Реферат Пояснительная записка : 57 стр, 10 рисунков, 9 таблиц, 1 приложение, 7 источников. Графические материалы: технологическая схема установки, сборочный чертёж аппарата,

Скачать 192.22 Kb.

Название	Реферат Пояснительная записка : 57 стр, 10 рисунков, 9 таблиц, 1 приложение, 7 источников. Графические материалы: технологическая схема установки, сборочный чертёж аппарата,
Дата публикации	14.01.2015
Размер	192.22 Kb.
Тип	Реферат

100-bal.ru > Химия > Реферат

РЕФЕРАТ
Пояснительная записка : 57 стр, 10 рисунков, 9 таблиц, 1 приложение, 7 источников.

Графические материалы: технологическая схема установки, сборочный чертёж аппарата, сборочный чертёж узла - всего 4 листа формата А1.

Тема проекта: «Выпарная трёхкорпусная установка для упарки сульфата аммония. Разработать первый корпус с вынесенной греющей камерой и принудительной циркуляцией раствора».

Приведены теоретические основы и особенности процесса выпаривания, выполнены технологические прочностные расчеты аппарата, определены его размеры, обоснован выбор материала для изготовления аппарата.

Расчетами на прочность и герметичность показана надёжность работы запроектированного аппарата

Ключевые слова: АППАРАТ, УСТАНОВКА, СУЛЬФАТ АММОНИЯ, ВЫПАРНОЙ АППАРАТ, РАСЧЕТ.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 5
1 Технологическая часть 7
1.1 Описание технологической схемы производства 7
1.2 Теоретические основы производства 10
1.3 Описание проектируемого аппарата 3
1.4 Технологические расчеты аппарата 16
1.4.1 Определение параметров топочных газов, подаваемых в сушилку 16
1.4.2 Определение параметров отработанных газов, расхода
сушильного агента и расхода тепла на сушку 21
1.5 Конструктивные расчеты аппарата 25
1.6 Выбор вспомогательного оборудования 36
2 Проектно-конструкторская часть 41 2.1 Выбор конструкционных материалов 41
2.2 Расчеты на прочность, стойкость и герметичность 43
2.2.1 Определение толщины стенки аппарата 43
2.2.2 Расчет опор аппарата 49
Выводы 54

Список литературы 55

Приложение А Спецификации к чертежам

ВВЕДЕНИЕ

В химической и смежной с ней отраслях промышленности жидкие смеси, концентрирование которых осуществляется выпариванием, отличаются большим разнообразием как физических параметров (вязкость, плотность, температура кипения, величина критического теплового потока и др.), так других характеристик (кристаллизующиеся, пенящиеся, нетермостойкие растворы и др.). Свойства смесей определяют основные требования к условиям проведения процесса (вакуум - выпаривание, прямо- и противоточные, одно- и многокорпусные выварные установки), а также к конструкциям выпарных аппаратов.
Такое разнообразие требований вызывает определенные сложности при правильном выборе схемы выпарной установки, типа аппарата, числа ступеней в многокорпусной выпарной установке. В общем случае такой выбор является задачей оптимального поиска и выполняется технико-экономическим сравнением различных вариантов.
1 Технологическая часть

Описание технологической схемы производства

1.2 Теоретические основы разрабатываемого процесса.

Выпариванием называется концентрирование растворов практически нелетучих или малолетучих веществ в жидких летучих растворителях.

При выпаривании обычно осуществляется частичное удаление растворителя из всего объема раствора при его температуре кипения. Основной задачей выпарных установок является концентрирование растворов, выделения из растворов растворенного вещества в чистом виде. Попутно с этими основными задачами выпарные установки снабжают завод горячим паром за счет отбираемых вторичных паров, а также обеспечивают котельные установки и другие технологические потребности производства горячими конденсационными водами.

Для приобретения полной версии работы перейдите по ссылке.

, (1.7)
Полезная разность температур в выпарном аппарате

представляет собой разность температуры конденсации Т, ⁰С греющего пара и температуры кипения

t_к, ⁰С выпариваемого раствора.

, (1.8)

2.Технологические и проектные расчеты аппарата

2.1. Описание технологической схемы установки
В приведенном ниже типовом примере расчета трехкорпусной установки.

Для приобретения полной версии работы перейдите по ссылке.

Рисунок 2.1 - Принципиальная схема трехкорпусной выпарной установки:
Е1— емкость исходного раствора; Н1-6 — насосы; Т — теплообменник-подогреватель; АВ1-3 — выпарные аппараты: КБ — барометрический конденсатор: НВ— вакуум-насос; Р расширитель; Е2-3 — емкость упаренного раствора: КО конденсатоотводчики.

Принципиальная схема трехкорпусной выпарной установки показана на рис. 2.1. Исходный разбавленный раствор из промежуточной емкости Е1 центробежным насосом Н1,2 подается

в теплообменник Т (где подогревается до температуры, близкой к температуре кипения), а затем в первый корпус АВ1 выпарной установки. Предварительный подогрев раствора повышает интенсивность кипения в выпарном аппарате.
Первый корпус обогревается свежим водяным паром. Вторичный пар, образующийся при концентрировании раствора в первом корпусе, направляется в качестве греющего во второй корпус АВ2. Сюда же поступает частично сконцентрированный раствор из 1-го корпуса. Аналогично третий корпус обогревается вторичным паром второго и в нем производится концентрировании раствора, поступившего из второго корпуса.
Для приобретения полной версии работы перейдите по ссылке.

2.2 Устройство и принцип работы аппарата
В верхней части аппарата расположен брызгоотделитель. Коническое днище сепаратора (2) соединено с циркуляционной трубой (3) , которая при помощи колена переходной камеры подключена к нижней трубной решетке греющей камеры (1).

Циркуляция раствора в аппарате осуществляется насосом (4) по замкнутому контуру: сепаратор (2) – циркуляционная труба (3) – насос (4) – греющая камера (1) – сепаратор (2). Циркуляционный насос обеспечивает скорость потока в трубах 2 – 2,5 м/с.

Для приобретения полной версии работы перейдите по ссылке.
Рисунок 2.2 - Схема выпарного аппарата: 1 – греющая камера; 2 – сепаратор; 3 – циркуляционная труба; 4 – насос.

1.4 Технологические расчеты аппарата

1.4.1 Материальные балансы
Технологический расчёт выпарных аппаратов заключается в определении поверхности теплопередачи. Поверхность теплопередачи F, м² определяют по основному уравнению теплопередачи, [4]:

(1.7)
Для определения тепловых нагрузок Q, коэффициентов теплопередачи К и полезных разностей температур

, необходимо знать распределение упариваемой влаги, концентраций растворов по корпусам и их температуры кипения. Первоначально определим эти величины по материальному балансу, а в дальнейшем уточним их по тепловому балансу.

Для приобретения полной версии работы перейдите по ссылке.

МПа, (2.10)
где Р_г1 – давление греющего пара в 1-м корпусе, МПа;

Р_б.к. – давление пара в барометрическом конденсаторе, МПа;

Тогда давление греющих паров, МПа, в корпусах составляет
Р_г1 = 0,3 МПа,

, (211)

, (2.12)

, (2.13)

По давлению греющего пара находим его температуру и теплоту парообразования r_г(таблица 2.1) по корпусам.
Таблица 2.1-Определение температуры и теплоты парообразования

Давление, МПа	Температура, ⁰С	Теплота парообразования, кДж/кг
Р_г1 = 0,3	t_г1= 132,9	r_г1 = 2730
Р_г2 = 0,21	t_г2 = 120,9	r_r2 = 2712
Р_г3= 0,12	t_г3 = 104,2	r_r3 = 2686
Р_б.к.= 0,03	t_б.к= 68,7	r_б.к = 2620

Определение температурных потерь.

Температурные потери в выпарном аппарате обусловлены температурной

,гидростатической

и гидродинамической

депрессиями.

а) Гидростатическая депрессия вызвана потерей давления пара на преодоление гидравлических сопротивлений трения и местных сопротивлений паропроводов при переходе из корпуса в корпус.

Примем

= 1 ⁰С..

Тогда температура вторичных паров в корпусах равны:

⁰С, (2.14)

⁰С, (2.15)

⁰С. (2.16)
Сумма гидродинамических депрессий, [4]:

⁰С. (2.17)
По температурах паров определяется их давления и теплота парообразования (таблица 2.2).
Таблица 2.2 - Определение давления и теплоты парообразования

Температура, ⁰С	Давление, МПа	Теплота парообразования, кДж/кг
t_вп1= 121,9	Р_вп1 = 0,217	r_вп1 = 2197
t_вп2= 105,2	Р_вп2 = 0,1244	r_вп2 = 2239
t_вп3 = 69,7	Р_вп3= 0,0315	r_вп3 = 2313

Для приобретения полной версии работы перейдите по ссылке.
Находим значение

по корпусам:

⁰С, (2.29)

⁰С, (2.30)

⁰С. (2.31)
Сумма температурных депрессий равна:

⁰С. (2.32)

Тогда температуры кипения растворов в корпусах равны (⁰С):
t_к1= t_г2 +

⁰С, (2.33)

t_к2= t_г3 +

⁰С, (2.34)

t_к3= t_г4 +

⁰С. (2.35)
Расчет полезной разности температур.

Необходимым условием передачи тепла в каждом корпусе является некоторой полезной разности температур греющего пара и кипящего раствора.

Полезные разности температур по корпусам равны:
D t_п1 = t_г1 – t_к1 = 132,9 – 125,3 = 7,6 ⁰С, (2.36)

D t_п2 = t_г2 – t_к2 = 120,9 – 110,4 = 10,5 ⁰С, (2.37)

D t_п3 = t_г3 – t_к3 = 104,2 – 82,8 = 21,4 ⁰С. (2.38)
Общая полезная разность температур, [4]:

⁰С. (2.39)
Проверим общую полезную разность температур, [4]:

, (2.40)

⁰С.

2.4 Тепловые балансы и расчеты
Определение тепловых нагрузок, [4].

Расчет концентрации раствора по корпусам

Из корпуса 1 во 2 переходит раствора
G₁=G_нач–W₁=78500/3600-0,54=1,64 кг/с, (2.41)
Из в 2 корпуса в 3 переходит раствора
G₂= G_нач–W₁- W₂=7850/3600-0,54-0,59=1,05 кг/с, (2.42)
Из 3 корпуса выходит выходит раствора
G_кон= G_нач–W=7850/3600-1,78=0,4 кг/с. (2.43)
Определение тепловых нагрузок
Расход греющего пара в 1-й корпус, производительность каждого корпуса по выпаренной воде и тепловые нагрузки по корпусам определим путем совместного решения уравнений тепловых балансов по корпусам и уравнения баланса по воде для всей установки:
Q₁=W₁r₁, (2.44)

Q₁=0,54∙2197∙10³=1186380 Вт
Q₂=W₂r₂- G₁с₁(t₁-t₂) , (2.45)
Q₂=0,59∙2239∙10³-1,64∙3,77(125,3-110,4)=1320918 Вт
Q₃=W₃r₃- G₂с₂(t₂-t₃) , (2.46)
Q₃=0,647∙2313∙10³-1,05∙3,56(110,4- 82,8)=1496408 Вт
Расчет коэффициентов теплопередачи.

Коэффициент теплопередачи для первого корпуса определяют по уравнению аддитивности термических сопротивлений, [4]:
К₂=

, (2.47)
где α₁– коэффициент теплопередачи от конденсирующего пара к стенке, Вт/(м²·К);

α₂– коэффициент теплопередачи от стенки к кипящему раствору, Вт/(м²·К);

― суммарное термическое сопротивление равно термическому сопротивлению стенки

и накипи

. Термическое сопротивление загрязнений со стороны пара не учитываем, [4]:

; (2.48)

∑δ/λ=0,002/25,1+0,0005/2=2,87∙10^-4м²∙К/Вт.

Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке равен:
α₁=2,04·

, (2.49)
где r₂ – теплота парообразования греющего пара в корпусе, Дж/кг;

ρ_ж2, λ _ж2, μ_ж2 - соответственно плотность (кг/м³), теплопро-водность (Вт/(м·К), вязкость (Па·с) конденсата при средней температуре пленки;

t_пл– средняя температура пленки, ⁰С.
t_пл = t_r₂-

, (2.50)
где Δt₁ – разность температур конденсации пара и стенки, ⁰С.

Расчет α₁ведут методом последовательных приближений. В первом приближении примемΔt₁ = 2,5 ⁰С. Тогда

t_пл= 132,9-

= 131,65 ⁰С.

α₁ = 2,04·

=8398

.
Для установившегося процесса передачи тепла справедливо уравнение :
q = α₁· Δt₁=

= α₂·∆t₂, (2.51)
где q - удельная тепловая нагрузка, Вт/м²;

Δt_ст- перепад температур на стенке, ⁰С.

Δt₂ – разность между температурой стенки со стороны раствора и температурой кипения раствора, ⁰С.

Отсюда
Δt_ст= α₁· Δt₁·

; (2.52)

Δt_ст= 8398·2,5·2,87·10^-4= 6,02 ⁰С.
Тогда
Δt₂= Δt_п2– Δt_ст– Δt₁; (2.53)

Δt₂= 10,5 – 6,02 – 2,5 = 1,98 ⁰С.
Коэффициент теплопередачи от стенки к кипящему раствору равен:

α₂=

(2.54)
где λ₂– теплопроводность раствора, Вт/м·к;

d_вн– внутренний диаметр трубки, м;

Nu – критерий Нуссельта.

При развитом турбулентном течении в прямых трубах критериальное уравнение имеет вид, [4]:
Для приобретения полной версии работы перейдите по ссылке.

Коэффициент трения l зависит от режима движения воды в барометрической трубе. Определим величину Re:

(2.59)

где m_в = 0,836 × 10 ^-3 Па×с – вязкость воды при средней температуре воды t_ср= 28 ⁰С.

Для гладких труб при

l=0,013 [4]:

Отсюда находим Н_бт=6,3 м.

Расчет объема и размеров емкости исходного раствора.
Расчет емкости для исходного раствора проводим из условий шестичасовой (сменной) работы выпарного аппарата, т. е. t = 6 ч.

Объем емкости для разбавленного (исходного) раствора:

(2.60)

где G_H, r_Н – количество (кг/ч) и плотность (кг/м³) исходного раствора;

j – коэффициент заполнения емкости j = 0,85 ¸ 0,95.

Принимаем емкость объемом 50 м³.

Принимаем диаметр емкости D = 3 м, ее длина – 7 м.

2. Проектно-конструкторская часть

2.1 Выбор конструционных материалов

При выборе конструкционных материалов к ним предъявляются следующие требования:

а) достаточная общая химическая и коррозионная стойкость в агрессивной среде;

б) достаточная механическая прочность при заданных давлении и температуре технического процесса;

в) наилучшая способность материала свариваться с обеспечением высоких механических свойств сварочных соединений и их коррозионной стойкости;

г) низкая стоимость материала и освоенность его промышленностью.

По рекомендации [1] для водного раствора сульфата аммония рекомендуется коррозионностойкая сталь 12Х18Н10Т ГОСТ 5632-72.

Проницаемость П = 0,10 мм/год. При работе – точечная коррозия.

Сталь 12Х18Н10Т – коррозионностойкая сталь аустенитного класса.

Модуль упругости Е = 1,98×10⁵ МПа.
Таблица 1.1 - Химический состав, % ( ГОСТ 5632-72)

С	Si		Mn	Cr	Ni	Ti	S	P	Cu
не более					Ni	не более
0,12		0,8	2,0	17¸19	9¸11	0,9¸1,1	0,02	0,03	0,3

Механические свойства при t = 20 ^oС.

Предел текучести s_и = 225 ¸315 МПа.

Временный предел прочности s_в = 550¸650 МПа.

Относительное удлинение d= 46 ¸74 %.

Относительное изменение поперечного сечения y = 66¸80 %.

Ударная вязкость KCV = 215 ¸372 Дж /см².

Технологические свойства

Температура ковки : начала – 1200⁰С , конца – 850 ⁰С. Свари-ваемость – сваривается без ограничений. Способы сварки: РДС, ЭШС, КТС с последующей термообработкой.

Физические свойства

Модуль упругости Е = 1,98×10⁵ МПа.

Плотность r = 7900 кг/ м³.

Теплопроводность l = 15 Вт / м×⁰С.

Линейное расширение a = 16,6 ×10 ^-61/ ⁰С.

Теплоёмкость с = 462 Дж/ кг×К.

Назначение

Сварные сосуды и аппараты, работающие в разбавленных растворах азотной, фосфорной, уксусной кислот, растворах щелочей и солей, детали, работающие под давлением при t = 196 ¸600 ⁰С, а при наличии агрессивных сред до t =350 ⁰С.

Сталь Ст.3сп ГОСТ 380 – 71 – применяется для изготовления деталей и узлов, не соприкасающихся со средой. Сталь по способу выплавки спокойная.

Она характеризуется хорошим расширением и хорошим удалением серы и фосфора, повышающим качественные показатели металла. Сталь технологична в обработке, хорошо обрабатывается резанием и давлением. Пластические свойства

стали высокие. Сталь хорошо сваривается всеми видами сварки. Сталь неустойчива во многих агрессивных средах.

Таблица 1.2 - Химический состав стали, в %

С	Мп	Si	P	S
0,14÷0,22	0,40÷0,65	0,12÷0.3	0,04	0,05

Механические свойства при t = 20 ^oС.

Предел текучести s_и = 220 МПа.

Временный предел прочности s_в = 445 МПа.

Относительное удлинение d₅ =33 %.

Относительное изменение поперечного сечения y = 59 %.

Ударная вязкость KCU = 154 Дж /см².

Назначение.

Несущие элементы сварных и несварных конструкций и деталей, работающих при положительных температурах. Фасонный и листовой прокат(5-й категории) для несущих элементов сварных конструкций, работающих при переменных нагрузках: при толщине проката до 25 мм в интервале температур от -40 до +425°С; при толщине проката свыше 25 мм - от -20 до +425°С при условии поставки с гарантируемой свариваемостью.
2.2 Расчет толщины стенки сепаратора, [2]:
Основные расчетные параметры:

Рабочая температура среды t=121,9 ^оС.

Рабочее давление в аппарате Р=0,217 МПа.

Расчетное давление для аппаратов с рабочим избыточным давлением Р>0,07 МПа согласно рекомендациям приведенным [4] составит:
Р_р=1,1р=1,1·0,217=0,239 МПа. (3.1)
Пробное при гидравлическом испытании давление согласно [2] составит:

(3.2)

, (3.3)
где:

_,- допустимое напряжение для материала корпуса при расчетной температуре и 20^оС;

=184 МПа,

=173 МПа

МПа.
Коэффициент проточности сварного шва согласно [2] составит: j=0,9.

Рисунок 3.1 – Расчетная схема цилиндрической обечайки
Толщина стенки цилиндрической обечайки, нагруженной внутренним избыточным давлением определяется по формуле:

(3.3)

Исполнительную толщину стенки определим по формуле:

, (3.4)

где: С – общее значение прибавки, которая состоит из составляющих прибавок и определяется по формуле
С=С₁+С₂+С₃, (3.5)
Прибавку С₁ принимаем равной:
С=П∙τ=0,1·20 =2 мм,
где П = 0,10 мм/год – проницаемость материала, мм/год;

t = 20 лет – срок службы аппарата, лет.

С₂ – прибавка на минусовое значение предельного отклонения по толщине листа, мм,

Для приобретения полной версии работы перейдите по ссылке.

Список литературы

Методические рекомендации и контрольные задания для самостоятельной работы по курсу «Процессы и оборудование химических производств». Часть 1 Теплообменные процессы и оборудование / Сост.: А.П. Врагов, Я.Э. Михайловский. – Сумы: Изд-во СумГУ,2002.-55с.
Лащинский А.А.,Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчёта химической аппаратуры: Справочник. Л.: Машиностроение, 1970.
Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. – 10-е изд., перераб. и доп. – Л.: Химия, 1987. – 576с.
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.
Машины и аппараты химических производств: Примеры и задачи. Учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по специальности «Машины и аппараты химических производств»/И. В. Доманский, В. П. Исаков, Г. М. Островский и др.; Под. общ. ред. В. Н. Соколова – Л.: Машиностроение, Ленинград, отд-ние, 1982. – 384 с., ил.
Анурьев В.И. Справочник конструктора – машиностроителя: В 3-х т. Т.1. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1978. –728с.,ил.
Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. – 9-е изд., перераб. и доп. – М.: Химия,1973. –754с.

Приложение А

(Обязательное)

Добавить документ в свой блог или на сайт

	Реферат Пояснительная записка : 57 стр, 10 рисунков, 9 таблиц, 1... ...		Контрольные работы ...
	Реферат Пояснительная записка к кп содержит 29 страниц, 18 рисунков,... Информационно-программный комплекс, информационная система, база данных, арм, даталогическое проектирование, автоматизация, директор,...		Реферат Пояснительная записка содержит: 90 стр., 53 рис., 26 табл., 12 источников информации Телефонная сеть, оборудование связи, программный комплекс, база данных, клиентское приложение, паспортно-отчетная документация
	Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Разработка... Курсовая работа содержит: страниц – 20, источников – 8, рисунков – 7, таблиц – 2		Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Разработка... Курсовой проект содержит: страниц – 22, источников – 8, рисунков – 9, таблиц – 1
	Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Разработка... Курсовой проект содержит: страниц –19, источников – 5, рисунков – 6, таблиц – 2		Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Разработка... Курсовой проект содержит: страниц –22, источников – 5, рисунков – 6, таблиц – 2
	Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Разработка... Курсовой проект содержит: страниц –20, источников – 5, рисунков – 6, таблиц – 2		Пояснительная записка стр. 9 Ведущие целевые установки и основные ожидаемые результаты стр. 21
	Реферат Дипломный проект : страниц 117, рисунков 7, таблиц 28, источников 15 В дипломном проекте решается важная техническая задача – модернизация ректификационной колонны		Пояснительная записка к курсовой работе на тему: “Цифровой диктофон” ...
	Реферат в данном дипломном проекте всего: стр. 123, рис. 29, табл.... Тяговая подстанция, распределительное устройство, трансформатор, ток короткого замыкания, преобразовательный агрегат, стуктурная...		Реферат Данная курсовая работа по дисциплине «Расчет и конструирование... Данная курсовая работа по дисциплине «Расчет и конструирование пластмассовых изделий и форм» содержит 38 листов печатного текста,...
	Пояснительная записка: 77 листов машинописного текста, рисунков 18,... Эритроциты, лейкоциты, тромбоциты, кондуктометрический датчик с капиллярным микроотверстием, электроды, электролит, разведения, двухуровневый...		Реферат в работе изложены теоретические вопросы, проведен анализ... Работа содержит 69 страниц, 15 рисунков, 11 таблиц, 18 приложений, 48 источников

Похожие: