Определение температуры кипения раствора — КиберПедия 

Таксономические единицы (категории) растений: Каждая система классификации состоит из определённых соподчиненных друг другу...

История создания датчика движения: Первый прибор для обнаружения движения был изобретен немецким физиком Генрихом Герцем...

Определение температуры кипения раствора

2020-03-31 101
Определение температуры кипения раствора 0.00 из 5.00 0 оценок
Заказать работу

Содержание

 

Введение

1. Материальный баланс

1.1 Определение производительности по испаряемой влаге

1.2 определение температуры кипения раствора

2. Тепловой баланс

2.1 Определение расхода греющего пара

3. Определение коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи

3.1 Ориентировочная площадь поверхности теплообмена

3.2 Коэффициент теплоотдачи α1

3.3 Коэффициент теплоотдачи α2

3.4 Коэффициент теплопередачи

3.5 Уточненная площадь теплообмена

4. Конструктивный расчет

4.1 Число труб греющей камеры

4.2 Внутренний диаметр обечайки греющей камеры

4.3 Диаметр циркуляционной трубы

4.4 Объем парового пространства

4.5 Скорость витания капли

4.6 Скорость пара в паровом пространстве

4.7 Высота парового пространства

4.8 Скорость выхода пара из паровых труб

4.9 Толщина трубной решетки

4.10 Выбор способа размещения отверстий в трубной решетке

5. Расчет вспомогательного оборудования

5.1 Расчет барометрического конденсатора

5.2 Расчет размеров барометрической трубы

5.3 Определение диаметра штуцеров

5.4 Выбор фланцев

5.5 Расчет вакуум-насоса

5.6 Выбор крышки и днища аппарата

Описание технологической схемы

Заключение

Список используемой литературы

Приложение

 


Введение

 

Выпариванием называется процесс концентрирования растворов нелетучих веществ, заключающийся в частичном удалении растворителя путем испарения при кипении.

Выпарные установки широко применяются для концентрирования растворов в химической и пищевой отрасли других областях народного хозяйства, для термического опреснения соленых вод, для снабжения предприятия греющим паром и других технологических промышленных потребителей горячими кондансоционными водами.

Выпарной аппарат должен удволетворять технологическим и общеконструктивным требованиям, обладать оптимальными техническими и технико-экономическими показателями.

К технологическим требованиям относятся: возможность соблюдения требуемого режима, получения полупродукта или продукта требуемого качества и концентрации.

К конструктивным относятся: простота и компактность аппарата, надежность в работе, технологичность изготовления, монтажа и ремонта, удобство очистки, возможность сосредоточения поверхности нагрева в единице объема.

К оптимальным техническим и технико-экономическим относятся: высокая интенсивность теплопередачи, малый вес, невысокая стоимость эксплуатации.

При проектировании и эксплуатации выпарных установок возникает необходимость решения ряда следующих задач:

· выбор конструкции аппаратов схем установок, определение оптимальных параметров установок;

· определение оптимальных режимов работы действующий установок, обеспечивающих наибольшую производительность, качество продукта

Основной целью проектных расчетов является определение конструктивных параметров аппаратов выпарных установок при выбранных условиях теплового режима их работы.


Материальный баланс

1.1 Материальный баланс выпарного аппарата может быть составлен по всему количеству вещества:

 

                               (1)

 

Материальный баланс по растворенному раствору:

 

                (2)

 

Тогда производительность по испаряемой влаге определяется по формуле:

 

                       (3)

Тепловой баланс

 

Тепловой баланс аппарата непрерывного действия:

 

                  (7)

 

Где W= 0,336- производительность по испаряемой влаге, кг/с,

GH=0.556- количество поступающего в аппарат раствора, кг/с,

GK=0.224- количество выходящего из аппарата раствора, кг/с,

Сн и Ск- теплоемкость поступающего на выпарку и упаренного раствора соответственно, Сн = Ск = 4,18*103 Дж/(Кл*К) [2],

rГП= 2208*103 Дж/кг- удельная теплота конденсации греющего пара [2, таб 56],

iВП= 2607*103 Дж/кг- удельная энтальпия вторичного пара, [2, таб 56].

 

Расход греющего пара

 

 

Тепловая нагрузка греющей камеры, Вт:

 

                                       (8)

 

Полезная разность температур,°С:

 

                                      (9)

 

Где Т=119,6°С- температура греющего пара,[2, таб 56].

 


Коэффициент теплоотдачи

 

α1, Вт/м2

 

Ориентировочный:

 

                    (12)

 

Где ρ= 943 кг/м3- плотность

λ= 68,6*10-2 Вт/м*К- коэффициент теплопроводности,

μ=231*10-6 Па*с – коэффициент динамической вязкости.

Значения приняты при t = 119.6°C.

 

 

Найдем значение смоченного периметра П, м:

 

  (13)

 

Рассчитаем плотность стекания конденсата по наружной поверхности труб:

 

         (14)

 

Найдем критерий Reпл для пленки конденсата:

 

(15)

 

3.3 Коэффициент теплоотдачи α2

 

(16)

 

Где при температуре кипения: λ=0,524 Вт/м*К; ρ=1125,9 кг/м3;

μ=0,63*10-3Па*с, с=2943,6 Дж/кг*К, σ=42*10-3Н\м [2, таб 37]

 

Свойства водяного пара:

r = 2336*103 Дж/кг; ρп= 0,1876 кг/м3, ρо=0,579 кг/м3 [2, таб 56]

 

 

Коэффициент теплопередачи

 

    (17)

 

Где δ = 0,002 м- толщина стенки, λ-коэффициент теплопроводности стали Х18Н10Т, 1/rз1=5000Вт/м2*К и 1/rз2=5800 Вт/м2*К- тепловая проводность загрязнений со стороны раствора и со стороны пара соответственно. [1, с143]

 

 

Удельная тепловая нагрузка:

 

 (18)

 

Отсюда, выражаем ΔtПОЛ

 

 

Задавая различные значения q рассчитаем ΔtПОЛ методом последовательных приближений и построим график.

 

q, Вт/м2          20*103     50*103

ΔtПОЛ,°С          15,4   35,6

 

Из графика видно, что для предварительно вычисленного значения

 

ΔtПОЛ=55,874°С

 

идеальная тепловая нагрузка

 

q= 42*103 Вт/м2.

 

Из формулы (18) коэффициент теплопередачи равен:

 

 

Выбор фланцев

 

Фланцевые соединения являются прочноплотными разъемными соединениями. С их помощью к аппарату присоединяются все возможные днища, крышки и трубы. Фланцы различают по способу соединения с трубой и конструкции, по внешней форме и по форме приварочной поверхности.

Выбираем фланцы к штуцерам по условному проходу и условному давлению по ГОСТ 1235-54 цельные тип 2 [3, таб 20.10].

· Штуцер входа греющего пара- фланец с наружным диаметром

 

D= 260 мм;

 

· штуцера входа и выхода раствора - фланец с наружным диаметром

 

D= 150 мм;

 

· штуцер выхода вторичного пара- фланец с наружным диаметром

 

D= 205 мм;

· штуцер выхода конденсата- фланец с наружным диаметром

 

D= 70 мм.

Расчет вакуум-насоса

 

Количество отсасываемого воздуха вакуум-насосом из барометрического конденсатора:

 

                    (38)

 

Производительность V, м3/с:

 

                      (39)

 

Где

Твоз= 273+t1+4+0.1(t2-t1)                      (40)

Твоз=273+12+4+0.1*(54.7-12)=293.27 К

 

Рвоз- парциальное давление сухого воздуха в барометрическом конденсаторе, Па

 

Рвозбк – Рп                                           (41)

Где Рп = 0,24*104 Па при t=20,27°С [2, таб 56]

 

Рвоз=0,2*105-0,24*104=1,76*104 Па

 

Мощность, потребляемая вакуум – насосом N, Вт:

 

                 (42)

 

Где l- работа, затрачиваемая при сжатии 1 кг газа в одноступенчатом компрессоре, Дж/кг

 

                 (43)

 

Где m=1,25- показатель политропы сжатия,V=0.017м3/с=61,2м3/ч- производительность, Р1возд, Р2= 2*104 Па, η= 0,75- КПД компрессора.

 

Заключение

 

В процессе выполнения курсового проекта на тему: «Расчет одноко-рпусного выпарного аппарата» был произведен расчет материального и теплового баланса, конструктивный расчет, в результате которого был подобран аппарат с площадью теплообмена 25 м2, с выносной греющей камерой. Для этого аппарата было рассчитано и подобрано вспомогательное оборудование: барометрический конденсатор и вакуум- насос мощностью 0,51 кВт.


Список используемой литературы

 

1. Иоффе И.Л. «Проектирование процессов и аппаратов химической технологии» Л.: Химия,1991-352с.

2. Павлов К.Ф. «Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии»: Учебное пособие для студентов химико-технологических специальных ВУЗов/ К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков Под ред П.Г. Романкова 10-е изд., переработанное и дополненное, Л.: Химия, 1987-526с.

3. Лащинский А.А. «Основы конструирования и расчетов химической аппаратуры»: Справочник/ А.А. Лащинский, А.Р. Толчинский-2-е изд., переработанное и дополненное; Под ред Н.Н. Логинова; Л.: Машиностроение, 1970-753с.

4. Дытнерский Ю.И. «Основные процессы и аппараты химической технологии»/ Ю.И. Дытнерский, Г.С. Борисов; Под ред Ю.И. Дытнерского.-2-е изд., перераб. и доп.-М.: Химия,1991-496с.

5. Баранцев Д.А. «Процессы и аппараты химической технологии»/ Д.А. Баранцев, А.В. Вязьмин и др.- М.: Логос,2000-478с.

6. Чубик И.А. «Справочник по теплофизическим характеристикам пищевых продуктов и полуфабрикатов»/ И.А. Чубик, А.М. Маслов.- 2-е изд. доп.- М.: Пищ пром-ть,1970-184с.

Содержание

 

Введение

1. Материальный баланс

1.1 Определение производительности по испаряемой влаге

1.2 определение температуры кипения раствора

2. Тепловой баланс

2.1 Определение расхода греющего пара

3. Определение коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи

3.1 Ориентировочная площадь поверхности теплообмена

3.2 Коэффициент теплоотдачи α1

3.3 Коэффициент теплоотдачи α2

3.4 Коэффициент теплопередачи

3.5 Уточненная площадь теплообмена

4. Конструктивный расчет

4.1 Число труб греющей камеры

4.2 Внутренний диаметр обечайки греющей камеры

4.3 Диаметр циркуляционной трубы

4.4 Объем парового пространства

4.5 Скорость витания капли

4.6 Скорость пара в паровом пространстве

4.7 Высота парового пространства

4.8 Скорость выхода пара из паровых труб

4.9 Толщина трубной решетки

4.10 Выбор способа размещения отверстий в трубной решетке

5. Расчет вспомогательного оборудования

5.1 Расчет барометрического конденсатора

5.2 Расчет размеров барометрической трубы

5.3 Определение диаметра штуцеров

5.4 Выбор фланцев

5.5 Расчет вакуум-насоса

5.6 Выбор крышки и днища аппарата

Описание технологической схемы

Заключение

Список используемой литературы

Приложение

 


Введение

 

Выпариванием называется процесс концентрирования растворов нелетучих веществ, заключающийся в частичном удалении растворителя путем испарения при кипении.

Выпарные установки широко применяются для концентрирования растворов в химической и пищевой отрасли других областях народного хозяйства, для термического опреснения соленых вод, для снабжения предприятия греющим паром и других технологических промышленных потребителей горячими кондансоционными водами.

Выпарной аппарат должен удволетворять технологическим и общеконструктивным требованиям, обладать оптимальными техническими и технико-экономическими показателями.

К технологическим требованиям относятся: возможность соблюдения требуемого режима, получения полупродукта или продукта требуемого качества и концентрации.

К конструктивным относятся: простота и компактность аппарата, надежность в работе, технологичность изготовления, монтажа и ремонта, удобство очистки, возможность сосредоточения поверхности нагрева в единице объема.

К оптимальным техническим и технико-экономическим относятся: высокая интенсивность теплопередачи, малый вес, невысокая стоимость эксплуатации.

При проектировании и эксплуатации выпарных установок возникает необходимость решения ряда следующих задач:

· выбор конструкции аппаратов схем установок, определение оптимальных параметров установок;

· определение оптимальных режимов работы действующий установок, обеспечивающих наибольшую производительность, качество продукта

Основной целью проектных расчетов является определение конструктивных параметров аппаратов выпарных установок при выбранных условиях теплового режима их работы.


Материальный баланс

1.1 Материальный баланс выпарного аппарата может быть составлен по всему количеству вещества:

 

                               (1)

 

Материальный баланс по растворенному раствору:

 

                (2)

 

Тогда производительность по испаряемой влаге определяется по формуле:

 

                       (3)

Определение температуры кипения раствора

 

Температура кипения раствора определяется по формуле:

 

                         (4)

 

Где tВП=59,7°С, при р=0,02 МПа [2, табл. 56],

Δ- полная депрессия,°

 

                  (5)

 

Где ΔГС-гидростатическая депрессия, ΔГС=1-2 [5], примем 1,5°

 

ΔГ=1° - гидродинамическая депрессия,

ΔФ-Х – физико-химическая депрессия.

 

                  (6)


Тепловой баланс

 

Тепловой баланс аппарата непрерывного действия:

 

                  (7)

 

Где W= 0,336- производительность по испаряемой влаге, кг/с,

GH=0.556- количество поступающего в аппарат раствора, кг/с,

GK=0.224- количество выходящего из аппарата раствора, кг/с,

Сн и Ск- теплоемкость поступающего на выпарку и упаренного раствора соответственно, Сн = Ск = 4,18*103 Дж/(Кл*К) [2],

rГП= 2208*103 Дж/кг- удельная теплота конденсации греющего пара [2, таб 56],

iВП= 2607*103 Дж/кг- удельная энтальпия вторичного пара, [2, таб 56].

 

Расход греющего пара

 

 

Тепловая нагрузка греющей камеры, Вт:

 

                                       (8)

 

Полезная разность температур,°С:

 

                                      (9)

 

Где Т=119,6°С- температура греющего пара,[2, таб 56].

 



Поделиться с друзьями:

Биохимия спиртового брожения: Основу технологии получения пива составляет спиртовое брожение, - при котором сахар превращается...

Своеобразие русской архитектуры: Основной материал – дерево – быстрота постройки, но недолговечность и необходимость деления...

Состав сооружений: решетки и песколовки: Решетки – это первое устройство в схеме очистных сооружений. Они представляют...

Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьше­ния длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...



© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

0.128 с.