- •Оглавление
- •Введение
- •1. Объем и содержание курсового проекта
- •1.1.Содержание расчетно-пояснительной записки
- •1.2. Оформление расчетно-пояснительной записки
- •1.3. Графическая часть проекта
- •1.4. Защита курсового проекта
- •2. Расчет кожухотрубчатого теплообменного аппарата
- •2.1. Общие положения
- •2.2. Задание на курсовой проект
- •2.3. Методика теплового расчета и выбор стандартного
- •2.4. Гидравлический расчет теплообменника
- •2.5. Механический расчет теплообменника
- •2.6. Примеры расчета и выбора стандартных кожухотрубчатых теплообменников
- •2.6.1. Расчёт и выбор теплообменника – холодильника
- •Тепловой расчёт
- •Аэродинамический расчёт
- •Механический расчёт
- •2.6.2. Расчёт и выбор теплообменника – нагревателя
- •Тепловой расчёт
- •Механический расчет
- •2.6.3. Расчет и выбор теплообменника-испарителя
- •Тепловой расчет
- •2.6.4. Расчет и выбор теплообменника-конденсатора
- •Тепловой расчет
- •2.7. Расчет тепловой изоляции Основные понятия
- •Методика расчета тепловой изоляции
- •Порядок выполнения расчета
- •2.8. Расчет и выбор вспомогательного оборудования
- •2.9. Специальный вопрос
- •3. Расчет ректификационной установки Основные условные обозначения
- •3.1. Общие положения
- •3.2. Задание на курсовой проект
- •3.3. Методика расчета ректификационной установки
- •3.3.1. Определение расходов дистиллята и кубового остатка
- •3.3.2. Построение диаграммы у-х и t-х,у
- •3.3.3. Определение оптимального флегмового числа
- •3.3.4. Определение числа теоретических
- •3.3.5. Расчет скорости пара
- •3.3.6. Расчет диаметра и общей высоты колонны
- •3.3.7. Гидравлическое сопротивление тарельчатых колонн
- •3.3.8. Выбор материала и расчет толщины слоя
- •3.3.9. Тепловой расчет установки
- •3.3.10. Расчет штуцеров и соединительных трубопроводов
- •3.3.11. Механический расчет колонны
- •3.4. Пример расчета ректификационной установки
- •Теплообменник; 2- кубовый подогреватель; 3- ректификационная колонна; 4- дефлегматор; 5- сепаратор; 6-конденсатор-холодильник
- •3.5. Пример расчета ректификационной установки
- •3.6. Сведения об источниках с примерами расчетов
- •3.7. Специальный вопрос
- •4. Оформление графической части курсового проекта
- •4.1. Технологические схемы
- •4.2. Чертежи общего вида
- •Пояснительная записка
- •Задание на курсовой проект по курсу «Процессы и аппараты химической технологии»
- •Литература
3.3.8. Выбор материала и расчет толщины слоя
тепловой изоляции колонны
Расчет проводится по упрощенному подходу, изложенному в разделе 2.7. Используются уравнения для плоской стенки. Температура внутренней поверхности слоя тепловой изоляции принимается равной средней температуре пара в колонне (она же – температура стенки колонны) tст. Значение температуры наружной поверхности слоя изоляции принимается из интервала tиз =40÷55 оС. Температура окружающей атмосферы может быть принята равной t0 =0 оС.
Расчет заканчивает определением теряемого через тепловую изоляцию в окружающую атмосферу тепла
Qпот=qизSиз , Вт, (3.42)
где qиз - плотность потока тепла через изоляцию, Вт/м2 ; Sиз - площадь поверхности теплоизоляции колонны (по наружному обмеру изоляции), м2.
3.3.9. Тепловой расчет установки
Тепловая нагрузка кипятильника определяется из уравнения теплового баланса установки
, (3.43)
где массовые теплоемкости исходной смеси и продуктов рассчитываются как функции теплоемкостей чистых компонентов:
; (3.44)
; (3.45)
. (3.46)
Удельная теплота конденсации пара продукта
. (3.47)
Тепловая нагрузка подогревателя исходной смеси подсчитывается по уравнению
. (3.48)
где t – начальная температура исходной смеси (см. задание).
Температура исходной смеси на входе в колонну, а также температуры продуктов определяются из диаграммы t –х,у по соответствующим составам жидкости.
Тепловая нагрузка дефлегматора
Qд = GD RrD . (3.49)
Тепловая нагрузка холодильника дистиллята
, (3.50)
где – температура дистиллята после холодильника (см. задание)
Тепловая нагрузка холодильника кубовой жидкости
, (3.51)
где - температура кубовой жидкости после холодильника (принимается не выше 50 оС).
После определения тепловых нагрузок теплообменников рассчитываются расходы греющего пара в кипятильнике и подогревателе исходной смеси, а также расход охлаждающей воды в дефлегматоре и холодильниках:
; (3.52)
; (3.53)
; (3.54)
; (3.55)
, (3.56)
где rгр.п – удельная теплота конденсации греющего пара, определяется по таблицам для насыщенного сухого водяного пара в зависимости от заданного давления рП (абсолютное значение давления), например по [4], (табл. ХХХIX на стр. 537); св - теплоемкость воды, равна 4,19∙103 Дж/(кг∙К); и - начальная и конечная температуры воды (см.задание).
Площади поверхности теплопередачи кипятильника, дефлегматора, подогревателя исходной смеси и холодильников определяются из основного уравнения теплопередачи
. (3.57)
Ориентировочные значения коэффициентов теплопередачи К для различных случаев теплопередачи приведены в [3], (табл.2.1 на стр. 47), в [4], (табл.4.8. на стр. 172), в [2], (табл.6.2 на стр.147). Средние разности температур в указанных теплообменниках подсчитываются следующим образом:
в кипятильнике
; (3.58)
в подогревателе исходной смеси
; (3.59)
в дефлегматоре
; (3.60)
в холодильнике дистиллята
, (3.61)
где коэффициент 0,9 учитывает наличие участка охлаждения жидкого продукта в конденсаторе-холодильнике;
в холодильнике кубовой жидкости
. (3.62)
После расчета площадей поверхности теплопередачи теплообменников, по справочным данным, например по [3], (табл.2.3 на стр. 51; табл.2.8 на стр. 56; табл. 2.9 на стр.57), по [4], (табл.4.12 на стр..215), по [2], (табл.6.7 на стр. 158), выбираются стандартные аппараты.