Расчет теплообменного аппарата

Узнать стоимость написания работы

Курсовая работа

«Расчет теплообменного аппарата»


Содержание

 

1.  Введение

2.  Цели и задачи работы

3.  Расчёт нормализованного теплообменного аппарата:

  Предварительный расчёт

  Поверочный расчёт

4.  Выводы

5.  Список использованной литературы

 


Введение

 

Аппараты теплообменные кожухотрубчатые с неподвижными трубными решётками и кожухотрубчатые с температурным компенсатором на кожухе применяются в тех случаях, когда нет необходимости в механической очистке межтрубного пространства (очистка от осадка возможна только для трубного пространства). Поэтому в трубное пространство подают ту жидкость (воду или водные растворы), которая при нагревании или выпаривании может выделять нерастворимый осадок на стенках труб, а в межтрубное пространство подают чистую жидкость или конденсирующийся пар.

В кожухотрубчатом теплообменнике одна из обменивающихся теплом сред движется внутри труб (в трубном пространстве), а другая – в межтрубном пространстве.

Среды обычно направляются противотоком друг к другу. При этом нагреваемую среду направляют снизу вверх, а среду, отдающую тепло, – в противоположном направлении. Такое направление движения каждой среды совпадает с направлением, в котором стремится двигаться данная среда под влиянием изменения её плотности при нагревании или охлаждении.

В данной работе используется аппарат – кожухотрубчатый теплообменник, в межтрубном пространстве которого конденсируются пары органической жидкости, а в трубном пространстве циркулирует жидкий теплоноситель (вода).


Цели и задачи работы:

Рассчитать необходимую поверхность кожухотрубчатого теплообменника, в межтрубном пространстве которого при атмосферном давлении конденсируются пары органической жидкости в количестве G кг/час. Тепло конденсата отводится водой, имеющей начальную температуру tн.

Подобрать нормализованный теплообменный аппарат.

Дано:

Аппарат – кожухотрубчатый теплообменник;

Органическая жидкость – сероуглерод;

G = 15000 кг/ч;

P = 1,03·10 Па;

tн = 17 °С.

 

Расчёт нормализованного теплообменного аппарата

Примем конечную температуру охлаждающей воды, равной 40 °С.

Выпишем основные физико-химические параметры теплоносителей при давлении P = 1,013·10 Па:

tконд = 46,3 С - температура конденсации сероуглерода;

rконд = 349,5·10 Дж/кг - удельная теплота конденсации сероуглерода;

ρконд. СУ=1290 кг/м - плотность конденсированного СS2 при 46,3 °С;

Своды=4,185·103 Дж/(кг·К) – теплоёмкость воды;

Cконд=984,65 Дж/(кг·К) – теплоёмкость конденсата сероуглерода;

μводы =0,818·10-3 Па·с;

ρводы =995 кг/м3;


Тогда температурная схема:

46,3 46,3

 17 40

tб=29,3 tм=6,3

Δtcp °С; - средне-логарифмическая разность температур.

Предварительный расчёт:

 

1). Тепловые потери направлены на добавочное охлаждение конденсирующегося сероуглерода, поэтому нет необходимости в теплоизоляции аппарата. Примем потери тепла в окружающую среду, равными 4% от общей тепловой нагрузки на аппарат Q:

 

Qпот.=0,04·Q;

Тогда тепловая нагрузка аппарата (количество тепла, которое определяет поверхность теплообмена, и которое необходимо отводить при помощи воды):

 

Q=G·rконд.- Qпот=;

2). Расход охлаждающей воды определим из уравнения теплового баланса.

, где:

G= кг/с;

CВ=4,185·103 Дж/(кг·К) – теплоёмкость воды;

Тн=17+273=290 К; Тк=40+273=313 К.

 кг/с;

3). Поскольку расчёт теплообменного аппарата – предварительный, то коэффициент теплопередачи можно принять, например, равным 500 (из допустимого интервала 300800, при теплопередаче от конденсирующегося пара орг. жидкостей к воде, при вынужденном движении), тогда ориентировочное значение поверхности теплообмена будет равно:

м2;

Принимая число Рейнольдса равным 15000 (что соответствует развитому турбулентному режиму течения), определим отношение числа труб к числу ходов n/z для конденсатора из труб 252 мм

.

4). Поверочный расчёт теплообменного аппарата

По справочной таблице (согласно ГОСТ 15119-79 и ГОСТ 15121-79) выбираем кожухотрубчатый испаритель, с поверхностью теплообмена и отношением n/z, близкими к рассчитанным предварительно.

Таким теплообменным аппаратом будет являться конденсатор с площадью теплообмена, равной 190 м2, и отношением n/z=404/4=101. Длина труб составляет 6 м, число ходов – 4, число труб – 404 шт, диаметр кожуха D=0,8 м.

Найдём действительное число Рейнольдса:

Рассчитаем точное значение коэффициента теплопередачи. Для этого необходимо знать коэффициенты теплоотдачи со стороны пара сероуглерода, и со стороны охлаждающей воды, а также значения термических сопротивлений стенки трубы и загрязнений её поверхности. Рассчитаем указанные величины:

;

Коэффициент теплоотдачи со стороны воды:

, где

можно принять , поскольку нагревается вода в трубах;

Pr= - критерий Прандтля;

d=2,1·10-2 м;

Тогда:

.

Для расчета коэффициента теплоотдачи пара, конденсирующегося на пучке горизонтальных труб в конденсаторе, воспользуемся следующей расчетной формулой:

, где

, при n>100;

λ=0,1628 Вт/(м·К) – теплопроводность конденсата сероуглерода;

ρ=1290 кг/м - плотность конденсата СS2;

n=404 – число труб:

l=6 м – длина труб;

μ=0,28·10-3 Па·с – вязкость конденсата;

G=4,167 кг/с – массовый расход конденсирующегося пара;

Тогда:

Вт/(м2·К).

Сумма термических сопротивлений стенки и загрязнений равна:

м2·К/Вт, где

Вт/(м2·К) - тепловая проводимость загрязнений стенки трубы для воды среднего качества.

 Вт/(м2·К) - тепловая проводимость загрязнений стенки трубы для паров органических жидкостей.

Тогда коэффициент теплопередачи будет равен:


.

Расчетная поверхность теплообмена составит:

м2.

В выбранном теплообменнике запас поверхности составляет:

Такой запас достаточен.


Выводы:

Для данного процесса (конденсации) подошёл кожухотрубчатый конденсатор с диаметром кожуха D = 800 мм, диаметром труб d = 25x2 мм, Числом ходов z = 4, общим числом труб n = 404 шт., поверхностью теплообмена F = 190  при длине труб Н = 6,0 м. Запас поверхности теплообмена достаточен и составляет .

Расход охлаждающей воды  = 14,52 кг/с. Масса конденсатора - не более 5360 кг.


Список использованной литературы:

1). Касаткин А.Г. «Основные процессы и аппараты химической технологии». М. Химия. 1971г.

2). Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. «Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии». Л. Химия. 1981г.

3). Борисов Г.С., Брыков В.П., Дытнерский Ю.И. «Основные процессы и аппараты химической технологии: пособие по проектированию». М. Химия. 1991г.

Другие материалы

  • Расчет и проектирование вертикального кожухотрубного теплообменника для пастеризации продукта
  • ... определяется по справочникам [4-6]. 1.1 Кожухотрубный теплообменник Для проведения процесса пастеризации продукта выбирается кожухотрубная конструкция теплообменника. Кожухотрубные теплообменники наиболее широко распространены в пищевых производствах. Кожухотрубный вертикальный одноходовой ...

  • Процессы и аппараты НГП
  • ... является нарушение работы системы оборотного водоснабжения, в том числе повышение надёжности и экономичности процессов конденсации и охлаждения дистиллятов в нефтеперерабатывающей промышленности стали широко применять теплообменные аппараты воздушного охлаждения. Следует, однако, отметить, что ...

  • Расчет тарельчатой ректификационной колонны
  • ... = 3857 Па. Сопоставление этого варианта с вариантом 1К показывает, что, как и ожидалось, по гидравлическому сопротивлению вариант ЗК лучше. Вариант 4К. Результаты расчета: ωтр=0,304 м/с; λ=0,0472; ωтр.ш = 0,344 м/с; ∆ртр = = 3712 Па; ωмтр = 0,337 м/с; ωмтр.ш = 0,446 ...

  • Тепловой и конструктивный расчет секционного водо-водяного подогревателя теплосети
  • ... Водоводяной подогреватель теплосети Мосэнерго. 1 – линзовый компенсатор; 2- разборная (на резьбе) трубная решетка; 3 – калач; 4 – трубки. Для небольших производительностей целесообразно применение теплообменников типа «труба в трубе», относящихся также к секционным, но конструктивно упрощенным ...

  • Технология ремонта центробежных насосов и теплообменных аппаратов цеха НПЗ ОАО "Салаватнефтеоргсинтез"
  • ... 25% от их номинальной толщины. Изгиб лопаток не допускается. 4.2.2 Ведомость дефектов на ремонт центробежного насоса Таблица 4.3 - Ведомость дефектов на ремонт насоса Наименование узлов и деталей подлежащих ремонту Характер неисправности Метод устранения Необходимые материалы ...

  • Теплообменные аппараты
  • ... завод марочных вин, завод «Коктебель», завод «Магарач», Одессавинпром и др). В 1994-1995 годах ряд судов СГП «Атлантика» оборудованы теплообменными аппаратами типа ТТАИ для подогрева паром морской воды, используемой в технологических процессах по производству пищевой продукции. С 1997 года в ОАО ...

  • Расчет кожухотрубного теплообменника
  • ... движения воды на напорном замкнутом участке трубопровода, включающего теплообменник и стерилизуемый аппарат.  - турбулентный, так как Re>104, где м2/с - кинематическая вязкость воды при t = 92°С 3.1.3 Расчет сопротивлений трубопроводов и аппаратов, включенных в них Всасывающий участок ...

  • Кожухотрубчатые теплообменные аппараты
  • ... sup2;, ([7]): (1.29)  (м²) По рассчитанной площади и заданному диаметру труб выбирается стандартный теплообменный аппарат ([1]): Параметры кожухотрубчатого теплообменника сварной конструкции с неподвижными трубными решетками (ГОСТ 15118-79,ГОСТ ...

  • Кожухотрубчатый теплообменный аппарат
  • ... 4). Кроме того, в колоннах 2 и 4 с помощью циркуляц. орошения теплота отводится на промежут. тарелках.   7.  Схема контроля и регулирования кожухотрубчатый теплообменный аппарат Любой технологический процесс в том числе и процесс обмена тепла между фракцией 230-3500 С и сырой нефть, ...

  • Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата
  • ... Коэффициент теплоотдачи: Коэффициент теплопередачи: Погрешность расчета: Заключение   Для достижения поставленной цели в данной семестровой работе рассматривались только нормализованные теплообменные аппараты (холодильники), без рассмотрения экономических факторов, ...

  • Расчет конденсатора
  • ... Марии Анатольевне ТГПГК на выполнение курсового проекта по “Процессам и аппаратам химической технологии”. Расчёт конденсатора Тема курсового проекта : _______________________________________ Исходные данные: Состав насыщенного пара: бензол – 0.92 %, толуол – ...

  • Влияние гидродинамического режима движения жидких потоков без и с протеканием быстрой химической реакции на внешний теплообмен
  • ... аппаратах при движении жидких потоков без и с протеканием быстрой экзотермической химической реакции при различных гидродинамических режимах. При проведении быстрых экзотермических химических реакций (kі102±1 л/мольЧс) в трубчатых аппаратах струйного типа любой конструкции задача расчета при внешнем ...

  • Расчет аппарата воздушного охлаждения
  • ... - крышки – сталь 10Х18Н9ТЛ ГОСТ 977-88, - прокладки – паронит; - шпильки – сталь 35Х ГОСТ 1050-88. 3. Технологический расчет аппарата воздушного охлаждения 3.1 Исходные данные Мощность установки G = 24 т/сут; рабочая среда – уксусная кислота; давление (абсолютное) насыщенных паров ...

  • Подбор и расчет теплообменной установки, предназначенной для использования в производстве крепленого вина
  • ... / (2 ∙ 140 ∙ 0,95) + 0,001 = 0,0022 м = 2,2 мм. Условие (0,0022 - 0,001) / 1 < 0,1 выполняется. На основании данных практического использования кожухотрубчатых теплообменных аппаратов принимаем толщину стенки кожуха равной 4мм.=0,004м. Допускаемое избыточное давление в обечайке ...

Каталог учебных материалов

Свежие работы в разделе

Наша кнопка

Разместить ссылку на наш сайт можно воспользовавшись следующим кодом:

Контакты

Если у вас возникли какие либо вопросы, обращайтесь на email администратора: admin@kazreferat.info