(кмольК);

Мвозд – молекулярная масса воздуха, кг/кмоль;

GBОЗД – производительность вакуум-насоса, кг/с.

R = 8314 Дж/(кмольК); Мвозд = 29 кг/кмоль; GBОЗД = 0,04180 кг/с – по формуле (5.35).

На основании рассчитанных выше данных подберем вакуум-насос по [2] приложение 4.7:

- типоразмер ВВН-25;

- остаточное давление 15 мм рт.ст.;

- производительность 25 м3/мин;

- мощность на валу 48 кВт.

1. 31122 Составители И
2. Цели дистанционного обучения. Методы управления временем. Трансакционые издержки
3. Фискальная политика и ее механизм Особенности фискальной политики в РБ
4. прежнему хранят многие индоевропейские древности как в грамматике так и в лексике.
5. Новаторство драматургии Чехова
6. Колибри Учредители фестиваля- Алтайская государственная академия культуры и искусств кафедра те
7. Цифровые системы передачи телефонных сигналов
8. Антонио Доменико Виральдини
9. I Познакомиться с материалами и планом наблюдения и анализа урока
10. Неосознаваемые побудители сознательных действий Исследования процессов входящих в этот класс прежде вс
11. Столкновение внешнеполитических интересов России и США на евразийском континенте
12. Национальное воспитание есть одним из главных приоритетов и органическим компонентом развития образования
13. ЗАДАНИЕ 1 Дайте развернутый ответ на вопрос- Финансовая устойчивость страховых организаций
14. Тема 1. Сущность и назначение бюджетирования в системе управления организацией 1 занятие Задания для самос.
15. тематики высшей квалификационной категории МКОУ СОШ 2 Новосибирская область город Барабинск Приёмы и
16. лекция Ощущения Проблема Основным источником наших знаний о внешнем мире и о собственном теле являются
17. рефератов по дисциплине Экономика для отработки пропущенных лекций выполняется в рукописном виде
18. Продукция сельского хозяйства по категориям хозяйств 425 14
19. методичні вимоги до уроку
20. на тему- Четыре главные цели экономической политики Выполнил- Горюткина Анна Валерьевна студ

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе