Войти на сайт

или
Регистрация

Навигация


ВВЕДЕНИЕ

В химической промышленности широко распространены тепловые процессы - нагревание и охлаждение жидкостей и газов и конденсация паров, которые проводятся в теплообменных аппаратах. Теплообменные аппараты или просто теплообменники используются практически во всех отраслях промышленности. Их основная задача обеспечить температурный режим технологических процессов.

В настоящее время все теплообменные аппараты, используемые в химической промышленности, подразделяются на определённые группы по следующим признакам: по назначению (нагреватели, испарители и кипятильники; холодильники, конденсаторы и т. д.),по режиму работы, по особенностям конструкции и т. д. Холодильники и конденсаторы служат для охлаждения потока или конденсации паров с применением специальных хладоагентов (вода, воздух, пропан, хлористый метил, фреоны и т. д.).

Поверхностные теплообменные аппараты можно разделить на следующие типы по конструктивным признакам:

а) кожухотрубчатые теплообменники (жёсткого типа; с линзовым компенсатором на корпусе; с плавающей головкой; с U-образными трубками);

б) теплообменники типа “труба в трубе”;

в) подогреватели с паровым пространством (рибойлеры);

г)конденсаторы воздушного охлаждения.

Кожухотрубчатые теплообменники в настоящее время наиболее широко распространены, по некоторым данным они составляют до 80% от всей теплообменной аппаратуры. Основной частью такого теплообменника является пучок труб, закреплённых в трубных решётках. Трубки располагаются в трубном пучке в шахматном порядке или по вершинам треугольников. Одна из теплообменивающихся сред движется по трубкам, а другая – внутри корпуса между трубками.

Достоинством кожухотрубчатого теплообменника является возможность получения значительной поверхности теплообмена при сравнительно небольших габаритах и хорошо освоенная; недостатком – более высокий расход материала по сравнению с некоторыми современными типами теплообменных аппаратов (спиральными, пластинчатыми теплообменниками и т. д.). Теплообменники могут быть вертикального горизонтального исполнения. Оба варианта установки одинаково широко распространены и выбираются в основном по соображениям монтажа: вертикальные занимают меньшую площадь в цехе, горизонтальные могут быть размещены в сравнительно невысоком помещении. Материал изготовления теплообменников – углеродистая или нержавеющая сталь.

По оценкам экспертов на изготовление трубчатых теплообменников расходуется около трети всего металла, потребляемого машиностроением. Поэтому разработка методов интенсификации теплообмена способствующих снижению массы теплообменников, экономии материалов, является актуальной проблемой, которой занимаются специалисты многих стран. Одним из наиболее простых и эффективных путей интенсификации теплообмена является изменение формы и режима движения теплоносителя.

Разделяемая смесь (бензол-толуол) обладает токсичными, коррозийными свойствами. Выберем для изготовления аппарата марку стали: обычные М.Ст.2 , М..Ст.3..

1.РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ

1.1ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ

Цель: нахождение поверхности теплообмена. По рассчитанной поверхности производится подбор нормализированного варианта теплообменника по каталогам. Величину необходимой поверхности теплообмена определяем на основе уравнения теплопередачи [1]:

Q = KFΔtср. (1)

где  Q - тепловая нагрузка аппарата Вт,

K – коэффициент теплопередачи Вт/м²К,

F – поверхность теплообмена м²,

 ∆tср. – средняя движущая сила процесса теплопередачи К,

В соответствии с приведённым уравнением поверхность теплообмена можно определить следующим образом:

 ( 2 )

 

1.1.1. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС

Цель: определение тепловой нагрузки аппарата и нахождение неизвестного расхода теплоносителя.

Для нахождения тепловой нагрузки аппарата составим уравнение теплового баланса процесса. Процесс идёт с изменением агрегатного состояния горячего теплоносителя, поэтому уравнение теплового баланса имеет вид:

ŋGг r = Gх  ( Iхк – Iхн ) (3)

где ŋ – величина тепловых потерь равная 5%,

G – расход горячего теплоносителя, кг/с,

r– удельная теплота фазового перехода, Дж/кг,

G – расход холодного теплоносителя, кг/с,

 I – энтальпия вещества потока, Дж/кг,

Энтальпии веществ найдём по уравнению:

I = Cp t (4 )

где Ср – теплоёмкость теплоносителя

при определяющей температуре, Дж/кг град,

t – температура теплоносителя, град.

Для нахождения температуры, при которой ведётся конденсация воспользуемся t x (y) диаграммой. В основе построения лежат законы Дальтона, Рауля и Рауля – Дальтона. Это рабочая диаграмма зависимости температуры кипения жидкости от состава и температуры конденсации пара в зависимости от его состава. Состав бинарной смеси всегда определяется по низкокипящему компоненту.

tнк = 86° (бензол) [ 1 ]

tвк = 117° (толуол) [ 1 ]  

Таблица № 1

P°нк P°вк П Xнк Y* нк
86 912 365 912 1 1
88 963 387 912 0,91 0,96
90 1016 408 912 0,82 0,91
92 1081 440 912 0,73 0,86
94 1147 472 912 0,65 0,81
96 1212 504 912 0,57 0,75
98 1278 536 912 0,50 0,70
100 1344 571 912 0,44 0,64
102 1424 607 912 0,37 0,57
104 1504 643 912 0,31 0,51
106 1584 679 912 0,25 0,43
108 1644 715 912 0,21 0,37
110 1748 751 912 0,12 0,23
112 1846 795 912 0,11 0,22
114 1944 839 912 0,06 0,12
116 2042 883 912 0,02 0,04
117 2091 905 912 0,005 0,01

Рисунок № 1


Рисунок №2

Температура конденсации равна 89°С  

tгн 89º  tгк

tхк=45º

tхн=15º

Рисунок №3 Температурная диаграмма.

По формуле (4) найдём энтальпии при заданных температурах:

Ср15= 4173,24 Дж/кг град.. [ 1 ]

 Cp45=4183,715 Дж/кг град. [ 1 ]

I15вода = 4173,24 · 15 = 62598,6 Дж/кг ,

I45вода = 4183,715 · 45 = 188267,1 Дж/кг ,

 Для нахождения удельной теплоты фазового перехода воспользуемся формулой:

Rсм = r1 x1  + r2 x2 (5)

x – массовая доля компонента в смеси кгком./кгсм. ,

Ма · х

х = ──────

Мсм

78 · 0,92

Х = ───────── = 0,78 кмоль ком./кмоль см.,

 92

хбензол = 0,78; хтолуола = 1 – 0,78 = 0,22

r бензола = 418203,9  Дж/кг , rтолуола =418455,3 Дж/кг  [ 1 ]

rcm = 418203.9 * 0.92 + 418455.3 * 0.08 = 418223.9 Дж/кг  

Из формулы (3) найдём расход холодного теплоносителя:

0,95 · 418223,9 · 6500

Gx = ────────────────── = 5,7  кг/с

(188267,1 – 62598,6) · 3600

Зная расход холодного теплоносителя и энтальпии при заданных температурах найдем тепловую нагрузку аппарата по правой части уравнения (3).

 Q = Gх ( Iхк - Iхн )

Q = 5,7(188267,1-62598,6)=716310,45 Вт

 


Информация о работе «Расчет конденсатора»
Раздел: Технология
Количество знаков с пробелами: 28866
Количество таблиц: 16
Количество изображений: 8

Похожие работы

Скачать
19478
0
4

... . При единичном производстве стабильных конденсаторов возможна сборка ротора и статора на калиброваных шайбах, фиксирующих зазоры между пластинами. Рис 1.1 – Внешний вид корпуса и ротора литого конденсатора переменной емкости для УКВ (1 – статор, 2 – керамическая ось, 3 – роторные секции). Рассмотрим подробнее конденсаторы переменной емкости УКВ. Конденсаторы, применяемые в контурах УКВ, ...

Скачать
12885
0
2

... . При единичном производстве стабильных конденсаторов возможна сборка ротора и статора на калиброванных шайбах, фиксирующих зазоры между пластинами. Рис 1.1 – Внешний вид корпуса и ротора литого конденсатора переменной емкости для УКВ (1 – статор, 2 – керамическая ось, 3 – роторные секции). Рисунок 1.2 – Устройство токосъемов (а и б – пружинные токосъемы, в – пружинный упрощенный, г – ...

Скачать
43824
2
2

... выбираем длину резистора R4 равной lрасч = 0,7 мм. Т.к толстопленочная технология не может позволить изготовление резистора такой толщины, то резистор R4 будет исполнен в виде навесного элемента. Расчет резистора R12, Резистивная паста: ПР – 100 (rS= 100 Ом/; P0= 50 мВт/мм2) Принимаем для всех резисторов мощность рассеяния P=0,125 Вт. Ширина резистора прямоугольной формы должна быть не ...

Скачать
43789
2
2

... для трех групп резисторов, они должны наноситься по макс. габаритным параметрам для последующей подгонки. Если номиналы резисторов отличаются в одну сторону, то следует сначала провести отжег ГИС.   Расчет конденсаторов Рабочее напряжение 12В,относительная погрешность изготовления конденсаторов 10%. Расчет конденсаторов на точность не проводят. Если точность изготовления конденсатора задана ...

0 комментариев


Наверх