проект 3х корпусной выпарной установки
Заказать уникальную курсовую работу- 24 24 страницы
- 10 + 10 источников
- Добавлена 26.08.2013
- Содержание
- Часть работы
- Список литературы
- Вопросы/Ответы
ВВЕДЕНИЕ
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
1 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА
2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА
3 РАСЧЕТ И ВЫБОР ОСНОВНОГО АППАРАТА
4 РАСЧЕТ И ВЫБОР ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
4.1 Расчет обечайки
4.2 Расчёт ёмкостей
4.3 Подбор фланцевих соединений
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Типы, основные параметры и размеры подберем выпарной аппарат с удельной площадью теплообмена, равной 1000 м2 и приведем его характеристики в таблице 4.Таблица 4 – Основные характеристики выпарного аппарата [2]Номинальная поверхность теплообмена, м2Действительная поверхностьтеплообмена, м2Диаметр греющей камеры DiСепараторзаторРасстояние между болтами на опорах В2Высота аппарата Н при длине трубыДиаметр D2Высотапри диаметре трубы 38x2 идлине L=7000количество трубпри диаметре трубы57x2,5 и длине L=7000количество трубпри р = 1 кгс/см2при р = 0,92 кгс/см2до брызгоотделителяН1до отбойника Н25000700090001000111614929708502200320032001600110032000-13590155904 РАСЧЕТ И ВЫБОР ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ4.1 Расчет обечайкиВыберем конструкционный материал, стойкий в среде кипящего раствора KCl в интервале изменения концентраций от 6 до 30 %. В этих условиях химически стойкой является сталь марки Х17. Скорость коррозии её менее 0,1 мм/год, коэффициент теплопроводности λст = 25,1 Вт/(м∙К)[9].Главным элементом корпуса рассчитываемого выпарного аппарата является обечайка. В химическойтехнологии наиболее распространены цилиндрические отличающиеся простотой изготовления обечайки. Для них также характерны рациональный расход материала и достаточная прочность. Цилиндрические обечайки из стали, сплавов из основы цветных металлов и иных материалов при избыточном давлении среды в аппарате до 10 МПа изготовляют вальцовкой листов с последующей сваркой стыков.Определим толщину стенок сварной цилиндрической обечайки корпуса рассчитанного выпарного аппаратас внутренним избыточным давлением Р = 0,5 МПа, при условиях: материал обечайки – сталь Х18Н10Т, проницаемость П ≤ 0,1 мм/год, запас на коррозию Ск = 1 мм; среда – насыщенный водяной пар с абсолютном давлением 0,3 МПа и температурой407,6 К. Внутренний диаметр обечайки Dв = 1,8 м, отверстия в обечайке укреплённые, сварной шов стыковой двухсторонний (φш = 0,95). Допускаемое при 150 °Снапряжение для стали данной марки составляет σд = 236 МН/м2. С учётом запаса на коррозию толщина обечайки рассчитывается по формуле:(4.1)где D – наружный или внутренний диаметр обечайки, м; σд – допускаемое напряжение на растяжение для материала обечайки, МН/м2. Коэффициент φ учитывает ослабление обечайки из-за сварного шва и наличия неукреплённых отверстий. При отсутствии неукреплённых отверстий φ = φш, причём для стальных обечаек принимают φш =0,7 – 1,0, в зависимости от типа сварного шва. Прибавка толщины с учётом коррозии Ск определяется формулой (41), а полученное суммарное значение толщины округляется до ближайшего нормализованного значения добавлением Сокр.0,0006 = 0,04мГраницей применимости формулы (4.1) является условие:(4.2)Следовательно, условие выполняется.4.2 Расчёт ёмкостейРассчитаем две ёмкости: для исходного и упаренного раствора.Определим объём ёмкости для начального раствора.(4.3)где τ – время, τ = 4 часа; ρ – начальная плотность CaCl2 при 15 °С, ρ = 1065,5 кг/м3.м3По ГОСТ 9931 – 79 выберем ёмкость ГЭЭ, исполнение 2 – горизонтальная с эллиптическим днищем и крышкой. V = 50 м3, Dв = 3000 мм; l = 7380 мм; Fв = 74,9 м2[1].Рассчитаем ёмкость для упаренного раствора (ρ = 1182 кг/м3):(4.4)м3По ГОСТ 9931 – 79 выбираем ёмкость ГЭЭ, исполнение 2 – горизонтальная с эллиптическим днищем и крышкой. V = 16 м3, Dв = 2200 мм; l = 4480 мм; Fв = 33,8 м2[1].Ёмкости выбираются из расчёта 4 часа непрерывной работы при отсутствии поступления раствора + 20 % – запас на переполнение ёмкости.4.3 Подбор фланцевих соединенийВ химической технологиисреди разъёмных неподвижных соединений наибольшее распространение получили фланцевые соединения. При конструировании аппаратов применяют стандартные и нормализованные фланцы по ГОСТ 12815–67–ГОСТ 12839–67, ГОСТ 1233–67–ГОСТ 1235–67.Конструкцию фланцевого соединения принимают в зависимости от рабочиего параметра аппарата. Так, при температуре t ≤ 300 °С и давлении Р ≤ 2,5 МПа и числе циклов нагружениядо 2000 в период эксплуатации используются плоские приварные фланцы, скрепленные болтами.Таблица 5 -Основные размеры фланцевого соединения [10]D, ммРу, МпаРазмеры, ммЧисло отверстий zDφDБD1D2D3haa1sd18000,6193018901848186018456017,514102368Болты подбираются по ГОСТ 7798 – 70 из стали 12Х18Н10Т [10]. ЗАКЛЮЧЕНИЕВ представленной курсовой работе были рассмотрены теоретические основы процесса выпаривания и принцип действия выпарных аппаратов.Выпариванием называют процесс концентрирования раствора нелетучего веществав результате полного или частичного испарения жидкого летучего растворителя. Процесс выпаривания применяется как с целью частичного удаления из системы растворителя, так и с целью полного выделения растворенного вещества из раствора в результате параллельно протекающей в недостатке растворителя кристаллизации. В данном проекте рассмотрена технологическая схема и произведен расчет многокорпусной вакуум-выпарной установки с естественной циркуляцией раствора в корпусах, работающей при прямоточном движении греющего пара и раствора.В результате проведенных расчетов для повышения концентрации раствора хлорида кальция с 7% до 20% производительностью по исходному раствору 10000 кг/час был выбран трехкорпусной выпарной аппарат с суммарной площадью поверхности теплообмена, равной 1000 м2, поровну разделенной между корпусами. Характеристики аппарата представлены в таблице 4 основной части работы.Также в работе были рассчитаны параметры вспомогательного оборудования: цилиндрической обечайки, емкостей для исходного и конечного растворов объемами 50 м3 и 15 м3 соответственно, а такжеосуществлен подбор фланцевых соединений.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫГОСТ 9931-85 Корпусы цилиндрические стальных сварных сосудов и аппаратов [Текст]. – Госстандарт СССР, 1985.ГОСТ 11987-81 Аппараты выпарные трубчатые стальные. Типы, основные параметры и размеры [Текст]. – Госстандарт СССР, 1981.Дытнерский, Ю. И. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию [Текст] / Ю. И.Дытнерский, – М.: Химия, 1983. - 270 с.Багров И. В., Шаханов В. Д., Чулкова Э. Н. Процессы и аппараты химической технологии. Тепловые и массообменные процессы [Текст] / Под ред. проф. Л. Я. Терещенко. – СПб.: С.-Петерб. государственный университет технологии и дизайна, 1998. – 103 с.Кузнецова Л.Н., Селянина Л.П., Третьяков С.II. Расчет выпарных установок: Учебное пособие[Текст]. - Архангельск: Изд-во АГТУ, 2004. - 72 с.Справочник химика, т V, М.: Химия, 1968. - 976 с.Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. Изд. 2-е, испр. и доп[Текст]. - Л.: Химия, 1978. - 420 с.Кальций хлористый. Хладогент в холодильных системах [Электронный ресурс]. – Режим доступа:http://calcium-chloride.ru/Hladogent_v_holodilnih_sistemah__Oblast_primeneniya_32.htm - Загл. с экрана.Воробьёва, Г. Я. Коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах химических производств [Текст]. - М.: Химия, 1975. - 816 с.Лащинский, А. А. Конструирование сварочных химических аппаратов [Текст]. - Л.: Машиностроение, 1981. - 382 с.
1.ГОСТ 9931-85 Корпусы цилиндрические стальных сварных сосудов и аппаратов [Текст]. – Госстандарт СССР, 1985.
2.ГОСТ 11987-81 Аппараты выпарные трубчатые стальные. Типы, основные параметры и размеры [Текст]. – Госстандарт СССР, 1981.
3.Дытнерский, Ю. И. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию [Текст] / Ю. И. Дытнерский, – М.: Химия, 1983. - 270 с.
4.Багров И. В., Шаханов В. Д., Чулкова Э. Н. Процессы и аппараты химической технологии. Тепловые и массообменные процессы [Текст] / Под ред. проф. Л. Я. Терещенко. – СПб.: С.-Петерб. государственный университет технологии и дизайна, 1998. – 103 с.
5.Кузнецова Л.Н., Селянина Л.П., Третьяков С.II. Расчет выпарных ус¬тановок: Учебное пособие [Текст]. - Архангельск: Изд-во АГТУ, 2004. - 72 с.
6.Справочник химика, т V, М.: Химия, 1968. - 976 с.
7.Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. Изд. 2-е, испр. и доп [Текст]. - Л.: Химия, 1978. - 420 с.
8.Кальций хлористый. Хладогент в холодильных системах [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://calcium-chloride.ru/Hladogent_v_holodilnih_sistemah__Oblast_primeneniya_32.htm - Загл. с экрана.
9.Воробьёва, Г. Я. Коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах химических производств [Текст]. - М.: Химия, 1975. - 816 с.
10.Лащинский, А. А. Конструирование сварочных химических аппаратов [Текст]. - Л.: Машиностроение, 1981. - 382 с.
Министерство образования российской Федерации
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНЖЕНЕРНОЙ экологии
Факультет Инженерии окружающей Среды
Кафедра ПАХТ
КУРСЫ ПРОЕКТА
ТЕМА ПРОЕКТА. 3-х корпусная вакуум-выпарная установка
Sab. кафедрой академик РАН А. М. Кутепов
Руководитель проекта профессор В. В. Бутков
Студентка Н. И.Карпунина
Группа 37
Содержание
Введение
Глава 1. Технологический расчет выпарной установки
Глава 2. Выбор вспомогательного оборудования
Глава 3. Расчет барометрического конденсатора
Глава 4. Расчет теплообменного аппарата
Глава 5. Расчет штуцеров
Глава 6. Расчеты сопротивления
библиография
Приложение. Результаты компьютерных чащеетов
Введение
На рисунке показана принципиальная схема трехкорпусной выпарной установки. Исходный раствор промежуточной емкости 1 центробежными насосами 2 подается в теплообменник 3 (где подогревается до температуры близко к температуре кипения), а затем - в первый корпус 4 выпарной установки. Предварительный подогрев раствора повышает интенсивность кипения в выпарном аппарате 4.
Первый корпус обогревается свежим водяным паром. Вторичный пар, образующийся при концентрировании раствора в первом корпусе, направляется в качестве греющего во второй корпус 5. Здесь вступает частично сосредоточена раствор из 1-го корпуса. Аналогично третий корпус 6 вторичная подогревается паром второго и в нем производится концентрация раствора, поступившего из второго корпуса.
Самопроизвольный переток раствора и вторичного пара в следующие корпуса возможен благодаря общему перепаду давлений, возникающему в результате создания вакуума конденсацией вторичного пара последнего корпуса в барометрическом конденсаторе смешения 7 (ссылка, где давление поддерживается подачи охлаждающей воды и отсосом неконденсирующихся газов вакуум-насосом 8). Смесь охлаждающей воды и конденсата выводится из конденсатора при помощи барометрической трубы с гидрозатвором 9. Состоит в третьем корпусе концентрированный раствор центробежным насосом 10 подается в промежуточную емкость упаренного раствора 11.