3.3 Расчет холодильника дистиллята

Рассчитать и подобрать нормализованный кожухотрубчатый теплообменник для теплообмена между двумя растворами. Горячий раствор охлаждается от t_1н= 70°С до t_1к=40°С . Начальная температура холодного раствора равна t_2н= 15 °С, t_2к= 35 °С.

Температурная схема:

70°С - 40°С

15°С - 35°С

Среднелогарифмическая разность температур:

.

Примем по табл. II.1[1] К=250 Втм²·К. Тогда значение требуемой поверхности составит:

.

По табл. II.3 [1] принимаем холодильник с диаметром кожуха ; ; п=13; z=1; ; l=2м.

3.4 Расчет холодильника кубового остатка

Рассчитать и подобрать нормализованный кожухотрубчатый теплообменник для теплообмена между двумя растворами. Горячий раствор

охлаждается от t_2н= 79,7°С до t_2к=40°С . Начальная температура воды равна t_2н= 15 ⁰С, t_2к= 35 ⁰С.

Температурная схема:

19,7°С - 40°С

15°С - 35°С

Среднелогарифмическая разность температур:

.

Примем по табл. II.1[1] К=250 Втм²·К. Тогда значение требуемой поверхности составит:

.

По табл. II.3 [1] принимаем холодильник с диаметром кожуха ; ; п=111; z=1; ; l=2,0м.

3.5 Расчет насоса для перекачивания исходной смеси из емкости в колонну

Подобрать насос для перекачивания исходной смеси бензол-хлороформ при температуре 16 °С из открытой ёмкости в колонный аппарат, работающий под избыточным давлением 0,1 Мпа. Расход исходной смеси 2кгс. Геометрическая высота подъёма жидкости 5 м. Длина трубопровода на линии всасывания 5 м, на линии нагнетания 10 м. На линии нагнетания имеется

один нормальный вентиль.

На линии всасывания установлен также 1 нормальный вентиль.

Проверить возможность установки насоса на высоте 4 м над уровнем жидкости в ёмкости.

1) Выбор трубопровода

Для всасывающего и нагнетательного трубопровода примем одинаковую скорость течения жидкости, равную 2 мс. Тогда диаметр равен:

.

Выбираем стальную трубу наружным диаметром 38 мм, толщиной стенки 2,5 мм. Внутренний диаметр трубы d = 33 мм. Фактическая скорость воды в трубе:

м/с .

Примем, что коррозия трубопровода незначительна.

2) Определение потерь на трение местные сопротивления

Находим критерий Рейнольдса:

т.е. режим течения турбулентный. Примем абсолютную шероховатость равной =210^-4 м. Тогда:

.

Далее получим:

.

Таким образом, в трубопроводе имеет место смешанное трение, и расчет 

следует проводить по формуле:

;

.

Определим сумму коэффициентов местных сопротивлений:

сумма коэффициентов во всасывающей линии

,

где - коэффициент местного сопротивления входа в трубу ( с острыми краями); - коэффициент местного сопротивления нормального вентиля при диаметре трубопровода .

сумма коэффициентов в нагнетательной линии

,

где - коэффициент местного сопротивления выхода из трубы.

Потерянный напор во всасывающей и нагнетательной линии находим по формуле:

;

;

.

Общие потери напора:

h_п=h_{п вс}+h_{п наг}+h_подогр=2,24 + 4,14 + 0,318 = 6,698 м.вод.столба

3) Выбор насоса

Находим потребный напор насоса по формуле:

,

где - давление в аппарате, из которого перекачивается жидкость; - давление в аппарате, в который подается жидкость; .

м. вод.столба.

Такой напор при заданной производительности обеспечивается одноступенчатыми центробежными насосами. Учитывая широкое распространение этих насосов в промышленности ввиду достаточно высокого к.п.д., компактности и удобства комбинирования с электродвигателями, выбираем для последующего рассмотрения именно эти насосы.

Полезную мощность насоса определим по формуле:

N_п=gQH = 9,8·1,5·22,5 = 330,75 Вт = 0,331 кВт

Примем _пер=1 и _н=0,6 (для центробежного насоса средней производительности), найдём по формуле мощность на валу двигателя:

кВт.

По табл.1.2 [1] устанавливаем, что заданной подаче и напору более всего соответствует центробежный насос марки Х8/30, для которого при оптимальных

условиях работы Q=2,4·10^-3 м³/с, Н=24 м, _н=0,5. Насос обеспечен электродвигателем АО 2-32-2 номинальной мощностью N_н=4 кВт.

Частота вращения вала n = 48,3 с^-1.

4) Определение предельной высоты всасывания

Рассчитаем запас напора на кавитацию:

h_з=0,3(Q·n²)^2/3=0,3(2,4·10^-3·48,3²)^2/3=0,95 м.

По таблицам давлений насыщенного пара найдём, что при 16 °С p_t = 2209,2 Па.

Примем, что атмосферное давление равно р₁=10⁵ Па, а диаметр всасывающего патрубка равен диаметру трубопровода. Тогда по формуле найдём:

;

.