4 Подбор кожухотрубчатого конденсатора
Рассчитать и подобрать нормализованный
вариант конструкции кожухотрубчатого
кон-денсатора, для конденсации паров
легколетучего компонента в количестве
=0,69
кг/с. Температура конденсации t1=77,6
0C, удельная теплота
конденсации r = 365200 Дж/кг.
Тепло конденсации отводится водой, с начальной температурой t2н=25 0С. Примем температуру воды на выходе из конденсатора t2к=33 0С. Потери тепла примем 5%.
Тепловая нагрузка аппарата:
(4.1)
Вт
Расход воды находим из уравнения теплового баланса:
(4.2)
Средняя разность температур:
В соответствии Kор=650 Вт/(м2∙К), примем ориентировочное значение поверхности:
(4.3)
Задаваясь Числом Рейнольдса Re=15000.
Определим соотношение
для конденсатора из труб диаметром
dн=25х2 мм:
(4.4)
где n – общее число труб;
z – число ходов по трубному пространству;
d – внутренний диаметр труб, м.
Выбираем кожухотрубчатый конденсатор по ГОСТ 15119-79 и ГОСТ 15121-79, со следующими конструктивными особенностями [1.табл. 2.9 с. 57]:
Поверхность теплообмена S=40 м2.
Длина труб L=2,0 м.
Общее число труб n=257 шт.
Число ходов z=1
Диаметр труб d=25x2 мм.
Диаметр кожуха D=600 мм.
Запас площади составляет:
5 Подбор кипятильника
Подобрать нормалилизованный вариант конструкции кожухотрубчатого испарителя ректи-фикационной колонны, с получением GW=1,81кг/с паров водного раствора органической жидкости, кипящая при температуре t2=109 0C, удельная теплота конденсации равна r2=363000 Дж/кг
В качестве теплоносителя используется насыщенный водяной пар давлением 0,3 МПа. Удельная теплота конденсации r1=2171000 Дж/кг, температура конденсации t1=158,10С.
Расход греющего пара определим из уравнения теплового баланса:
(7.98)
Средняя разность температур:
Примем ориентировочное значение коэффициента теплопередачи Kор=400 Вт/(м2∙К). Тогда ориентировочное значение требуемой поверхности составит:
(7.100)
Выбираем испаритель по ГОСТ 15119-79 и ГОСТ 15121-79, [1.табл. 2.9 с. 57].
Поверхность теплообмена S=40 м2.
Длина труб L=2,0 м.
Общее число труб n=257 шт.
Число ходов z=1
Диаметр труб d=25x2 мм.
Диаметр кожуха D=600 мм.
Запас площади составляет:
6 Подбор холодильника
6.1 Подбор холодильника дистиллята
Рассчитать и подобрать нормализованный
вариант конструкции кожухотрубчатого
кон-денсатора, для охлаждения дистиллята
=0,69кг/с.
Температура дистиллята t1=77,6 0C.
Тепло конденсации отводится водой, с начальной температурой t2н=25 0С. Примем температуру воды на выходе из холодильника t2к=33 0С
Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в водяном холодильнике дистиллята:
Расход охлаждающей воды:
Средняя разность температур:
Kор=250 Вт/(м2∙К), примем ориентировочное значение поверхности
Выбираем кожухотрубчатый конденсатор по ГОСТ 15118-79 и ГОСТ 15120-79, со следующими конструктивными особенностями [1.табл. 2.3 с. 51]:
Поверхность теплообмена S=12,5 м2.
Длина труб L=2,0 м.
Общее число труб n=100 шт.
Число ходов z=1
Диаметр труб d=20x2 мм.
Диаметр кожуха D=325 мм.
Запас площади составляет:
6.2 Подбор холодильника кубового остатка
Рассчитать и подобрать нормализованный
вариант конструкции кожухотрубчатого
кон-денсатора, для охлаждения дистиллята
=1,81
кг/с.Температура дистиллята t1=107,8
0C.
Тепло конденсации отводится водой, с начальной температурой t2н=25 0С. Примем температуру воды на выходе из холодильника t2к=33 0С
Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в водяном холодильнике кубового остатка:
Расход охлаждающей воды:
Средняя разность температур:
Kор=250 Вт/(м2∙К), примем ориентировочное значение поверхности
Выбираем кожухотрубчатый конденсатор по ГОСТ 15118-79 и ГОСТ 15120-79, со следующими конструктивными особенностями [1.табл. 2.3 с. 51]:
Поверхность теплообмена S=35 м2.
Длина труб L=4,0 м.
Общее число труб n=111 шт.
Число ходов z=1
Диаметр труб d=25x2 мм.
Диаметр кожуха D=400 мм.
Запас площади составляет:
7 Механический расчет.
7.1Расчет толщины обечаек
Исполнительную толщину гладкой тонкостенной цилиндрической обечайки, нагруженной избыточным внутренним давлением [1]:
(7.1)
Где D = 1200 мм – диаметр колонны; φ = 0,9 – коэффициент прочности сварных швов; p - избыточное внутреннее давление, принимаем p =0,85 МПа. Для аппаратов, в которых циркулирует пар и дистиллят применяем углеродистую сталь с допускаемым напряжением при температуре до 200 0С [σ] = 120 МПа
C =1мм – прибавка к расчетной толщине
(7.2)
Принимаем SК = 8 мм
7.2 Расчет толщины днища и крышки
При расчете эллиптической крышки и днища колоны используется формула:
Радиус кривизны в вершине днища
,
для стандартных крышек R
= D,
При Н = 0,25D
φ = 1
Толщина крышки и днища принимается не меньше толщины стенки колоны
Принимаем SK = SC = 8 мм