Главная Контакты В избранное
  • Курсовая работа "Испаритель полистирола"

    АвторАвтор: student  Опубликовано: 14-12-2020, 20:39  Комментариев: (0)

    Скачать: soderzhanie_.zip [1,42 Mb] (cкачиваний: 0)  

     

     

    СОДЕРЖАНИЕ

    .

    Введение…………………………………………...............................

    5

    1. Технологическая часть….....................................................

    6

    1.1 Описание технологической схемы установки………..

    6

    1.2 Теоретические основы процесса…..............................

    10

    1.3 Описание объекта разработки, выбор материалов..

    14

    2. Технологические расчеты процесса и аппарата……..…..

    22

    2.1 Тепловые балансы и расчеты……………………………..

    22

    2.2 Конструктивные расчеты..………………………………..

    30

    2.3 Расчет гидравлического сопротивления .....................

    32

    2.4 Расчет и выбор вспомогательного оборудования........

    35

    3. Прочностные расчеты аппарата….……………………….

    41

    3.1 Расчет толщины стенки корпуса обечайки ………….

    41

    3.2 Расчет толщины стенки днища эллиптического….

    42

    3.3 Расчет опоры аппарата…………………………………….

    44

    Список литературы…………………………………………………

    49

    Приложения

     

     

     


     

     

     

     

    ВВЕДЕНИЕ

    Развитие химической промышленности является основой химизации народного хозяйства. В связи с этим, первостепенное значение приобретают разработки современных конструкций машин и аппаратов химических производств интенсификации производственных процессов, снижение стоимости оборудования, разработка природоохранных мероприятий, чему способствует его правильный расчет и конструирование.

    Для разделения смесей жидкостей и сжиженных газовых смесей в промышленности применяют способы простой перегонки (дистилляции), перегонки под вакуумом и с водяным паров, молекулярной перегонки и ректификации. Ректификацию широко используют в промышленности для полного разделения смесей летучих жидкостей, частично и целиком растворимых одна в другой.

    Этот процес имеет большое значение в химической технике. В качестве примеров достаточно указать на разделение природных углеводородов нефти и синтетических углеводородов с целью получения моторных топлив, на выделение индивидуальных газов из их смесей путем предварительного ожижения и последующей ректификации жидкой смеси.

    Возможность разделения жидкой смеси на составляющие ее компоненты ректификацией обусловлена тем, что состав пара, образующегося над жидкой смесью, отличается от состава жидкой смеси в условиях равновесного состояния пара и жидкости. Известные равновесные данные для конкретной смеси позволяют проанализировать возможность разделения этой смеси.

    1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

    1.1 Описание технологической схемы производства

    Схема непрерывно действующей ректификационной установки представлена на рисунке 1.1.

    Исходная смесь из промежуточной емкости 13 центробежным насосом 12 подается в теплообменник 1, где подогревается до температуры кипения насыщенным водяным паром. Нагретая смесь поступает на разделение в ректификационную колонну 2 на тарелку питания, где смешивается с флегмой из укрепляющей части колонны.

    Стекая вниз по колонне жидкость взаимодействует с поднимающимся вверх паром, образующимся при кипении кубовой жидкости в кипятильнике 11. В результате этого из жидкости удаляется легколетучий компонент.

    Пар, обогащенный НК, поднимается вверх по колонне и поступает в дефлегматор 3. Из дефлегматора сконденсировавшийся пар поступает в распределительный стакан 4, где конденсат разделяется на два потока: один (флегма) возвращается на орошение колонны, второй (дистиллят) поступает в холодильник дистиллята 5 и далее в промежуточную емкость7.

    Из кубовой части колонны непрерывно отводится кубовый остаток – продукт, обогащенный ВК, который охлаждается в теплообменнике 6 и направляется в емкость 9.

    Подогреватель исходной смеси и кипятильник обогреваются насыщенным водяным паром, образовавшийся конденсат возвращается на ТЭЦ [3].

    Рисунок 1.1 -Схема непрерывно действующей ректификационной установки:

    1-подогреватель исходной смеси; 2-ректификационная колонна; 3-дефлегматор;4-делитель флегмы; 5-холодильник дистиллята; 6-холодильник остатка; 7, 9, 13 -емкость; 8, 10, 12 –насосы; 11-кипятильник

    Пусть концентрация жидкости на первой тарелке равна х1 (по низкокипящему компоненту бензолу), а ее температура t1. В результате взаимодействия между жидкостью и паром, имеющем более высокую температуру, жидкость частично испаряется, причем в пар переходит преимущественно легколетучий (низкокипящий) компонент. Поэтому на следующую тарелку поступает пар с ЛЛК у1</sub>>х1.

    Испарение жидкости на тарелке происходит за счет тепла конденсации пара. Из пара конденсируется и переходит в жидкость преимущественно тяжелолетучий компонент (высоко кипящий), содержание которого в поступающем на тарелку паре выше равновесного с составом жидкости на тарелке.

    На второй тарелке жидкость имеет состав х2 , содержит больше ЛЛК, чем на первой, и соответственно кипит при более низкой температуре (t2 < t1). Соприкасаясь с ней, пар состава у1 частично конденсируется, обогащается ЛЛК и удаляется на вышерасположенную тарелку, имея состав у2 > х2 и т.д.

    Таким образом, пар, представляющий собой на выходе из кипятильника почти чистый ТЛК, по мере движения вверх все более обогащается легколетучим компонентом и покидает верхнюю тарелку колонны в видепочти чистого ЛЛК, который практически полностью переходит в паровую фазу по пути от кипятильника до верха колонны.

    Пары конденсируются в дефлегматоре 3, охлаждаемом водой, и получаемая жидкость разделяется в разделителе 4 на дистиллят и флегму, которая направляется на верхнюю тарелку колонны. Следовательно, с помощью дефлегматора в колонне создается нисходящий поток жидкости.

    Жидкость, поступающая на орошение колонны, представляет собой почти чистый ЛЛК. Однако, стекая по колонне и взаимодействуя с паром, жидкость все более обогащается ТЛК, конденсирующимся из пара. Когда жидкость достигает нижней тарелки, она становиться почти чистым ТЛК и поступает в кипятильник, обогреваемый глухим паром.

    На некотором расстоянии от верха колонны к жидкости из дефлегматора присоединяется исходная смесь, которая поступает на питающую тарелку. Для того, чтобы уменьшить тепловую нагрузку кипятильника, исходную смесь обычно нагревают в подогревателе 5 до температуры кипения жидкости на питательной тарелке.

    Питающая тарелка как бы делит колонну на две части, имеющие различное назначение. В верхней части должно быть обеспечено, возможно, большее укрепление паров, т.е. обогащение их ЛЛК, чтобы в дефлегматор направлялись пары, близкие по составу к ЛЛК. Поэтому данная часть колонны называется укрепляющей. В нижней части необходимо в максимальной степени удалить ТЛК, чтобы в кипятильник стекала жидкость, близкая по составу к ТЛК. Соответственно эта часть колонны называется исчерпывающей.

    В дефлегматоре 3 могут быть сконденсированылибо все пары, поступающие из колонны, либо только часть их, соответствующая возвращаемой в колонну флегмы. В первом случае часть конденсата, представляет собой дистиллят ( ректификат), или верхний продукт, который после охлаждения в холодильнике 6направляется в сборник дистиллята 9.

    Жидкость, выходящая из низа колонны (близкая по составу с ТЛК) также делится на две части. Одна часть направляется в кипятильник, а другая -остаток после охлаждения в холодильнике 7 направляется в сборник 8.

    1.2 Теоретические вопросы процесса

    Теплообменом называется процесс переноса теплоты происходящий между телами, имеющими различную температуру. При этом теплота переходит самопроизвольно от более нагретого к менее нагретому телу. Теплообмен между телами представляет собой обмен энергией между молекулами, атомами и свободными электронами, в результате, которого интенсивность движения частиц более нагретого тела снижается, а менее нагретого - возрастает. Все теплообменные процессы можно условно разделить на следующие группы: нагревание, охлаждение, конденсация, испарение. Нагревание – повышение температуры перерабатываемых материалов путем подвода к ним тепла. Охлаждение – понижение температуры перерабатываемых материалов путём отвода от них тепла. Конденсация – снижение паров какого-либо вещества путём отвода от них тепла. Испарение – перевод в парообразное состояние какой-либо жидкости путём подвода к ней тепла. Частным случаем испарения является процесс выпаривания – концентрирования при кипении растворов твёрдых нелетучих веществ путём удаления жидкого летучего растворителя в виде паров.

    Движущей силой любого теплообменного процесса является разность температур сред, при наличии которой тепло распространяется от среды с большей температурой к среде с меньшей температурой. Тела, участвующие в теплообмене, называются теплоносителями. Теплоносители с более высокой температурой называют горячими, теплоносители с более низкой температурой – холодными.

    Очень важна также схема движения теплоносителей. От нее сильно зависит характер процесса. Существует несколько схем движения

    потоков теплоносителей. Прямоточная схема – горячий теплоноситель взаимодействует с холодным через стенку, при этом потоки направлены параллельно друг другу и в одном направлении, противоточная – потоки параллельны, но направлены в противоположные стороны, и перекрёстная потоки направлены под углом относительно друг друга.

    Теплоотдача при кипении жидкости относится к числу особенно сложных процессов. При кипении пар образуется в виде пузырьков в определённых местах (центрах) поверхности нагрева. При хорошей смачиваемости жидкостью поверхности нагрева, жидкость подтекает под пузырьки и облегчает их отрыв от поверхности нагрева. При плохой смачиваемости пузырьки пара имеют широкое основание и достигают при отрыве больших размеров; фактически отрывается только вершина пузырька, а у поверхности нагрева всё время имеется паровая прослойка. При большом числе центров парообразования поверхность нагрева может покрываться сплошной паровой плёнкой.

    Таким образом, при кипении жидкостей, плохо смачивающих поверхность нагрева, коэффициенты теплоотдачи значительно меньше, чем при кипении жидкостей, хорошо смачивающих поверхности нагрева.

    Измерение температур в объёме кипящей жидкости указывает на следующий характер температурного поля. Непосредственно у поверхности нагрева жидкость имеет температуру, равную температуре этой поверхности. На расстоянии 2 – 3 мм от поверхности температура жидкости резко уменьшается до значения, превышающего на 0,30,5температуру образующегося пара. Эта температура сохраняется практически во всём объёме жидкости, т.е. жидкость в основной массе незначительно перегрета.

    По мере продвижения вверх через слой жидкости пузырёк пара значительно увеличивается в объёме. Это свидетельствует о том, что пузырёк пара при движении через слой жидкости получает от неё дополнительное количество пара и тепла. Обычно объём пузырька при движении вверх увеличивается в несколько десятков раз, а значит основное количество тепла воспринимается пузырьком не от поверхности нагрева, а от жидкости. Таким образом, из рассмотрения механизма парообразования при кипении жидкостей следует, что в этом случае теплоотдачи тепло передаётся от поверхности нагрева к жидкости, а затем вместе с ними переносится в паровую фазу.

    Число центров образования паровых пузырьков и частота их отрыва и, следовательно, интенсивность теплоотдачи при кипении зависят от температур поверхности нагрева и кипящей жидкости.

    Кипение при наличии сплошной плёнки пара на поверхности нагрева называют плёночным, в отличие от кипения с парообразованием лишь в отдельных центрах, которое называют пузырьковым.

    Расчет теплообменного аппарата включает: определение необходимой поверхности теплопередачи, выбор типа аппарата и нормализованного варианта конструкции, удовлетворяющих заданным технологическим условиям оптимальным образом. Необходимую поверхность теплопередачи определяют из основного уравнения теплопередачи:

    (1.1)

    где

    – средняя разность температур, ºС;

    К – коэффициент теплопередачи, Вт/(м2·К).

    Тепловую нагрузку Qв соответствии с заданными технологическими условиями находят по одному из следующих уравнений:

    Если агрегатное состояние теплоносителей не меняется:

    Q= G×С×(t1 –t2)

    (1.2)

    где

    С – теплоемкость теплоносителя, Дж/(кг×К);

    t1,t2 – температуры теплоносителя на входе и

    выходе из теплообменника, ºС

    При испарении жидкости без предварительного нагрева:

    Q= G×r

    (1.3)

    где

    r – удельная теплота парообразования, Дж/кг.

    При испарении жидкости с предварительным подогревом:

    Q= G×(I – Сt)

    (1.4)

    где

    I – энтальпия пара, Дж/кг.

    Испарители подразделяются на два класса: испарители с паровым пространством типа У – с U-образными трубами и типа П – с плавающей головкой. Испарители типов У и П отличаются достаточно простым устройством и сравнительно дешевы. К тому же эти аппараты имеют очень выгодные конструктивные особенности, позволяющие проводить очистку трубок от загрязнений и ремонт трубчатки без полного демонтажа теплообменника.

    В промышленности используются разнообразные типы жаропрочного теплообменного оборудования, однако наиболее широкое применение находят кожухотрубные теплообменники. Эти теплообменники не обладают особенной компактностью, но имеют высокую механическую прочность и могут быть использованы в разных областях. Как одна из разновидностей кожухотрубных теплообменников, испарители также получили очень широкое распространение в различных областях промышленности. Оборудование этого типа можно применять при больших пло­щадях поверхности теплообмена, давлениях выше 2 МПа и температурах более 250°С.

    1.3 Описание объекта разработки, выбор материалов

    Кожухотрубчатые теплообменные аппараты могут использоваться в качестве теплообменников, холодильников, конденсаторов и испарителей.

    Данный испаритель (рис.1.2) типа Uотносится к кожухотрубчатым теплообменникам, используемым для теплообмена потоками в агрегатных состояниях пар-жидкость. Аппарат состоит из пучка труб, помещенного внутри цилиндрического корпуса (обечайки), сваренного из листовой стали (1). Трубки завальцованы в подвижной трубной решетки. Трубки размещаются в пучке по вершинам квадрата с шагом , где - наружный диаметр труб. В теплообменниках с U-образными трубами обеспечивает свободное удлинение труб, что исключает возможность появления температурных напряжений вследствие разности температур труб и корпуса. Преимущество конструкции с U-образными трубами - отсутствие разъемного соединения внутри корпуса.

    Для удлинения пути теплоносителя с целью увеличения скорости интенсификации теплообменника установлена перегородка в распределительной камере (3). Теплоноситель проходит сначала по трубам лишь половину пучка и в обратном направлении – через вторую половину пучка.

    Трубное и межтрубное пространство разобщены. Второй теплоноситель (жидкий продукт) движется в межтрубном пространстве, снабженном входным и выходным штуцерами.

    Рисунок 1.2 – Конструкция испарителя с паровым пространством типа У

    I – DУ200мм - для монтажа пучка; II – DУ4 мм – выход остатка аммиака; III – DУ50мм – дренаж; IV – DУ2 мм – вход жидкого аммиака; V – DУ2 мм – выход раствора CaCl2; VI – DУ2 мм – вход раствора CaCl2; VII – DУ1 мм – выход паров аммиака; VIII – DУ450мм – люк.

    1 – кожух; 2 – теплообменная труба; 3 – стяжка; 4 – перегородка; 5 – прокладка кожуха; 6 – неподвижная трубная решетка; 7 – прокладка распределительной камеры; 8 – распределительная камера; 9 – подкладка под опору; 10 – опора.

    Вторичный пар выходит через штуцер в верхней части аппарата. Упаренный раствор выводится через штуцер выходе остатка продукта.

    Основной частью подогревателя (испарителя) является один или несколько трубных пучков с плавающей головкой или с U-образными трубами. Пучок (один или два, три) монтируют внутри цилиндрического горизонтального корпуса.

    Схема установки подогревателя с паровым пространством представлена на рис. 1.3. Продукт, подаваемый в корпус аппарата, нагревается водяным паром, пропускаемым через трубные пучки.

    Подпись: Рисунок 1.3 - Типовая схема установки подогревателя (испарителя) с паровым пространством

    В результате нагрева происходит испарение более легких фракций. Пары последних возвращаются в ректификационную колонну, а тяжелый остаток удаляется непрерывно (или позиционно) из корпуса испарителя.

    Для наиболее рационального устройства подогревателя пучок необходимо располагать возможно ближе к низу аппарата. Различают две конструкции устройства подогревателей: с передним полуконическим днищем и с эллиптическим днищем.

    Аппараты с передним полуконическим днищем являются более эффективными и компактными, поэтому применение их предпочтительно.

    Для достижения достаточной поверхности зеркала испарения и правильной работы испарителя следует принимать расстояние от уровня жидкости до верха корпуса аппарата равным 0,35Dв.

    Используя для подогревателей (испарителей) нормальные трубные пучки теплообменников с плавающей головкой или с U-образными трубками (когда теплоносителем должен служить конденсирующийся водяной пар), количество труб распределяют по ходам неравномерно так, что в последующих ходах многоходовых трубных пучков число труб принимают меньшим, чем в первом ходу. Схемы конструкций стандартных трубных решеток для теплообменников типа ТП представлены на рис. В.2.

    Верхние трубы пучка внутри корпуса подогревателя всегда должны быть покрыты слоем жидкости высотой не менее 100 мм, для чего уровень жидкости в корпусе аппарата поддерживается сливной перегородкой с верхней зубчатой кромкой, обеспечивающей равномерный слив жидкости по всему поперечному сечению.

    При этом верхний зубчатый край перегородки следует устанавливать строго горизонтально рис. В.2 (см. три верхних сечения).

    За перегородкой автоматическое поддержание уровня жидкости в корпусе испарителя достигается регулированием уровня, без чего может быть нарушена нормальная работа насоса в результате попадания в него из подогревателя паров. Недопустимо чрезмерное поднятие уровня жидкости в подогревателе, т.к. это нарушает нормальную работу аппарата.

    В заднем днище и в перегородке аппарата предусматривают штуцер и лючок, через которые вводится тяговый трос, присоединяемый к подвижной решетке пучка при монтаже последнего.

    У штуцера для подачи продукта в испаритель внутри корпуса аппарата устанавливают отбойник, способствующий более рациональному обтеканию жидкости внутри пучка. В некоторых случаях для этой же цели ставят дырчатую горизонтальную перегородку, которая вместе с тем защищает близлежащие от штуцера трубы от эрозии.

    Чтобы предать трубному пучку жесткость, устраивают поперечные перегородки толщиной ~10 мм. Перегородки устраивают друг от друга на равном расстоянии и закрепляют четырьмя тягами, ввернутыми в неподвижную трубную решетку и снабженными дистанционными распорными трубками. Расстояние между перегородками в целях обеспечения необходимой жесткости принимается равным (30…50)dн , где dн– наружный диаметр теплообменных трубок.

    Для поддержания трубного пучка в корпусе устанавливаются балки, на которые положены прогоны из уголка. При втаскивании пучка и демонтаже его он скользит по этим прогонам.

    Устанавливают подогреватели (испарители) на две опоры. Для того, чтобы испаритель в нагретом состоянии мог одним своим концом свободно перемещаться, отверстия в лапках для крепления его болтами к одной, так называемой, подвижной опоре, выполняются овальными. Т.к. к другой опоре испаритель крепят неподвижно, то для лапок в этом случае отверстия выполняют круглыми.

    Материалы для изготовления химических аппаратов и машин нужно выбирать в соответствии со спецификой их эксплуатации, учитывая при этом возможное изменение исходных физико-химических свойств материалов под воздействием рабочей среды, температуры и протекающих химико-технологических процессов. При выборе материалов для аппаратуры необходимо руководствоваться отраслевым стандартом ОСТ 26-291—94.

    Выбор материала необходимо начинать с уточнения рабочих условий: температуры, давления, концентрации обрабатываемой среды.

    Предъявляются следующие основные требования:

    1) достаточная общая химическая и коррозионная стойкость в агрессивной среде с заданными концентрацией, температурой и давлением;

    2) достаточная механическая прочность при заданных давлении и

    температуре технологического процесса;

    3) способность материала свариваться с обеспечением высоких механических свойств сварных соединений и коррозионной стойкости их в агрессивной среде.

    Для изготовления деталей и узлов, которые контактируют с рабочей средой – водой, выбираем материал – сталь 12Х18Н10Т [1], с. 285.

    Подпись: Рисунок 1.4 - Поперечные сечения подогревателей (испарителей) с паровым пространством с разным количеством трубных пучков
    Работоспособность изделия, т.е. состояние, при котором оно способно нормально выполнять заданные функции, оценивается критериями прочности, жесткости, устойчивости, износостойкости, коррозионной стойкости.

    Благодаря широкому спектру свойств, определяемых составом и химико-термической обработкой, сталь - наиболее распространенный конструкционный материал.

    12Х18Н10Т – относится к классу высоколегированных сталей, способ поставки – листовая сталь. Сталь обладает удовлетворительными прочностными свойствами, в термообработанном состоянии отличается высокой пластичностью и жаропрочна при температуре до 650°С. Данная сталь в виде листового проката широко применяется для сварной химической аппаратуры ответственного назначения, работающих в интервале температур от -253ºС до +650ºС [1].

    Сталь обладает повышенной вязкостью и склонностью к задиранию при трении о другой металл, имеющий одинаковую или близкую с ней твердость. Сталь технологична в обработке, хорошо деформируется в горячем и холодном состояниях. Штампуемость стали хорошая. Она также хорошо сваривается всеми видами сварки и не требует обязательной термической обработки изделия после сварки

    Сталь характеризуется высокой коррозионной стойкостью во многих агрессивных средах. Сталь склонна к межкристаллитной коррозии при нагреве в интервале температур 500—800°С, к коррозии ножевого типа при работе сварных соединений в азотной кислоте, мочевине и в некоторых других средах, а также к точечной коррозии.

    Сталь склонна к коррозионному растрескиванию в средах, содержащих хлориды магния, кальция и других металлов, во влажных органических веществах, содержащих хлор, в бромистых, фтористых и йодистых солях, в концентрированных растворах едкого натра (при температурах выше 200°С), в растворах щелочей, содержащих сульфиды и сероводород. Склонность стали к коррозионному растрескиванию может быть предотвращена в результате стабилизирующего отжига металла при 900—920°С, с выдержкой в течение 1—2 ч и последующим охлаждением на воздухе. Сталь характеризуется высокой коррозионной стойкостью во многих агрессивных средах, удовлетворительно стойка против межкристаллитной коррозии.

    Паронит ПОН (ПОН-1) ГОСТ 481.

    Назначение: изготовление неметаллических прокладочных материалов для уплотнения разъемов фланцевых соединений аппарата.

    Основные физико-механические свойства:

    - плотность r, кг/см3

    1,6-2,0

    - условная прочность при разрыве в поперечном направлении, кгс/см2, не менее

     

     

    60

    2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРОЦЕССА И АППАРАТА

    2.1 Тепловые балансы и расчеты

    Тепловую нагрузку Q в соответствии с заданными технологическими условиями находим из уравнения теплового баланса для холодного теплоносителя этанола:

    (2.1)

    где

    - производительность установки по испаряемому веществу,

    ;

    - удельная теплота конденсации этанола;

    [2];

    - теплоемкость этанола, [8, рис.XI];

    - температура кипения этанола при давлении Р=1,4ат, [8];

    - начальная температура этанола (принимаем),

    [8];

    - температура конденсации пара, [8];

    Тогда

    Расход греющего пара определяем из уравнения теплового баланса:

    (2.2)

    где

    - расход греющего пара, кг/с;

    - удельная теплота конденсации водяного пара,

    [8];

    Учитывая потери тепла в окружающую среду 10 %, находим

    (2.3)

    Определяем среднюю разность температур

    Рисунок 2.1. - Температурная схема процесса

    Так как

    (2.4)

    то по зонам I-II находим по формулам

    (2.5)

    (2.6)

    В соответствии с [1, табл.II.1] принимаем ориентировочное значение коэффициента теплопередачи , .

    Тогда ориентировочное значение требуемой поверхности составит:

    (2.7)

    (2.8)

    (2.9)

    В соответствии с [1, табл.II.7] поверхность, близкую к ориентировочной, могут иметь теплообменники с длиной труб 6,0 м, диаметром 25´2 мм; диаметром кожуха Д=800 мм;.

    Уточненный расчет поверхности теплопередачи:

    а) Определяем коэффициент теплоотдачи для этанола при поперечном омывании пучка труб для зоны нагрева I

    (2.10)

    где

    - скорость потока,

    (2.11)

    (2.12)

    - плотность этанола, [8, табл.ХLIV];

    - динамический коэффициент вязкости этанола, [8, рис.V];

    - наружный диаметр трубы, м; .

    При

    (2.13)

    где

    - коэффициент, учитывающий влияние угла атаки [8, табл.4.5];

    для стандартизированных теплообменников.

    (2.14)

    где

    - коэффициент теплопроводности этанола,

    [8, рис.Х];

    Тогда

    Находим коэффициент теплоотдачи в межтрубном пространстве

    (2.15)

    Б) для зоны II

    Коэффициент теплоотдачи для кипящего этанола [8, стр.162]:

    (2.16)

    где

    [8, рис.4-11];

    - температура кипения, ;

    - коэффициент поверхностного натяжения этанола, [8, табл.XXII].

    Тогда

    Для определения коэффициента теплоотдачи для пара, конденсирующегося внутри труб [8, стр.161]:

    (2.17)

    где

    - коэффициент, объединяющий физико-химические константы воды и пара [8, рис. 4.8], ;

    L

    - длина труб, L=6 м;

    - внутренний диаметр трубы, м; .

    Тогда

    Из основного уравнения теплопередачи и уравнения аддитивности, термических сопротивлений следует, что

    (2.18)

    где

    - толщина труб 2,0 мм. Материал – нержавеющая сталь, .

    Сумма термических сопротивлений и загрязнений (термическим сопротивлением со стороны греющего пара можно пренебречь) равна

    Находим коэффициент теплопередачи

    (2.19)

    Далее находим из уравнения удельную тепловую нагрузку

    (2.20)

    Откуда получаем

    Это уравнение решаем графически, задаваясь значениями

    140000

    374,2

    50

    3,09

    160000

    400

    52,2

    4,98

    120000

    346,4

    47,4

    0,91

    100000

    316,2

    44,6

    -1,43

    По полученным данным строим график, из которого при у=0 .

    Коэффициенты теплоотдачи:

    - для этанола

    - для пара

    Коэффициент теплопередачи для зон I и II:

    (2.21)

    Тогда

    Тогда

    (2.22)

    Окончательно выбираем [1, табл.II.7] теплообменник с длиной труб 6,0 м, диаметром 25´2 мм; диаметром кожуха Д=800 мм;- испаритель с паровым пространством с U –образными трубами.

    2.2 Конструктивные расчеты

    Конструктивный расчет теплообменников состоит в определении основных размеров аппарата.

    Исходными данными для расчета служат результаты теплового расчета.

    Общее количество труб

    (2.23)

    где

    скачать dle 10.6фильмы бесплатно