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

Скачать 164.48 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	26.04.2015
Размер	164.48 Kb.
Тип	Реферат

100-bal.ru > Математика > 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 второй 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. Теоретические основы разрабатываемого процесса. 6

Обоснование выбора конструкции аппарата и материалов

2.Технологические и проектные расчеты аппарата 14

2.1 Описание технологической схемы установки 14 2.2 Устройство и принцип работы аппарата 16

2.3 Материальные балансы и технологические расчеты 18

2.4 Тепловые балансы и расчеты 28

2.5 Конструктивные расчеты 39

2.6 Расчет гидравлического сопротивления 41

3. Прочностные расчеты аппарата 45

3.1 Расчет толщины стенки сепаратора 45

3.2 Расчет толщины стенки крышки аппарата 49

3.3 Расчет толщины стенки греющей камеры 51

3.4 Расчет и выбор опоры 53

Список литературы 56

Приложение

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. Теоретические основы разрабатываемого процесса.

Обоснование выбора конструкции аппарата и материалов

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.

Выпарные аппараты бывают периодического и непрерывного действия.

Выпарные аппараты можно классифицировать по признакам:

роду теплоносителя или методу обогрева;

расположению и виду поверхности теплообмена;
расположению рабочих сред;
режиму и кратности циркуляции раствора.

В зависимости от метода обогрева выпарные аппараты бывают:

с газовым обогревом;

с обогревом жидким теплоносителем;
с паровым обогревом;
с непосредственным обогревом;
с электрообогревом.

Наибольшее применение получили аппараты с паровым обогревом потому, что водяной пар характеризуется высокой скрытой теплотой конденсации, высоким коэффициентом теплоотдачи; паровой обогрев характеризуется гибкостью регулирования.

По расположению поверхности теплообмена выпарные аппараты могут быть вертикальными, горизонтальными и реже наклонными. Поверхность теплообмена может быть конструктивно оформлены в виде пучка труб, в виде змеевика или в виде паровой рубашки.

Для приобретения полной версии работы перейдите по ссылке.

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.
Самопроизвольный переток раствора вторичного пара в следующие корпуса возможен благодаря общему перепаду давлений, возникающему в результате создания вакуума конденсацией вторичного пара последнего корпуса в барометрическом конденсаторе смещения КБ (где заданное давление поддерживается подачей охлаждающей воды и отсосом неконденсирующихся газов вакуум-насосом НВ). Смесь охлаждающей воды и конденсата выводится из конденсатор при помощи барометрической трубы с гидрозатвором. Образующийся в третьем корпусе концентрированный раствор центробежным насосом Н3 подается в промежуточную емкость упаренного раствора Е2,3. Конденсат греющих паров из выпарных аппаратов выводится с помощью конденсатоотводчиков КО.

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.

Кипение раствора происходит в трубе вскипания при выходе раствора в сепаратор. Кипение в трубах предотвращается за счет гидростатического давления столба жидкости в трубе вскипания.

Действительную рабочую высоту трубы вскипания определяют в каждом конкретном случае независимо от давления в сепараторе и концентрации раствора и указывают в заказе.

Уровень раствора в аппарате должен поддерживаться по нижней кромке штуцера входа парожидкостной смеси в сепараторе.

Раствор, поднимаясь по трубам, перегревается и при выходе из трубы вскипания в сепаратор закипает. Образовавшаяся парожидкостная смесь направляется тангенциально в сепаратор, где разделяется на жидкую и паровую фазу. Вторичный пар, проходя сепаратор и брызгоотделитель, освоб

ождается от капель и выходит из аппарата через штуцер.

Для наблюдения за работой аппарата предусмотрены смотровые окна.

Аппарат рассчитан на непрерывную работу.

Конструкцией аппарата предусмотрена возможность механической чистки внутренней поверхности греющих труб.

Конструкция аппарата показана на рис. 2.2.

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

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

(2.1)
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.

Определение материального баланса процесса выпарки начинаем с расчётов концентраций упариваемого раствора.

Определяем производительность установки по выпариваемой воде W, кг/с, [4]:

, (2.2)

где G_н – количество упаренного раствора, кг/ с;

х_н,х_к –соответственно начал

ьная и конечная концентрации раствора, масс. доли.

кг/с.
Для приобретения полной версии работы перейдите по ссылке.

Определим гидростатическую депрессию по корпусам:

⁰С, (2.24)

⁰С, (2.25)

⁰С. (2.26)
Сумма гидростатических депрессий составляет:

⁰С. (2.27)
Температурная депрессия

определяется по уравнению, [4]:

; (2.28)
где Т_ср=( t_ср+273) ;

– температурная депрессия при атмосферном давлении, град.

Находим

по корпусам :

⁰С – для 1- го корпуса при Х₁= 19,7 %

⁰С – для 2-го корпуса при Х₂ = 27 %

⁰С – для 3-го корпуса при Х₃ = 43 %
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=10800/3600-0,57=2,43 кг/с, (2.41)
Из в 2 корпуса в 3 переходит раствора
G₂= G_нач–W₁- W₂=10800/3600-0,57-0,63=1,8 кг/с, (2.42)
Из 3 корпуса выходит выходит раствора
G_кон= G_нач–W=10800/3600-1,88=1,12 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=0,57∙2197∙10³=1252290 Вт
Q₂=W₂r₂- G₁с₁(t₁-t₂) , (2.45)
Q₂=0,63∙2239∙10³-2,43∙3,77(125,3-110,4)=1410433Вт
Q₃=W₃r₃- G₂с₂(t₂-t₃) , (2.46)
Q₃=0,68∙2313∙10³-1,8∙3,56(110,4- 82,8)=1572663 Вт
Расчет коэффициентов теплопередачи.

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

, (2.47)
где α₂– 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

. Для приобретения полной версии работы перейдите по ссылке.

⁰С,

⁰С.
Найдём поверхности теплопередачи выпарных аппаратов по корпусам, расчёт производим по формуле, [4]:

м²^,

м²^,
Полученные поверхности сравниваем с определённой раннее F = 63 м².

Различие не превышает 10%.

По ГОСТ 11987 – 81 выбираем выпарной аппарат с поверхностью теплообмена F=63м² и длиной труб l=6м. Выпишем технические характеристики выпарного аппарата (таблица 2.4).

Таблица 2.4 - Техническая характеристика выпарного аппарата

F при диаметре труб Æ38×2 и длине l=6м	Диаметр греющей камеры D, мм	Диаметр сепара-тора D₁, мм	Диаметр циркуляции-онной трубы D₂, мм	Высота аппарата Н_ап, м	Масса аппарата m, кг
63	800	1800	400	12300	8300

2.5 Конструктивные расчеты
Определение диаметров штуцеров, [3]:

Скорости движения теплоносителей:

- для жидкостей: 0,1 – 0,5 м/с – при самотёке;

0,5 – 2,5 м/с – в напорных трубопроводах;

- для пара: 20 - 40 м/с;

- для газов: 5 – 15 м/с.

Диаметр штуцера для ввода раствора:

; (2.61)
где G_н= 2,43 кг/с - расход раствора;

r_н=1190 кг/м³ –плотность раствора;

w_н = 1 м/с – средняя скорость раствора.

Принимаем d_н = 50 мм.

Диаметр штуцера для выхода упаренного раствора:

G_к = 1,8 кг/с;

w_к =1 м/с – скорость упаренного раствора на выходе из 2-го корпуса;

r_к = 1262 кг/м³ – плотность упаренного раствора на выходе из 2-го корпуса [4].

Принимаем d_к = 50 мм.

Диаметр штуцера для вывода греющего пара:

;

(2.62)
где r_п = 1,064 кг/м³ – плотность пара в 2-м корпусе;

Принимаем d_п = 200 мм.

Диаметр штуцера для ввода греющего пара, r_п = 2,614 кг/м³ – плотность пара в 1-м корпусе:

Принимаем d_п = 150 мм .
2.6 Расчёт гидравлического сопротивления
Сопротивление выпарного аппарата определяем для прохождения раствора. Расход раствора сульфата аммония составляет 3,0 кг/с, плотность ρ=1190 кг/м³, тогда его объёмный расход составляет, [4]:
V’_c=G_c/ρ_c (2.63)

V’_c=3,0/1190=0,00252 м³/с.
Для приобретения полной версии работы перейдите по ссылке.
3.2 Расчет толщины стенки крышки аппарата

Рисунок 3.2 – Расчетная схема эллиптического днища корпуса

Номинальную толщину стенки днища (крышки), нагруженных внутренним избыточным давлением определим по формуле:

(3.7)
где R – радиус кривизны в вершине днища, для эллиптических днищ R = D;

Общее значение прибавки к толщине стенки крышки, днища составит:
С = 2 + 0 + 0= 2 мм.
S = 0,00181 + 0,002 = 0,00381 м.

Толщина днища выбирается с учетом толщины сопрягаемой с ним обечайки, толщину днища принимаем S=0,004 м

Допускаемое внутреннее избыточное давление определим по формуле:
, (3.8)

(3.9)

МПа,

МПа,
Условие прочности имеет вид:
P < [р]

0,154 МПа < 0,346 МПа,

следовательно, условие прочности выполняется

0,451 МПа < 0,501 МПа,

следовательно, условие прочности выполняется.
3.3 Расчет толщины стенки греющей камеры
Основные расчетные параметры:

Рабочая температура среды t=121 ^оС.

Рабочее давление в аппарате Р=0,21 МПа.
Р_р=1,1·0,21=0,231 МПа.

Пробное при гидравлическом испытании давление согласно [2] составит:

где:

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

=154 МПа,

=147 МПа

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

Толщина стенки цилиндрической обечайки, нагруженной внутренним избыточным давлением определяется по формуле:

Исполнительную толщину стенки определим по формуле:
S = 0,00089 + 0,002 = 0,00289 м.
Согласно ГОСТ 19903 с учетом прибавки с принимаем толщину листа:

S = 4 мм
Допускаемое внутреннее, избыточное давление определяется по формуле:

МПа.
Условие прочности имеет вид:
0,231 МПа < 0,66 МПа,
следовательно, условие прочности выполняется.

МПа.

0,454 МПа < 0,906 МПа,
следовательно, условие прочности выполняется.
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: