Автор работы: Пользователь скрыл имя, 18 Декабря 2012 в 21:45, курсовая работа
Ректификация – массообменный процесс, который осуществляется в большинстве случаев в противоточных колонных аппаратах с контактными элементами (насадки, тарелки), аналогичными используемым в процессе абсорбции. Поэтому методы подхода к расчёту и проектированию ректификационных и абсорбционных установок имеют много общего.
Введение. 3
1. Материальный баланс 4
2. Построение равновесной и рабочей линии
и диаграммы 5
3. Определение скорости пара и диаметра колонны. 6
4. . Определение числа тарелок и высоты колонны
и давления в кубе колонны. 8
5. . Расчёт гидравлического сопротивления тарелок 10
6. Расчет теплового баланса колонны. 13
7. Расчет и подбор подогревателя сырья,
дефлегматора и кипятильника. 16
7.1 Расчет и подбор подогревателя сырья. 16
7.2 Расчет и подбор конденсатора. 17
7.32 Расчет и подбор кипятильника. 18
8. Расчет и подбор сырьевого насоса. 21
9. . Расчёт и подбор штуцеров 24
Список использованных источников 26
.
– расстояние от нижней тарелки до верха слоя жидкости в кубе,
. Принимаем .
– высота слоя жидкости в кубе (10 мин),
.
Температура кубового остатка .
,
. Принимаем .
– высота юбки (выбирается 3 – 4 м). Принимаем .
.
В колонне устанавливаем смотровые люки перед 8,16,24,32,40:
6. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС КОЛОННЫ
Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в дефлегматоре-конденсаторе:
(7.15 [1])
,
где – удельные теплоты конденсации дистиллята, ацетона и этилового спирта при температуре дистиллята ;
(табл. XLV [1])
;
.
Расход теплоты, получаемой в кубе-испарителе от греющего пара (7.14 [1]):
,
где – теплоёмкости дистиллята, кубового остатка и сырья соответственно (считаются аналогично удельным теплотам конденсации);
тепловые потери приняты в размере 3 % от полезно затрачиваемой теплоты.
1)
; (рис. XI [1])
2)
;
3)
;
Расход теплоты в
,
где – начальная температура сырья (среднеиюльская температура Минска).
Тепловые потери приняты в размере 5 %.
-удельная теплоемкость исходной смеси, взятая при средней температуре
с = 2283.55
с
=2857,58
.
Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в водяном холодильнике дистиллята:
,
где – конечная температура охлаждённого дистиллята,
-удельная теплоемкость дистиллята, взятая при средней температуре
.
Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в водяном холодильнике кубового остатка:
,
-удельная теплоемкость кубового остатка, взятая при средней температуре
.
Расход греющего пара, имеющего температуру конденсации 108,7оС давление и влажность 5%
а) в кубе-испарителе:
-удельная теплота конденсации греющего пара.
б) в подогревателе исходной смеси,
.
Всего: 1.06+0.2=1.26кг/с или 4.5т/ч
Расход охлаждающей воды при нагреве её на
а) в дефлегматоре:
;
б) в водяном холодильнике дистиллята:
;
в водяном холодильнике кубового остатка
V = = 0.004 ;
Всего:0,026+0,001+0,004=0,031
или111,6
7. ВЫБОР ТЕПЛООБМЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ
7.1 Выбор подогревателя сырья.
К =210
2.Рассчитаем среднюю разность температур. Схема теплообмена противоточная.
Температурная схема.
Водяной пар берём при:
(2.6 [2]).
3.Определим необходимую поверхность теплообмена.
Расход теплоты на нагрев смеси:
.
Ориентировочно определяем необходимую поверхность теплообмена:
,
Из табл. 2.4 [2] выбираем стандартный кожухотрубчатый теплообменник по ГОСТу 14246-79:
- поверхность теплообмена 38м2
- длинна труб 3м
- число ходов 2
- площадь сечения одного хода по трубам 0.02м2
- диаметр труб 20 2 мм
- диаметр кожуха 500мм
Запас площади поверхности теплообмена
Запас площади поверхности теплообмена достаточен
4.Расход греющего пара в подогреватели сырья.
7.2 Расчет и подбор кипятильника
1.Тепловая нагрузка аппарата:
Q
2.Рассчитываем среднюю разность температур:
t
t
3.В соответствии с табл.2.1
принимаем ориентировочное значение
коэффициента теплопередачи К=1400
4.Тогда ориентировочное значение требуемой
поверхности составит:
F=
Из табл.2.10 выбираем стандартный кожухотрубчатый испаритель по ГОСТу 15119-79
- поверхность теплообмена 61м2
- число ходов 1
- длинна труб 3м
- диаметр труб 25 2 мм
- диаметр кожуха 600мм
Запас площади поверхности теплообмен
Запас площади поверхности теплообмена достаточен.
1.Температура конденсации ацетона под атмосферным давлением 56,4
Охлаждающая вода проходящая по трубам нагревается на 20
от 18 до 38
2.Температурная схема дефлегматора:
18
3.Средняя разность температур:
>2,
то
4.Средняя температура охлаждающей воды:
t
5.Тепловая нагрузка аппарата:
6.Расход воды:
7.В соответствии с табл.2.1[2] примем значение коэффициента теплопередачи. При передачи тепла от конденсирующего пара органических жидкостей к воде .
8.Тогда ориентировочное значение требуемой поверхности составит:
9.Задаваясь числом Re=15000 определяем соотношение n\z конденсатора из труб d
где n-общее число труб,
z-число ходов по трубному пространству,
d-внутренний диаметр труб мм,
динамический коэффициент вязкости воды при 29,2
10.Уточнённый расчёт поверхности теплопередачи. В соответствии с табл.2.9 соотношение принимает наиболее близкое к заданному значение у конденсаторов с диаметром кожуха D=1000мм,диаметром труб 25 мм, числом ходов z=4 и общим числом труб n=666:
Значение критерия Re:
Re=
11.Коэффициент теплоотдачи к воде определим по уравнению (2.12),пренебрегая поправкой( ) .При турбулентном режиме движения:
= 0,023Re
где, Pr=5.45-критерий для воды при 29,2
Для органической жидкости при
рис.V[1]
12.Рассчитываем коэффициент теплоотдачи для конденсирующегося пара ацетона по уравнению(2.24) для вертикальных труб:
,
13.Термическое сопротивление стенки трубы:
,
где -коэффициент теплопроводности нержавеющей стали(табл. ХХХVIII)
Тепловая проводимость загрязнения со стороны ацетона(табл.2.2)
Тепловая проводимость загрязнению со стороны воды:
Суммарное термическое стенки и загрязнений:
0.000114+
14.Коэффициент теплопередачи:
К=
15.Тогда требуемая поверхность составит:
В выбранном теплообменнике запас поверхности:
Запас площади поверхности теплообмена достаточен.
Из табл. 2.10 [2] в
- поверхность теплообмена 157м2
- длинна труб 3м
- число ходов 4
- площадь сечения одного хода по трубам 0.055м2
- диаметр труб 25 2 мм
- диаметр кожуха 1000мм
8. ПОДБОР НАСОСА ДЛЯ ПОДАЧИ ИСХОДНОЙ СМЕСИ
Геометрическая высота подъема смеси 11.1м. температура 25 . На линии нагнетания ( ) расположены 3 отвода под углом , 1 задвижка, 1диафрагма,1 прямоточный вентиль. На линии всасывания ( ) установлено 2 нормальных вентиля, 2 отвода под углом ,3 отвода под углом ,1 задвижка, (в обоих случаях отношение радиуса изгиба к внутреннему диаметру трубопровода равно 4).
Выбираем насос (по напору и мощности).
.
Выбираем стальной трубопровод с незначительной коррозией. Наружный диаметр 70мм, внутренний d=0.063м. Фактическая скорость:
.
Режим турбулентный
Среднее значение абсолютной шероховатости стенок труб (табл. 12 [1]). Относительная шероховатость .
По графику 1.5 [1] находим значение коэффициента трения .
Сумма коэффициентов местных сопротивлений для всасывающей линии:
,
,
где = 0.5 – вход в трубу с острыми краями;
=1.0 0.11=0.11 – отвод под углом ;
= 0.12 - отвод под углом ;
= 4.4 - нормальный вентиль;
= 0.5 – задвижка;
Тогда
.
Потери напора на всасывающей линии:
.
Сумма коэффициентов
местных сопротивлений для
(1.58 [3]),
;
где = 1 – выход из трубы;
= 1.0 0.11 – отвод под углом ;
= 0.5 – задвижка;
= 8.25 – диафрагма;
= 0.61 – прямоточный вентиль.
Тогда
Потери напора на нагнетательной линии
.
Общие потери напора:
(1.63 [3]),
.
Выбираем насос
Рассчитываем полный напор, развиваемый насосом:
-гидравлическое сопротивление в верхней части колонны.
Полезная мощность насоса:
Для ц/б насоса средней производительности принимаем
. (2.4 [3]).
Тогда мощность, потребляемая двигателем насоса
.
По таблице 1 [2] устанавливаем, что по заданной производительности и напору следует выбрать центробежный насос со следующими характеристиками:
- марка Х20/18;
- Q =
- H = 18;
- ;
- двигатель ВАО-31-2;
- мощность = 3;
- n = .
Для ц/б насосов запас напора, необходимый для исключения кавитации рассчитывается по формуле
стр. 20 [2]), .
9.РАСЧЁТ И ПОДБОР ШТУЦЕРОВ
(1.21 [4]),
принимаем скорость сырья
Информация о работе Ректификационная установка для разделения смеси этиловый спирт-ацетон