2-х корпусная выпарная установка

Принимаем, что аппарат установлен на 2 опорах, тогда нагрузка приходящаяся на одну опору:

Gоп = 0,084/2 = 0,042 МН.

Выбираем опору с допускаемой нагрузкой 0,063 МН, конструкция которой приводятся на рисунке:

Рис. 6. Схема опор аппарата.

Штуцера

Диаметр штуцеров рассчитывается по формуле:

d =

,

где G – массовый расход теплоносителя,

       r - плотность теплоносителя,

       w – скорость движения теплоносителя в штуцере.

        Принимаем скорость жидкости в штуцере 1 м/с, а для пара 10 м/с, тогда

диаметр штуцера для входа греющего пара:

d1 = (0,362/0,785×10×1,86)0,5 = 0,157 м,

принимаем d1 = 200 мм.

 

диаметр штуцера для выхода конденсата:

d1 = (0,362/0,785×1×928)0,5 = 0,022 м,

принимаем d1 = 25 мм.

 

диаметр штуцера для входа раствора:

d1 = (1,38/0,785×1×902)0,5 = 0,044 м,

принимаем d1 = 40 мм.

 

диаметр штуцера для выхода раствора:

d1 = [(1,38 – 0,348)/(0,785×1×930)]0,5 = 0,037 м,

принимаем d1 =  32 мм.

Все штуцера снабжаются плоскими приварными фланцами по ГОСТ 12820-80, конструкция и размеры которых приводятся ниже:

Рис. 7. Схема фланцев к штуцерам.

 

 

dусл	D	D2	D1	h	n	D
25	100	75	60	12	4	11
32	120	90	70	12	4	11
40	130	100	80	13	4	14
200	315	280	258	18	8	18

 

Выбор брызгоотделителя:

По диаметру сепаратора Dc = 1,2 м выбираем стандартный брызгоотделитель (рис.8)

Рис. 8. Конструкция брызгоотделителя.

 

 

Расчет тепловой изоляции

В качестве материала тепловой изоляции выберем совелит (85% магнезии + 15% асбеста), имеющий коэффициент теплопроводности lи = 0,09 Вт/м×К. Принимаем температуру наружной поверхности стенки tст.в.=40 °С; температуру окружающей среды tв = 18 °С, тогда толщина слоя изоляции:

,

где aв – коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляции в окружающую среду:

aв = 9,3+0,058 tст.в. = 9,3+0,058×40 = 11,6 Вт/м2×К.

dи = 0,09(137,8-40)/11,6(40-18) = 0,035 м.

Принимаем толщину тепловой изоляции 40 мм.   [4c96]

 

 

Технологический расчет полочного конденсатора

 

Для работы конденсатора принимаем противоточную схему движения теплоносителей.

Абсолютное давление в корпусе:

Ра = 0,3ат

Находим параметры пара: i = 2620.3 кДж/кг;   ρп = 0,1878 кг/м3;

  tнас= 68,1 0C;            r = 2340 кДж/кг    [1c526]

 

Расход охлаждающей воды W находится из уравнения теплового баланса конденсатора:

W = кг/с

Принимаем:

tн= 15 0C (речная вода в летних условиях);        tк= 68,1-3 = 65,1 0C;

cн= 4,19 кДж/(кг∙град);                                         ск=4,18 кДж/(кг∙град)

[4c67]   [1c550]

Рассчитаем диаметр корпуса конденсатора:

Dк = м

Принимаем Wп= 15 м/с

По таблице берем стандартный диаметр корпуса Dк = 1м.

 

Wптабл= 14÷23 м/с (вполне приемлемо)

Диаметр бараметрической трубы 200мм

Рассчитаем ширину полки:

в = 2 ∙ м

Высота жидкости над сливным порогом:

h = м

Скорость жидкости в момент стекания с предыдущей полки:

W0= м/с

Скорость течения плоскости жидкости в среднем сечении:

Wср= м/с

Толщина пленки:

м

dэкв = м

Найдем температуру воды при падении ее на вторую полку:

lg

 

lg

 

t’’=39.26 0C

Тепловой поток от пара к пленке:

Q = W ∙cв ∙(t’’-t’) = 18.7 ∙4.19 ∙(39.26-15) ∙1000 = 19 ∙105 Вт

 

Масса пара, конденсирующаяся между первой и второй полками:

D = кг/с

tср= 0C

 

Результаты дальнейших расчетов сводим в таблицу:

 

интервал	Рвсстояние м/д тарелками	Расход воды	Высота слоя на тарелке	Скорость стекания воды	Средняя толщина пленки	Эквивалентный диам. сеч. пленки	Средняя скорость	Температура воды		Тепловой поток	Масса сконд пара
								нач.	кон.		кг/с	%
1-2	0,25	18,7	0,048	0,4	0,015	0,0295	1,33	15	39,26	19	0,75	45
2-3	0,32	19,45	0,0488	0,4113	0,014	0,028	1,475	39,26	48,85	7,82	0,321	19,26
3-4	0,4	19,77	0,05	0,408	0,0126	0,0249	1,62	48,85	56,5	6,34	0,264	15,84
4-5	0,475	20,04	0,0505	0,41	0,01156	0,0228	1,79	56,5	60	2,94	0,123	7,5
5-6	0,55	20,16	0,0507	0,41	0,0112	0,0222	1,85	60	65,3	4,47	0,187	11,2

 

Расчет барометрической трубы:

Общая высота гидравлического затвора:

Нт = Н1+Н2+Н3

Н1= м

 

Найдем скорость воды в барометрической трубе:

Wт= м/с

Т.к. Wт= 0,66 < 1, то оставляем принятое нами значение dт = 0,2 м.

Найдем критерий Рейнольдса:

Re =

Т.к. 500 < Re < 500000, то труба в этом случае является гидравлически шероховатой.

Н = Н1+Н2 – высота стенки трубы, смоченная жидкостью. Н2 принимаем 0,5 м.

Н = 8,29+0,5 = 8,79 м

Н2 = м

Принимаем Н3 = 0,5м, тогда:

Нт = 8,29+0,054+0,5 = 8,84 м

 

Рис. 9. Принцип работы конденсатора.

 

Вывод по работе:

 

В данной работе я произвел технологический расчет выпарного аппарата. Целью этого расчета является нахождение его поверхности теплообмена. По этому параметру я выбрал аппарат со следующими характеристиками:

1. поверхность теплообмена 40 м2;

2. диаметр трубок 38×2 мм

3. длина трубок 3000 мм

4. диаметр греющей камеры 800 мм

5. диаметр сепаратора 1200 мм

6. диаметр циркуляционной трубы 500 мм

7 .высота аппарата 11000 мм

8. масса аппарата 3000 кг

Далее был выполнен конструктивный расчет, где выбираются:

1. конструкционный материал (сталь Х18Н10Т ГОСТ 5632–72);
2. толщина стенок обечайки;
3. штуцера;
4. фланцы;
5. опоры аппарата;
6. брызгоотделитель,

проверяются диаметры греющей камеры и сепаратора.

А также были выполнен технологический расчет полочного конденсатора.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература

1. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов. Л.:Химия,1987.
2. Зайцев И.Д. Асеев Г.Г. Физико-химические свойства бинарных и многокомпонентных растворов неорганических веществ. - М.: Химия, 1988.
3. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/Под ред. Ю.И.Дытнерского. М.:Химия, 1983.
4. Методичка N 94.
5. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/ Под ред. Ю. И. Дытнерского. М.:Химия, 1983.
6. Основные процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов/ под ред. Касаткин А.Г.-М.: Альянс, 2004.
7. Лащинский А. А., Толчинский А. Р. Основы конструиривания и расчета химической аппаратуры.- Л.: Машиностроение, 1970.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Формат

Зона

Поз.

Обозначение

Наименование

Кол.

Примечание

Документация

Сборочный чертеж

Сборочные единицы

1

Греющая камера

1

2

Днище нижнее

1

3

Сепаратор

1

4

Крышка сепаратора

1

5

Брызгоотделитель

1

6

Крышка брызгоотделителя

1

Стандартные изделия

7

Болт М20´80

108

ГОСТ 7798 – 70

8

Гайка М20 ГОСТ 5927-73

108

9

Шайба 20 ГОСТ 11371 – 68

108

10

Прокладка ОСТ 26–430–79

3

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Разраб.

Булякин В.А.

Аппарат выпарной с центральной циркуляционной трубой F= 40 м2

Лит

Лист

Листов

Пров.

Волкова Г.В.

1

1

ИГХТУ

Н. Контр.

Утв.