Конденсатор с ацетоном 2

Содержание

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

1 ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ 7

2 ОРИЕНТИРОВОЧНЫЙ РАСЧЕТ КОНДЕНСАТОРА 8

2.1 Расчет тепловой нагрузки и массового расхода воды 8

2.2 Температурный режим аппарата 8

2.3 Определение поверхности теплообмена 10

3 РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ 12

3.1 Расчет коэффициентов теплоотдачи теплоносителей 12

3.1.1 Расчет действительного числа Рейнольдса 12

3.1.2 Расчет коэффициентов теплоотдачи 12

3.2 Расчет коэффициента теплопередачи 13

4 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ АППАРАТА 15

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 16

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 17

Выдержка из текста

ВВЕДЕНИЕ

Процессы теплообмена имеют большое значение в химической, энергетической, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности. В теплообменных аппаратах теплопередача от одной среды к другой через разделяющую их стенку обусловлена рядом факторов и является сложным процессом, который принято разделять на три элементарных вида теплообмена: теплопроводность, конвекцию и тепловое излучение. На практике эти явления не обособлены, находятся в каком-то сочетании и протекают одновременно. Для теплообменников наибольшее значение имеет конвективный теплообмен или теплоотдача, которая осуществляется при совокупном и одновременном действии теплопроводности и конвекции.

Без теплообменного оборудования химическая промышленность не смогла бы полноценно развиваться и производить различную продукцию. Это связано с тем, что в некоторых химических процессах требуется быстрый нагрев среды, а в других — постепенный. Для получения некоторых веществ требуется сначала постепенный нагрев, а затем охлаждение полученных паров с целью разделения раствора на фракции различной степени тяжести. Примером такого процесса может быть переработка нефти, когда добытую нефть нагревают, тем самым разделяя ее на разные фракции и получая в результате неочищенный бензин, керосин, дизельное топливо и прочие горючие жидкости.

Конденсатором называется теплообменный аппарат для конденсации (превращения в жидкость) паров вещества путём охлаждения.

Для конденсации пара какого-либо вещества необходимо отвести от каждой единицы его массы теплоту, равную удельной теплоте конденсации. Для обратимых процессов она равна удельной теплоте парообразования. Поскольку при конденсации, как и при испарении, температура не изменится, пока не сконденсируется весь пар, процесс происходит практически при постоянных параметрах пара. Параметры пара при конденсации близки к состоянию насыщения. В то же время при поступлении всё новых порций пара в конденсаторе устанавливается динамическое равновесие, и в разных частях конденсатора параметры среды могут несколько отличаться друг от друга. Для охлаждения пара используется более холодная среда, часто — обычная вода.

В теплообменных аппаратах движение жидкости осуществляется по трем основным схемам.

Рис. 1. Основные схемы движения жидкости в теплообменнике

Если направление движения горячего и холодного теплоносителей совпадают, то такое движение называется прямотоком (рис.1,а). Если направление движения горячего теплоносителя противоположно движению холодного теплоносителя, то такое движение называется противотоком (рис.1,б). Если же горячий теплоноситель движется перпендикулярно движению холодного теплоносителя, то такое движение называется перекрестным током (рис.1,в). Кроме этих основных схем движения жидкостей, в теплообменных аппаратах применяют более сложные схемы движения, включающие все три основные схемы.

Как известно, существует множество типов теплообменников (ТО). Они разделяются на поверхностные (рекуперативные и регенеративные, в зависимости от одновременного или поочерёдного контакта теплоносителей с разделяющей их стенкой) и смесительные. ТО поверхностного типа в свою очередь делятся на кожухотрубные, типа «труба в трубе», витые, погружные, оросительные, спиральные, пластинчатые и кожухопластинчатые.

В химической промышленности наиболее распространенными являются кожухотрубчатые теплообменники (конденсаторы), обеспечивающие достаточно высокую производительность по охлаждаемому (конденсируемому) веществу и непрерывность процесса.

Кожухотрубчатые конденсаторы предназначены для конденсации паров в межтрубном пространстве, а также для подогрева жидкостей и газов за счет теплоты конденсации пара. Основными элементами кожухотрубчатых теплообменников, как уже было сказано, являются пучки труб, трубные решетки, корпус, крышки, патрубки. Концы труб крепятся в трубных решетках развальцовкой, сваркой и пайкой. Для увеличения скорости движения теплоносителей с целью интенсификации теплообмена нередко устанавливают перегородки как и трубном, так и межтрубном пространствах.

Кожухотрубчатые теплообменники могут быть вертикальными, горизонтальными и наклонными в соответствии с требованиями технологического процесса или удобства монтажа. В зависимости от неличины температурных удлинений трубок и корпуса применяют кожухотрубчатые теплообменники жесткий, полужесткой и нежесткой конструкции.

Конструкции теплообменников должны отличаться простотой, удобством монтажа и ремонта. В ряде случаев конструкция теплообменника должна обеспечивать возможно меньшее загрязнение поверхности теплообмена и быть легко доступной для осмотра и очистки. Кожухотрубчатые теплообменные аппараты могут использоваться в качестве теплообменников, холодильников, конденсаторов и испарителей. Этот теплообменник относится к числу наиболее часто применяемых поверхностных теплообменников.

В теплообменнике одна из обменивающихся теплом сред движется внутри труб, а другая – в межтрубном пространстве. Среды обычно направляются противоположно друг другу. При этом в вертикальном теплообменнике (конденсаторе) нагреваемую среду направляют снизу вверх, а среду, отдающую тепло (конденсируемые пары), — в противоположном направлении. Такое направление движения каждой среды совпадает с направлением, в котором стремится двигаться данная среда под влиянием изменения ее плотности при нагревании или охлаждении.

В данной работе произведен расчет кожухотрубчатого конденсатора, предназначенного для охлаждения ацетона. В трубном пространстве аппарата (рис.2) кондесируется жидкость (ацетон), а в межтрубном пространстве протекает жидкий теплоноситель – вода, отнимающий тепло у рабочей среды.

Рис. 2. Схема кожухотрубчатого теплообменника

Целью данного проекта является расчет кожухотрубного конденсатора для непрерывной (поточной) конденсации ацетона из насыщенной паровоздушной смеси посредством охлаждения водой.

Основными задачами, решаемыми в рамках данного проекта являются:

 расчет физико-химических свойств теплоносителей;

 расчет и подбор кожухотрубчатого теплообменника;

 уточняющий расчет кожухотрубчатого теплообменника;

 гидравлический расчет кожухотрубчатого теплообменника.

Список использованной литературы

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Воскресенский В.Ю., Канатников Ю.М., Логинов М.В. Лабораторный практикум по термодинамике, тепломассообмену и теплотехнике. — М.: МГУТУ, 2005. – 74 с.

2. Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/ Г. С. Борисов, В. П. Брыков, Ю. И. Дытнерский и др. Под ред. Ю. И. Дытнерского, 2-е изд., перераб. и дополн. — М.:Химия, 1991. — 496 с.

3. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию. Под ред. Ю.И.Дытнерского. М.:Химия, 1983. — 272 с.

4. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии, 10-ое издание, переработанное и дополненное. Под ред. П.Г. Романтшва. Л.: Химия, 1987.-576 — с.

5. Параметры кожухотрубчатых теплообменников и холодильников (по ГОСТ 15118-79, ГОСТ 15120-79 и ГОСТ 15122-79) [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.chemiemania.ru/chemies-9704-1.html

6. Теплотехника. Под ред. В.Н. Луканина.- М.: Высшая школа, 2005. — 671с.

7. Чухин И.М., Техническая термодинамика. Учебн. Пособие. Часть 2. – Иваново: ИГЭУ, 2008. — 228 с.