Автор: Пользователь скрыл имя, 28 Февраля 2012 в 11:30, курсовая работа
Выпаривание – это процесс повышения концентрации растворов твердых нелетучих веществ путем частичного испарения растворителя при кипении жидкости.
Выпаривание применяют для повышения концентрации растворов нелетучих веществ, выделения из растворов чистого растворителя (дистилляция) и кристаллизации растворенных веществ, т.е. нелетучих веществ в твердом виде.
Введение 2
1. Аналитический обзор 3
2. Технологическая часть 7
3. Технологические расчёты 9
3.1. Расчёт выпарного аппарата 9
3.2. Расчёт подогревателя исходного раствора 17
3.3. Расчёт холодильника упаренного раствора 25
3.4. Расчёт барометрического конденсатора 28
3.5. Расчет производительности вакуум-насоса 31
Выводы по курсовому проекту 33
Приложения 34
Список использованных источников 40
3.4. Расчёт барометрического конденсатора
3.4.1 Расход охлаждающей воды.
Расход охлаждающей воды Gв определим из теплового баланса конденсатора:
(44)
где iб.к. - интальпия паров в барометрическом конденсаторе, Дж/кг;
tн – начальная температура охлаждающей воды, С;
tк – конечная температура смеси охлаждающей воды и конденсата, С;
Разность температур между паром и жидкостью на выходе из конденсатора должна быть 3-5 градусов. Поэтому температуру воды tк на выходе из конденсатора примем на 4 градуса ниже температуры конденсации паров t0:
tk=t0–4
tk = 88.3 – 4 =84,3 С
Энтальпия паров в барометрическом конденсаторе iб.к, при температуре t0 / 2, табл LVI /:
iб.к,=2658.94103 Дж/кг;
Среднюю температуру воды найдём по формуле (38):
tср.в.=(84.3+13)/2=48.65 С
Удельная теплоёмкость воды св при температуре tср.в. (Приложение 2, п.3):
св=4186 Дж.(кгК)
кг/с
3.4.2. Диаметр барометрического конденсатора
Диаметр барометрического конденсатора определим из уравнения расхода:
(45)
где - плотность паров, кг/м3;
- скорость паров, м/с.
При остаточном давлении в конденсаторе порядка 104 Па скорость паров =15-25 м/с
Возьмём:
=21 м/с
Плотность паров при температуре t0 / 2, табл. LVI /
=0.317 кг/м3
м
3.4.3. Выбор барометрического конденсатора.
Выбираем конденсатор с диаметром, равным расчётному, или ближайшему большему / 3, приложение 4.6 /.
Барометрический конденсатор: внутренний диаметр dб.к.=800 мм
Условный проход штуцера для барометрической трубы dб.т=200 мм
3.4.3. Высота барометрической трубы
Скорость воды в барометрической трубе равна:
(46)
Плотность воды в при температуре tк (Приложение 2, п.1):
в=969.545 кг/м3
Высота барометрической трубы / 3, формула 4.24 /:
(47)
где В – вакуум в барометрическом конденсаторе, Па;
- сумма коэффициентов местных сопротивлений;
тр - коэффициент трения в барометрической трубе;
0,5 – запас высоты на возможное изменение барометрического давления, м.
Вакуум в барометрическом конденсаторе В, Па;
В=Ратм - Р0 (48)
В=(1 - 0.674)9.81104 = 3.198104 Па
Сумма коэффициентов местных сопротивлений :
(49)
где вх, вых - коэффициенты местных сопротивлений на входе в трубу и на выходе из нее.
Коэффициент трения тр зависит от режима течения жидкости, определим режим течения воды в барометрической трубе:
(50)
Коэффициент динамической вязкости воды в при tk (Приложение 2, п.2)
в=3.38410-4 Пас
При таком значении Re, коэффициент трения тр равен / 2, рис 1.5 /.
=0,0132
По формуле (47):
Откуда находим высоту барометрической трубы:
3.5. Расчет производительности вакуум-насоса.
Производительность вакуум-насоса Gвозд, кг/с определяется количеством газа (воздуха), который необходимо удалять из барометрического конденсатора:
Gвозд = 2.5 10-5(W+ Gв) + 0,01W (51)
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.
Gвозд = 2.5 10-5 (3.336+ 25.776) + 0.013.336=0.034 кг/с
Объемная производительность вакуум-насоса равна:
(52)
где R – универсальная газовая постоянная, Дж/кмольК;
Мвозд - молекулярная масса воздуха, кг/моль;
Твозд – температура воздуха, К;
Рвозд – парциальное давление сухого насыщенного пара (Па) в барометрическом конденсаторе при tвозд.
Температуру воздуха рассчитывают по формуле / 3, с. 179 /:
tвозд = tн + 4 +0,1(tк – tн) (53)
tвозд= 13 + 4 + 0,1(84.3 – 13) = 24.13 С
Давление воздуха Рвозд. равно:
Рвозд=Р0 - Рп (54)
где Рп – давление сухого насыщенного пара при температуре tвозд / 2, табл LVI /
Рп=0.03082 ат
Рвозд=(0.674-0.03082)9.81104
Объемная производительность вакуум-насоса равна:
м3/с = 2.75 м3/мин
Зная объемную производительность Vвозд и остаточное давление Р0 по таблице / 3, приложение 4.7 / выбираем вакуум-насос:
Таблица 4. Характеристика вакуум-насоса типа ВВН
.
Типоразмер
| Остаточное давление, Мм.рт.ст | Производи-тельность, м3/мин | Мощность на валу, КВт |
ВВН-3 | 75 | 3 | 6.5 |
4. Выводы по курсовому проекту.
В данном курсовом проекте описан процесс выпаривания раствора MgCl2.
В результате проведенных расчетов были выбраны по каталогу следующие аппараты:
- выпарной аппарат: тип 1 исполнение 3 группа Б - выпарной аппарат с соосной греющей камерой и кипением в трубах с площадью теплообмена – 450 м2.
- холодильник, состоящий из двух одноходовых теплообменников с длиной труб l=3м, диаметром кожуха 159 мм, поверхностью теплообмена 3.5 м2 и числом труб 19.
- подогреватель: двухходовой теплообменник с длиной труб l=2 м, диаметром кожуха 400 мм, и поверхностью теплообмена 21 м2 и числом труб 166.
- барометрический конденсатор диаметром D=0.8м с высотой трубы 4 м.
- вакуум- насос типа BBH - 3
Подробно был сделан расчет подогревателя на ЭВМ. На основании этих расчетов и выбранных по каталогу аппаратов, была составлена технологическая схема установки с описанием технологического процесса.
Литература.
1. Касаткин А.Г. Процессы и аппараты химической технологии. 9-е изд., перераб. и доп. - М: Химия, 1973. - 754с.
2. Павлов К.Ф. ,Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессы и аппараты химической технологии. 10-е изд., перераб. и доп. - Ленинград: Химия. 1987.- 576с.
3. Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. - Москва:1991. - 496с.