4.6.Расчет и подбор емкостей

Емкостные аппараты, представляющие собой цилиндрические горизонтальные сосуды с внутренними устройствами или без них, предназначены для осуществления в них разных физико-химических процессов, а также хранения различных химических веществ чаще всего в жидком или газообразном состоянии. Основным общим критерием для всех емкостных аппаратов является их вместимость, номинальное значение которой независимо от положения, размеров и рабочих параметров выбирается из унифицированного ряда по ГОСТу 9931-19.

Как правило в химической и нефтехимической промышленности на установках все емкости имеют одинаковый объем.

По данным расхода жидкости и газа выбираем емкости горизонтальные с плоскими днищами и крышками.

Вместимость емкости рассчитаем по формуле:

где - объемный расход, м³/ч; - время пребывания жидкости, ч (принимаем 6 ч.); - коэффициент равный 0,8.

Тогда вместимость емкости равна:

Выбираем емкость горизонтальную с плоскими днищами и крышками ГПП, вместительностью от ГОСТ 15122-79.

4.7.Расчет и подбор подогревателя

Для обеспечения необходимой температуры смеси, большей, чем в абсорбере, которая подается в колонну для десорбции применяется подогреватель. В качестве базовой модели принимаем вертикальный кожухотрубчатый теплообменный аппарат с компенсатором в кожухе. Обогрев производится нагретым абсорбентом после выхода из десорбционной колонны, который затем подается межтрубное пространство подогревателя.

Рассчитаем и подберем кожухотрубчатый теплообменник для теплообмена между двумя жидкостями. Горячий раствор (чистый абсорбент) охлаждается от до ( ).Начальная температура холодного раствора - абсорбента , конечная

Горячая жидкость при средней температуре имеет следующие физико-химические характеристики:

Холодная жидкость при средней температуре имеет следующие физико-химические характеристики:

1. Используя уравнение теплового баланса, определим количество тепла проходимого в пространстве в подогревателе:

где - средняя массовая теплоемкость абсорбента при средней температуре ; – расход абсорбента (расход абсорбента из емкости точно такой же, как в расход поглотителя в абсорбере).

2. Необходимый расход охлаждающей воды определим из уравнения:

где и – температуры оборотной воды соответственно на входе и на выходе.

3. Определяем среднюю разность температур при противоточном движении теплоносителей:

60 → 45

40← 20

△t_м = 20 △t_б = 25

В силу того, что △t_б / △t_м = 25/20 = 0,8 < 2 определяем △t_ср по формуле

_{Приблизительный тепловой расчет:}

Ориентировочная площадь поверхности теплоотдачи равна:

,

Из таблицы примем ориентировочное значение К - общий коэффициент теплопередачи. (При вынужденном движении среды, от жидкости к жидкости органической). К=800 Вт/(м²*К).

1. В соответствии с этим выбираем предварительно теплообменник со следующими параметрами: диаметр кожуха D=600 мм, длина труб L=4 м, поверхностью теплообмена F=81, трубы диаметром 25х2, наружный диаметр труб d_н=25мм, количество ходов в трубном пространстве теплообменника Z=1. Трубы гладкие с толщиной стенки 2мм. Общее число труб 257. Площадь проходного сечения одного хода по трубам: Площадь проходного сечения по межтрубному пространству:

Уточненный тепловой расчет:

а) В трубное пространство. Определим критерии Рейнольдса и Прандтля для холодной воды.

Найдём объёмный расход горячей жидкости:

Скорость горячей жидкости в трубном пространстве составит:

Критерий Рейнольдса:

;

;

Критерий Прандтля:

;

;

где =0,663 Вт/(м К) - коэффициент теплопроводности горячей воды.

Рассчитаем критерий Нуссельта для переходного течения горячей воды:

Коэффициент теплоотдачи горячей воды к стенке:

;

б) Межтрубное пространство. Рассчитаем коэффициент теплоотдачи для воды. Скорость воды в межтрубном пространстве.

Скорость холодной жидкости в межтрубном пространстве составит:

Критерий Рейнольдса:

;

Критерий Прандтля:

;

где =0,62 Вт/(м К) - коэффициент теплопроводности воды.

Рассчитаем критерий Нуссельта для турбулентного течения холодной воды:

;

где примем равному 1, и соотношение =1

Коэффициент теплоотдачи для воды:

;

Рассчитаем термическое сопротивление стенки и загрязнений, для средне загрязненной воды:

;

;

Коэффициент теплопередачи:

;

;

Поверхностная плотность потока:

;

Расчетная площадь поверхности теплопередачи:

; ( )

_запас

Для данной поверхности теплоотдачи подбираем теплообменник со следующими параметрами:

1. Внутренний диаметр кожуха:

2. Наружный диаметр труб:

3. Длина труб:

4. Площадь поверхности теплообмена:

5. Площадь проходного сечения одного хода по трубам:

6. Площадь проходного сечения по межтрубному пространству:

Выбираем теплообменник типа: ГОСТ 15122-79