Реферат: Расчет абсобционной установки
--PAGE_BREAK--3 Расчет тарельчатого абсорбера
<img width=«701» height=«1075» src=«ref-2_1231886107-4824.coolpic» v:shapes="_x0000_s1426 _x0000_s1427 _x0000_s1428 _x0000_s1429 _x0000_s1430 _x0000_s1431 _x0000_s1432 _x0000_s1433 _x0000_s1434 _x0000_s1435 _x0000_s1436 _x0000_s1437 _x0000_s1438 _x0000_s1439 _x0000_s1440 _x0000_s1441 _x0000_s1442 _x0000_s1443 _x0000_s1444 _x0000_s1445"> 3.1 Определение скорости газа и диаметра абсорбера
Скорость газа в интервале устойчивой работы можно определить по формуле:
<img width=«126» height=«26» src=«ref-2_1231890931-349.coolpic» v:shapes="_x0000_i1154">, где
<img width=«367» height=«64» src=«ref-2_1231891280-2120.coolpic» v:shapes="_x0000_i1155">
В-коэффициент, характеризующий работу решетчатой тарелки, принимаем В=8, е=2,72
<img width=«155» height=«28» src=«ref-2_1231893400-600.coolpic» v:shapes="_x0000_i1156">
<img width=«155» height=«53» src=«ref-2_1231894000-428.coolpic» v:shapes="_x0000_i1157">
dэкв -эквивалентный диаметр отверстия для щели тарелки, м
Для расчета допустимой скорости паров принимаем тарелку типа ТР ( ост 26-666-72) сталь углеродистая. dэкв =2*в=2*6=12 мм=0,012 м, s-ширина щели, s=4мм, Fс— свободное сечение тарелки, при шаге t=36мм, Fс=0,2м2/м2 – принимаем относительно рассчитанного насадочного абсорбера с Д=2,6 м
<img width=«214» height=«55» src=«ref-2_1231894428-1138.coolpic» v:shapes="_x0000_i1158">
<img width=«85» height=«24» src=«ref-2_1231895566-388.coolpic» v:shapes="_x0000_i1159">
Находим диаметр абсорбера:
<img width=«238» height=«55» src=«ref-2_1231895954-1080.coolpic» v:shapes="_x0000_i1160"> м
Принимаем Дстанд =2,4 м
Определяем действительную скорость газа на тарелке:
<img width=«301» height=«61» src=«ref-2_1231897034-1248.coolpic» v:shapes="_x0000_i1161"> м/с
Расчет светлого слоя жидкости на тарелке
Определим уточненное значение коэффициента В
<img width=«256» height=«59» src=«ref-2_1231898282-1295.coolpic» v:shapes="_x0000_i1162">
Определяем плотность орошения
<img width=«405» height=«50» src=«ref-2_1231899577-1520.coolpic» v:shapes="_x0000_i1163">
Определяем критерий Фруда
<img width=«153» height=«54» src=«ref-2_1231901097-604.coolpic» v:shapes="_x0000_i1164">
С-коэффициент, определяем по формуле
<img width=«436» height=«65» src=«ref-2_1231901701-2115.coolpic» v:shapes="_x0000_i1165"><img width=«12» height=«45» src=«ref-2_1231903816-73.coolpic» v:shapes="_x0000_i1166">
<img width=«217» height=«50» src=«ref-2_1231903889-1050.coolpic» v:shapes="_x0000_i1167">
<img width=«701» height=«1075» src=«ref-2_1231904939-4825.coolpic» v:shapes="_x0000_s1406 _x0000_s1407 _x0000_s1408 _x0000_s1409 _x0000_s1410 _x0000_s1411 _x0000_s1412 _x0000_s1413 _x0000_s1414 _x0000_s1415 _x0000_s1416 _x0000_s1417 _x0000_s1418 _x0000_s1419 _x0000_s1420 _x0000_s1421 _x0000_s1422 _x0000_s1423 _x0000_s1424 _x0000_s1425">Находим высоту газожидкостного слоя для абсорбера Дст=2,4м, Fс=0,2м2/м2
<img width=«291» height=«55» src=«ref-2_1231909764-1284.coolpic» v:shapes="_x0000_i1168">
Определяем газосодержание барботажного слоя
<img width=«297» height=«53» src=«ref-2_1231911048-1182.coolpic» v:shapes="_x0000_i1169">>0,5
Высота светлого слоя жидкости
<img width=«271» height=«29» src=«ref-2_1231912230-1011.coolpic» v:shapes="_x0000_i1170">
Определим коэффициенты массоотдачи:
<img width=«552» height=«125» src=«ref-2_1231913241-3366.coolpic» v:shapes="_x0000_i1171">
Выразим <img width=«21» height=«24» src=«ref-2_1231916607-105.coolpic» v:shapes="_x0000_i1172"> в выбранной для расчета размерности:
<img width=«213» height=«29» src=«ref-2_1231916712-798.coolpic» v:shapes="_x0000_i1173"> кг/м2с
<img width=«553» height=«125» src=«ref-2_1231917510-3459.coolpic» v:shapes="_x0000_i1174">
Выразим <img width=«21» height=«25» src=«ref-2_1231920969-107.coolpic» v:shapes="_x0000_i1175"> в выбранной для расчета размерности:
<img width=«205» height=«29» src=«ref-2_1231921076-638.coolpic» v:shapes="_x0000_i1176"> кг/(м2с)
Коэффициент массопередачи:
<img width=«271» height=«65» src=«ref-2_1231921714-1025.coolpic» v:shapes="_x0000_i1177"> кг/м2с
Определяем число тарелок в абсорбере
Суммарная поверхность тарелок равна:
<img width=«263» height=«55» src=«ref-2_1231922739-1044.coolpic» v:shapes="_x0000_i1178"> м2
Определяем площадь одной тарелки, <img width=«36» height=«21» src=«ref-2_1231923783-121.coolpic» v:shapes="_x0000_i1179">-доля рабочей площади тарелки
<img width=«307» height=«28» src=«ref-2_1231923904-1079.coolpic» v:shapes="_x0000_i1180">
<img width=«701» height=«1075» src=«ref-2_1231924983-4830.coolpic» v:shapes="_x0000_s1386 _x0000_s1387 _x0000_s1388 _x0000_s1389 _x0000_s1390 _x0000_s1391 _x0000_s1392 _x0000_s1393 _x0000_s1394 _x0000_s1395 _x0000_s1396 _x0000_s1397 _x0000_s1398 _x0000_s1399 _x0000_s1400 _x0000_s1401 _x0000_s1402 _x0000_s1403 _x0000_s1404 _x0000_s1405"> Требуемое число тарелок равно:
<img width=«237» height=«26» src=«ref-2_1231929813-775.coolpic» v:shapes="_x0000_i1181"> тарелки, принимаем n=8 шт
Определяем расстояние между тарелками
<img width=«12» height=«23» src=«ref-2_1231930588-73.coolpic» v:shapes="_x0000_i1182"><img width=«85» height=«31» src=«ref-2_1231930661-403.coolpic» v:shapes="_x0000_i1183">
Определяем высоту сепарационного пространства
<img width=«121» height=«59» src=«ref-2_1231931064-433.coolpic» v:shapes="_x0000_i1184">,
где е=0,1, А=1,4х10-4, m=2,56, n=2,56
f-поправочный коэффициент, учитывающий свойства жидкости
<img width=«300» height=«59» src=«ref-2_1231931497-1486.coolpic» v:shapes="_x0000_i1185">
<img width=«252» height=«47» src=«ref-2_1231932983-538.coolpic» v:shapes="_x0000_i1186">
<img width=«162» height=«25» src=«ref-2_1231933521-629.coolpic» v:shapes="_x0000_i1187">
принимаем расстояние между тарелками равное <metricconverter productid=«0,3 м» w:st=«on»>0,3 м.
Высота тарельчатой части абсорбера
<img width=«282» height=«30» src=«ref-2_1231934150-856.coolpic» v:shapes="_x0000_i1188">
Принимаем расстояние от верхней тарелки до крышки
<img width=«247» height=«29» src=«ref-2_1231935006-809.coolpic» v:shapes="_x0000_i1189">м;
Принимаем расстояние от нижней тарелки до днища
<img width=«210» height=«28» src=«ref-2_1231935815-675.coolpic» v:shapes="_x0000_i1190">
Определяем высоту абсорбера
<img width=«280» height=«28» src=«ref-2_1231936490-734.coolpic» v:shapes="_x0000_i1191">
Полное гидравлическое сопротивление тарелок:
<img width=«212» height=«29» src=«ref-2_1231937224-681.coolpic» v:shapes="_x0000_i1192">;
Гидравлическое сопротивление сухой тарелки:
<img width=«147» height=«57» src=«ref-2_1231937905-638.coolpic» v:shapes="_x0000_i1193">;
<img width=«227» height=«52» src=«ref-2_1231938543-976.coolpic» v:shapes="_x0000_i1194">Па
<img width=«13» height=«21» src=«ref-2_1231939519-90.coolpic» v:shapes="_x0000_i1195">-коэффициент, зависит от конструкции тарелки, принимаем для решетчатой тарелки <img width=«52» height=«23» src=«ref-2_1231939609-143.coolpic» v:shapes="_x0000_i1196"> табл. 5 [2]
Гидравлическое сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения:
<img width=«339» height=«28» src=«ref-2_1231939752-1010.coolpic» v:shapes="_x0000_i1197"> Па
Гидравлическое сопротивление газо-жидкостного слоя (пены) на тарелке:
<img width=«363» height=«27» src=«ref-2_1231940762-1055.coolpic» v:shapes="_x0000_i1198"> Па
<img width=«303» height=«25» src=«ref-2_1231941817-1135.coolpic» v:shapes="_x0000_i1199"> Па
<img width=«701» height=«1075» src=«ref-2_1231942952-4831.coolpic» v:shapes="_x0000_s1366 _x0000_s1367 _x0000_s1368 _x0000_s1369 _x0000_s1370 _x0000_s1371 _x0000_s1372 _x0000_s1373 _x0000_s1374 _x0000_s1375 _x0000_s1376 _x0000_s1377 _x0000_s1378 _x0000_s1379 _x0000_s1380 _x0000_s1381 _x0000_s1382 _x0000_s1383 _x0000_s1384 _x0000_s1385">Проводим сравнение насадочного и тарельчатого абсорбера, данные отражены в таблице 2.
Таблица 2
Сравнение этих данных показывает, что применение тарельчатого абсорбера позволяет значительно снизить энергетические затраты на преодоление газовым потоком сопротивления абсорбера. Поэтому выбираем для проведения процесса тарельчатый абсорбер.
<img width=«701» height=«1075» src=«ref-2_1231947783-4834.coolpic» v:shapes="_x0000_s1346 _x0000_s1347 _x0000_s1348 _x0000_s1349 _x0000_s1350 _x0000_s1351 _x0000_s1352 _x0000_s1353 _x0000_s1354 _x0000_s1355 _x0000_s1356 _x0000_s1357 _x0000_s1358 _x0000_s1359 _x0000_s1360 _x0000_s1361 _x0000_s1362 _x0000_s1363 _x0000_s1364 _x0000_s1365"> 4 Расчет вспомогательного оборудования
4.1 Расчет теплообменника для охлаждения газовой смеси
Исходные данные:
Расход газовой смеси G1= 11,97 кг/с;
Температура газовой смеси на входе в теплообменник t1′ = 110 ºС;
Температура газовой смеси на выходе из теплообменника t1″ = 21 ºС;
Начальная температура охлаждающей воды t2′ = 19 ºС.
4.1.1 Определение тепловой нагрузки теплообменника и расхода воды
Найдем среднюю температуру газовой смеси
t1= 0,5 (t1′ + t1″) = 0,5 (110 + 21) = 65,5 ºС.
Газовая смесь при средней температуре 65,5 ºС имеет следующие свойства.
<img width=«94» height=«47» src=«ref-2_1231952617-276.coolpic» v:shapes="_x0000_i1200">;
<img width=«194» height=«44» src=«ref-2_1231952893-458.coolpic» v:shapes="_x0000_i1201"> кг/м3.
Вязкость газовой смеси при температуре 65,5ºС
Μац = 0,85·10-5 Па·с;(4) μвозд = 2,·10-5 Па·с.(1)
<img width=«231» height=«45» src=«ref-2_1231953351-636.coolpic» v:shapes="_x0000_i1202">
<img width=«147» height=«24» src=«ref-2_1231953987-274.coolpic» v:shapes="_x0000_i1203">.
Теплоемкость при средней температуре
<img width=«191» height=«25» src=«ref-2_1231954261-323.coolpic» v:shapes="_x0000_i1204">,
где Сац – удельная теплоемкость ацетона при t1= 65,5 °С ,
по [4] Сац =1438 Дж/(кг·град),
Свозд – удельная теплоемкость воздуха при t1= 65,5 °С,
по [1] Свозд = 1007 Дж/(кг·град),
<img width=«263» height=«23» src=«ref-2_1231954584-424.coolpic» v:shapes="_x0000_i1205"> Дж/(кг·град).
<img width=«701» height=«1075» src=«ref-2_1231955008-4818.coolpic» v:shapes="_x0000_s1756 _x0000_s1757 _x0000_s1758 _x0000_s1759 _x0000_s1760 _x0000_s1761 _x0000_s1762 _x0000_s1763 _x0000_s1764 _x0000_s1765 _x0000_s1766 _x0000_s1767 _x0000_s1768 _x0000_s1769 _x0000_s1770 _x0000_s1771 _x0000_s1772 _x0000_s1773 _x0000_s1774 _x0000_s1775">Теплопроводность
<img width=«116» height=«25» src=«ref-2_1231959826-348.coolpic» v:shapes="_x0000_i1206">,
где В = 0,25 · (9 · k — 5) [1]
kац= 1,26
тогда теплоемкость газа:
kг. см.= kбУн+ kв(1-Ун)<img width=«226» height=«25» src=«ref-2_1231960174-830.coolpic» v:shapes="_x0000_i1207">Вт/м К
В = 0,25 (9 · 1,388 — 5) = 1,873
<img width=«239» height=«25» src=«ref-2_1231961004-406.coolpic» v:shapes="_x0000_i1208"> Вт/м·К
Примем температуру охлаждающей воды на выходе из теплообменника равной 50 °С, тогда средняя температура воды
t2= 0,5 (t2′ + t2″) = 0,5 (19 + 50) = 34,5 ºС.
Вода при средней температуре 34,5 ºС имеет следующие физико-химические и теплофизические свойства [1].
ρ2 = 994 кг/м3; μ2 = 0,7298·10-3 Па·с, С2 = 4190 Дж/(кг·град),
λ2 = 0,622 Вт/м·град.
Тепловую нагрузку определим по формуле
<img width=«152» height=«25» src=«ref-2_1231961410-537.coolpic» v:shapes="_x0000_i1209">;
<img width=«264» height=«22» src=«ref-2_1231961947-430.coolpic» v:shapes="_x0000_i1210"> Вт.
Определим расход охлаждающей воды из уравнения теплового баланса
<img width=«139» height=«52» src=«ref-2_1231962377-610.coolpic» v:shapes="_x0000_i1211">.
<img width=«186» height=«45» src=«ref-2_1231962987-500.coolpic» v:shapes="_x0000_i1212"> кг/с.
Температурная схема теплообменника
110 ºС <img width=«56» height=«23» src=«ref-2_1231963487-185.coolpic» v:shapes="_x0000_i1213"> 21 ºС;
50 ºС <img width=«64» height=«23» src=«ref-2_1231963672-177.coolpic» v:shapes="_x0000_i1025"> 19 ºС;
<img width=«61» height=«25» src=«ref-2_1231963849-174.coolpic» v:shapes="_x0000_i1214"> <img width=«53» height=«26» src=«ref-2_1231964023-155.coolpic» v:shapes="_x0000_i1215">;
<img width=«701» height=«1075» src=«ref-2_1231964178-4827.coolpic» v:shapes="_x0000_s1306 _x0000_s1307 _x0000_s1308 _x0000_s1309 _x0000_s1310 _x0000_s1311 _x0000_s1312 _x0000_s1313 _x0000_s1314 _x0000_s1315 _x0000_s1316 _x0000_s1317 _x0000_s1318 _x0000_s1319 _x0000_s1320 _x0000_s1321 _x0000_s1322 _x0000_s1323 _x0000_s1324 _x0000_s1325"> Средняя разность температур между теплоносителями
<img width=«233» height=«65» src=«ref-2_1231969005-656.coolpic» v:shapes="_x0000_i1216">ºС.
4.1.2 Определение коэффициента теплоотдачи для газовой смеси
Принимаем трубы теплообменника диаметром dт= 25 х <metricconverter productid=«2 мм» w:st=«on»>2 мм. Направим газовую смесь в трубное пространство. Зададимся значением критерия Рейнольдса для газа Re= 40000 (развитое турбулентное движение) и определим требуемое число труб одного хода по формуле [2]
<img width=«157» height=«52» src=«ref-2_1231969661-738.coolpic» v:shapes="_x0000_i1217">,
где d– внутренний диаметр трубы, d= <metricconverter productid=«21 мм» w:st=«on»>21 мм = <metricconverter productid=«0,021 м» w:st=«on»>0,021 м;
<img width=«291» height=«44» src=«ref-2_1231970399-591.coolpic» v:shapes="_x0000_i1218">.
По таблице 4.12 [4] принимаем одноходовой кожухо-трубчатый теплообменник: Дкожуха = <metricconverter productid=«1200 мм» w:st=«on»>1200 мм, n= 1083
Уточняем Re:
<img width=«366» height=«51» src=«ref-2_1231970990-1523.coolpic» v:shapes="_x0000_i1219">
Режим движения газа – турбулентный.
Вычислим критерий Прандтля для газа
<img width=«82» height=«52» src=«ref-2_1231972513-433.coolpic» v:shapes="_x0000_i1220">,
<img width=«198» height=«47» src=«ref-2_1231972946-462.coolpic» v:shapes="_x0000_i1221">.
Определим коэффициент теплоотдачи по формуле [2]
<img width=«303» height=«28» src=«ref-2_1231973408-984.coolpic» v:shapes="_x0000_i1222">,
где <img width=«17» height=«27» src=«ref-2_1231974392-170.coolpic» v:shapes="_x0000_i1026"> = 1, для газов отношение <img width=«100» height=«28» src=«ref-2_1231974562-394.coolpic» v:shapes="_x0000_i1027">=1, [1].
<img width=«280» height=«26» src=«ref-2_1231974956-470.coolpic» v:shapes="_x0000_i1223">.
Коэффициент теплоотдачи от газа к стенке
<img width=«277» height=«22» src=«ref-2_1231975426-448.coolpic» v:shapes="_x0000_i1224"> Вт/(м2·К).
Определение коэффициента теплоотдачи от степени к охлаждающей воде. Критерий Прандтля для воды
<img width=«260» height=«72» src=«ref-2_1231975874-585.coolpic» v:shapes="_x0000_i1225"> <img width=«322» height=«54» src=«ref-2_1231976459-1539.coolpic» v:shapes="_x0000_i1226"> м
<img width=«492» height=«49» src=«ref-2_1231977998-1176.coolpic» v:shapes="_x0000_i1227">
<img width=«436» height=«28» src=«ref-2_1231979174-1353.coolpic» v:shapes="_x0000_i1228">
Принимаем Re= 10000
<img width=«511» height=«30» src=«ref-2_1231980527-1544.coolpic» v:shapes="_x0000_i1229">
<img width=«701» height=«1075» src=«ref-2_1231982071-4827.coolpic» v:shapes="_x0000_s1286 _x0000_s1287 _x0000_s1288 _x0000_s1289 _x0000_s1290 _x0000_s1291 _x0000_s1292 _x0000_s1293 _x0000_s1294 _x0000_s1295 _x0000_s1296 _x0000_s1297 _x0000_s1298 _x0000_s1299 _x0000_s1300 _x0000_s1301 _x0000_s1302 _x0000_s1303 _x0000_s1304 _x0000_s1305">где С- коэффициент для перегородок, С=1,72
<img width=«279» height=«53» src=«ref-2_1231986898-1135.coolpic» v:shapes="_x0000_i1230"> Вт/м*К
Термическое сопротивление загрязнений:
-со стороны газовой смеси <img width=«106» height=«32» src=«ref-2_1231988033-472.coolpic» v:shapes="_x0000_i1231"> м2К/Вт
-со стороны воды <img width=«105» height=«31» src=«ref-2_1231988505-457.coolpic» v:shapes="_x0000_i1232"> м2К/Вт табл. 5.4 [4]
теплопроводность стальных труб: <img width=«65» height=«21» src=«ref-2_1231988962-163.coolpic» v:shapes="_x0000_i1233"> Вт/м*К
<img width=«295» height=«31» src=«ref-2_1231989125-840.coolpic» v:shapes="_x0000_i1234"> <img width=«601» height=«29» src=«ref-2_1231989965-1869.coolpic» v:shapes="_x0000_i1235">
<img width=«702» height=«1075» src=«ref-2_1231991834-4773.coolpic» v:shapes="_x0000_s1266 _x0000_s1267 _x0000_s1268 _x0000_s1269 _x0000_s1270 _x0000_s1271 _x0000_s1272 _x0000_s1273 _x0000_s1274 _x0000_s1275 _x0000_s1276 _x0000_s1277 _x0000_s1278 _x0000_s1279 _x0000_s1280 _x0000_s1281 _x0000_s1282 _x0000_s1283 _x0000_s1284 _x0000_s1285">Определим поправочный коэффициент e<img width=«13» height=«15» src=«ref-2_1231996607-89.coolpic» v:shapes="_x0000_i1236">t
<img width=«211» height=«41» src=«ref-2_1231996696-507.coolpic» v:shapes="_x0000_i1237">
<img width=«213» height=«41» src=«ref-2_1231997203-510.coolpic» v:shapes="_x0000_i1238">
При этих значениях e<img width=«13» height=«15» src=«ref-2_1231996607-89.coolpic» v:shapes="_x0000_i1239">t<img width=«12» height=«12» src=«ref-2_1231997802-80.coolpic» v:shapes="_x0000_i1240">0,8 рис.5 (1)
<img width=«13» height=«15» src=«ref-2_1231996607-89.coolpic» v:shapes="_x0000_i1241">tут=<img width=«13» height=«15» src=«ref-2_1231996607-89.coolpic» v:shapes="_x0000_i1242">tср* e<img width=«13» height=«15» src=«ref-2_1231996607-89.coolpic» v:shapes="_x0000_i1243">t= 23,2*0,8 =18,56
Требуемая площадь поверхности теплообмена:
<img width=«275» height=«53» src=«ref-2_1231998149-1339.coolpic» v:shapes="_x0000_i1244"> м2
Принимаем одноходовой кожухо-трубчатый теплообменник ТН.
Диаметр кожуха <metricconverter productid=«1200 мм» w:st=«on»>1200 мм
Число труб 1083мм
Диаметр труб 25 х <metricconverter productid=«2 мм» w:st=«on»>2 мм
Площадь поверхности теплообмена <metricconverter productid=«765 м2» w:st=«on»>765 м2
Длина труб <metricconverter productid=«9 м» w:st=«on»>9 м
Число сегментных перегородок n= 14
Число труб по диагонали шестиугольника — 39
Запас площади теплообмена:
<img width=«356» height=«52» src=«ref-2_1231999488-1468.coolpic» v:shapes="_x0000_i1245">
Уточненный расчет:
Определим число перегородок
<img width=«172» height=«21» src=«ref-2_1232000956-275.coolpic» v:shapes="_x0000_i1246">
Определим площадь сечения одного хода
<img width=«11» height=«20» src=«ref-2_1232001231-73.coolpic» v:shapes="_x0000_i1247"><img width=«349» height=«41» src=«ref-2_1232001304-793.coolpic» v:shapes="_x0000_i1248">
Уточняем скорость движения воды
<img width=«267» height=«21» src=«ref-2_1232002097-424.coolpic» v:shapes="_x0000_i1249">
<img width=«445» height=«28» src=«ref-2_1232002521-1413.coolpic» v:shapes="_x0000_i1250">
<img width=«701» height=«1075» src=«ref-2_1232003934-4821.coolpic» v:shapes="_x0000_s1246 _x0000_s1247 _x0000_s1248 _x0000_s1249 _x0000_s1250 _x0000_s1251 _x0000_s1252 _x0000_s1253 _x0000_s1254 _x0000_s1255 _x0000_s1256 _x0000_s1257 _x0000_s1258 _x0000_s1259 _x0000_s1260 _x0000_s1261 _x0000_s1262 _x0000_s1263 _x0000_s1264 _x0000_s1265"> При расчете теплоотдачи в случае Rе < 10 000 определяющая температура
tопр= 0,5 (tст+ t). Ввиду того, что температура tcTбудет определена только в конце расчета, необходимо задаться величиной ∆t
В данном примере теплопередачи от газа к жидкости следует учесть, что коэффициент теплоотдачи от газа к стенке обычно значительно меньше коэффициента теплоотдачи от стенки к жидкости, поэтому примем ∆t= 0,25∆tcp= 0,25*23,2=5,8°С.
При этом tст = t+∆t=34,5+5,8 =40,3°С, и за определяющую температуру примем tопр= 0,5 (40,3 +34,5) =37,4 °С.
При этих допущениях:
(GrPr)=<img width=«503» height=«48» src=«ref-2_1232008755-1066.coolpic» v:shapes="_x0000_i1251">>8*105
Значения β, ρ, μ и Рг для воды взяты по табл. XXXIX. (1)
Для горизонтального аппарата расчетная формула коэффициент теплоотдачи:
<img width=«213» height=«48» src=«ref-2_1232009821-585.coolpic» v:shapes="_x0000_i1252">
Принимаем по табл. 4.12(1) теплообменник с максимальной длиной труб L= 9м. Тогда:
<img width=«301» height=«49» src=«ref-2_1232010406-674.coolpic» v:shapes="_x0000_i1253">
<img width=«359» height=«51» src=«ref-2_1232011080-841.coolpic» v:shapes="_x0000_i1254">
где μ=0,657 при 40,3 °С
<img width=«156» height=«44» src=«ref-2_1232011921-398.coolpic» v:shapes="_x0000_i1255">
Коэффициент теплопередачи:
Термическое сопротивление загрязнений:
-со стороны газовой смеси <img width=«106» height=«32» src=«ref-2_1231988033-472.coolpic» v:shapes="_x0000_i1256"> м2К/Вт
<img width=«701» height=«1075» src=«ref-2_1232012791-4830.coolpic» v:shapes="_x0000_s1226 _x0000_s1227 _x0000_s1228 _x0000_s1229 _x0000_s1230 _x0000_s1231 _x0000_s1232 _x0000_s1233 _x0000_s1234 _x0000_s1235 _x0000_s1236 _x0000_s1237 _x0000_s1238 _x0000_s1239 _x0000_s1240 _x0000_s1241 _x0000_s1242 _x0000_s1243 _x0000_s1244 _x0000_s1245">-со стороны воды <img width=«105» height=«31» src=«ref-2_1231988505-457.coolpic» v:shapes="_x0000_i1257"> м2К/Вт табл. 5.4 [4]
теплопроводность стальных труб: <img width=«65» height=«21» src=«ref-2_1231988962-163.coolpic» v:shapes="_x0000_i1258"> Вт/м*К
<img width=«245» height=«28» src=«ref-2_1232018241-532.coolpic» v:shapes="_x0000_i1259"> <img width=«591» height=«29» src=«ref-2_1232018773-1898.coolpic» v:shapes="_x0000_i1260">Поверхностная плотность теплового потока:
q=K∆tср=80,66*23,2=1871,312
Проверим применимость формулы расчета коэффициента теплоотдачи и уточним расчет. Расчетное значение ∆tср
∆tср= q/α=1871,312/339,6=5,51 °С
Уточненное значение (GгРг):
(GгРг)=35,79*105*(5,51/5,8)0,1=35,6*105
Формула применена верно, так как (GгРг) > 106 и <img width=«45» height=«41» src=«ref-2_1232020671-193.coolpic» v:shapes="_x0000_i1261">> 20.
Расчетное значение определяющей температуры
<img width=«211» height=«41» src=«ref-2_1232020864-421.coolpic» v:shapes="_x0000_i1262"> а было принято tст= 37,4°С.
Расчет qпроизведен правильно.
Расчетная площадь поверхности теплообмена:
<img width=«203» height=«45» src=«ref-2_1232021285-515.coolpic» v:shapes="_x0000_i1263"><img width=«11» height=«20» src=«ref-2_1232001231-73.coolpic» v:shapes="_x0000_i1264">
Запас площади поверхности теплообмена: <img width=«172» height=«44» src=«ref-2_1232021873-440.coolpic» v:shapes="_x0000_i1265">
Запас площади поверхности теплообмена достаточен.
Принимаем одноходовой кожухотрубчатый теплообменник ТН.
Диаметр кожуха <metricconverter productid=«1200 мм» w:st=«on»>1200 мм
Число труб 1083мм
Диаметр труб 25 х 2 мм0
Площадь поверхности теплообмена <metricconverter productid=«765 м2» w:st=«on»>765 м2
Длина труб <metricconverter productid=«9 м» w:st=«on»>9 м
Определяем диаметр патрубков
<img width=«702» height=«1075» src=«ref-2_1232022313-4779.coolpic» v:shapes="_x0000_s1206 _x0000_s1207 _x0000_s1208 _x0000_s1209 _x0000_s1210 _x0000_s1211 _x0000_s1212 _x0000_s1213 _x0000_s1214 _x0000_s1215 _x0000_s1216 _x0000_s1217 _x0000_s1218 _x0000_s1219 _x0000_s1220 _x0000_s1221 _x0000_s1222 _x0000_s1223 _x0000_s1224 _x0000_s1225"><img width=«307» height=«56» src=«ref-2_1232027092-1542.coolpic» v:shapes="_x0000_i1266"> м/с;
<img width=«322» height=«57» src=«ref-2_1232028634-1372.coolpic» v:shapes="_x0000_i1267">м
<img width=«195» height=«57» src=«ref-2_1232030006-970.coolpic» v:shapes="_x0000_i1268">м
Принимаем трубы для патрубков и колен по ГОСТ 10704-91*диаметром
для воды- 426x10 мм
для смеси- 820x11 мм
<img width=«701» height=«1075» src=«ref-2_1232030976-4833.coolpic» v:shapes="_x0000_s1186 _x0000_s1187 _x0000_s1188 _x0000_s1189 _x0000_s1190 _x0000_s1191 _x0000_s1192 _x0000_s1193 _x0000_s1194 _x0000_s1195 _x0000_s1196 _x0000_s1197 _x0000_s1198 _x0000_s1199 _x0000_s1200 _x0000_s1201 _x0000_s1202 _x0000_s1203 _x0000_s1204 _x0000_s1205">4.2 Расчет центробежного насоса для подачи в колонну поглотителя
Примем скорость воды во всасывающем и нагнетательном трубопроводах равной 2 м/с. Рассчитаем диаметр трубопровода по формуле
<img width=«95» height=«53» src=«ref-2_1232035809-527.coolpic» v:shapes="_x0000_i1269">;
<img width=«181» height=«49» src=«ref-2_1232036336-487.coolpic» v:shapes="_x0000_i1270">м.
Фактическая скорость воды в трубе
<img width=«73» height=«41» src=«ref-2_1232036823-284.coolpic» v:shapes="_x0000_i1271">, м/с
<img width=«179» height=«44» src=«ref-2_1232037107-512.coolpic» v:shapes="_x0000_i1272">м/с
Принимаем абсолютную шероховатость стенок труб е = <metricconverter productid=«0,2 мм» w:st=«on»>0,2 мм, степень шероховатости dэ / е = 119/0,2 =595. По рисунку находим значение коэффициента трения λ = 0,0235.
Вычислим критерий Рейнольдса
<img width=«125» height=«52» src=«ref-2_1232037619-544.coolpic» v:shapes="_x0000_i1273">;
<img width=«219» height=«44» src=«ref-2_1232038163-506.coolpic» v:shapes="_x0000_i1274">.
Примем следующие характеристики трубопроводных линий:
линия всасывания – длина l1 = <metricconverter productid=«15 м» w:st=«on»>15 м; линия нагнетания – длина l2 = <metricconverter productid=«50 м» w:st=«on»>50 м.
Определим сумму коэффициентов местных сопротивлений.
На линии всасывания:
1) вход в трубу (с острыми краями) ξ1 = 0,5;
2) отвод под углом 90° (2 шт) ξ2 = 0,21*2=0,42;
3) вентиль нормальный (2 шт) (для диаметра <metricconverter productid=«119 мм» w:st=«on»>119 мм) ξ3 = 0,47*2=0,94
<img width=«207» height=«27» src=«ref-2_1232038669-478.coolpic» v:shapes="_x0000_i1275">.
На линии нагнетания:
1) отвод под углом 90° (3 шт) ξ1 = 0,21*3=0,63;
<img width=«701» height=«1075» src=«ref-2_1232039147-4836.coolpic» v:shapes="_x0000_s1166 _x0000_s1167 _x0000_s1168 _x0000_s1169 _x0000_s1170 _x0000_s1171 _x0000_s1172 _x0000_s1173 _x0000_s1174 _x0000_s1175 _x0000_s1176 _x0000_s1177 _x0000_s1178 _x0000_s1179 _x0000_s1180 _x0000_s1181 _x0000_s1182 _x0000_s1183 _x0000_s1184 _x0000_s1185">2) вентиль нормальный (4 шт) (для диаметра <metricconverter productid=«119 мм» w:st=«on»>119 мм) ξ3 = 0,47*4=1,88
3) диафрагма m=0,6 ξ3 = 2;
4) выход из трубы ξ4 = 1.
<img width=«217» height=«27» src=«ref-2_1232043983-481.coolpic» v:shapes="_x0000_i1276">.
Определим потери напора по формуле
<img width=«195» height=«57» src=«ref-2_1232044464-942.coolpic» v:shapes="_x0000_i1277">.
Потери напора на всасывающей линии
<img width=«287» height=«48» src=«ref-2_1232045406-704.coolpic» v:shapes="_x0000_i1278"> м.
Потери напора на нагнетательной линии
<img width=«289» height=«48» src=«ref-2_1232046110-697.coolpic» v:shapes="_x0000_i1279"> м.
Общие потери напора
<img width=«228» height=«23» src=«ref-2_1232046807-369.coolpic» v:shapes="_x0000_i1280"> м.
Определим необходимый напор насоса
<img width=«165» height=«52» src=«ref-2_1232047176-598.coolpic» v:shapes="_x0000_i1281">.
Значения величин в формуле указаны в исходных данных.
<img width=«252» height=«47» src=«ref-2_1232047774-564.coolpic» v:shapes="_x0000_i1282"> м.
Определим полезную мощность насоса
<img width=«155» height=«25» src=«ref-2_1232048338-461.coolpic» v:shapes="_x0000_i1283">.
<img width=«235» height=«23» src=«ref-2_1232048799-393.coolpic» v:shapes="_x0000_i1284">кВт.
Мощность на валу электродвигателя
<img width=«60» height=«47» src=«ref-2_1232049192-204.coolpic» v:shapes="_x0000_i1285">,
где ηдв –0,8;
<img width=«96» height=«44» src=«ref-2_1232049396-268.coolpic» v:shapes="_x0000_i1286"> кВт.
Установочная мощность сотавит:
<img width=«112» height=«28» src=«ref-2_1232049664-472.coolpic» v:shapes="_x0000_i1287">, кВт
<img width=«169» height=«25» src=«ref-2_1232050136-640.coolpic» v:shapes="_x0000_i1288">кВт
<img width=«701» height=«1075» src=«ref-2_1232050776-4840.coolpic» v:shapes="_x0000_s1146 _x0000_s1147 _x0000_s1148 _x0000_s1149 _x0000_s1150 _x0000_s1151 _x0000_s1152 _x0000_s1153 _x0000_s1154 _x0000_s1155 _x0000_s1156 _x0000_s1157 _x0000_s1158 _x0000_s1159 _x0000_s1160 _x0000_s1161 _x0000_s1162 _x0000_s1163 _x0000_s1164 _x0000_s1165">Выбираем центробежный насос [2]: марка Х 90/19, производительность 0,025 м3/с, напор <metricconverter productid=«13 м» w:st=«on»>13 м, частота вращения n = 48,3 с-1, мощность 10 кВт, электродвигатель АО2-51-2. ηдв=0,88
Рассчитаем запас напора на кавитацию
<img width=«145» height=«32» src=«ref-2_1232055616-582.coolpic» v:shapes="_x0000_i1289">.
<img width=«203» height=«31» src=«ref-2_1232056198-527.coolpic» v:shapes="_x0000_i1290"> м.
По таблицам насыщенного водяного пара[1] определим давление насыщенных водяных паров при t= 21º С Рt = 2,4 ·103 Па.
Определим предельную высоту всасывания по формуле
<img width=«309» height=«57» src=«ref-2_1232056725-1236.coolpic» v:shapes="_x0000_i1291">.
<img width=«407» height=«53» src=«ref-2_1232057961-1010.coolpic» v:shapes="_x0000_i1292">.
Насос можно устанавливать над емкостью на высоте <metricconverter productid=«4,39 м» w:st=«on»>4,39 м над уровнем водоема вполне допустимо.
5. Расчет вентилятора к тарельчатому абсорберу для перекачки газовой смеси
Определение гидравлического сопротивления аппарата
Принимаем скорость газовой смеси в трубопроводе 20 м/с и определяем диаметр трубопровода
<img width=«82» height=«46» src=«ref-2_1232058971-285.coolpic» v:shapes="_x0000_i1293">, <img width=«129» height=«50» src=«ref-2_1232059256-407.coolpic» v:shapes="_x0000_i1294">м
По найденному диаметру принимаем трубопровод из стали наружным диаметром 820х11 мм; dвн =820-11*2 мм =798 м.
Фактическая скорость газа в трубе
<img width=«156» height=«44» src=«ref-2_1232059663-401.coolpic» v:shapes="_x0000_i1295">м/с
Критерий Рейнольдса для потока газа в трубопроводе
<img width=«323» height=«45» src=«ref-2_1232060064-717.coolpic» v:shapes="_x0000_i1296">>10000
Режим движения турбулентный.
Примем трубы стальные новые с абсолютной шероховатостью Δ = <metricconverter productid=«0,2 мм» w:st=«on»>0,2 мм
Относительная шероховатость трубы
<img width=«49» height=«21» src=«ref-2_1232060781-136.coolpic» v:shapes="_x0000_i1297">,
<img width=«117» height=«44» src=«ref-2_1232060917-310.coolpic» v:shapes="_x0000_i1298">
По рисунку 1.5. [3] находим значение коэффициента трения λ= 0,015.
<img width=«701» height=«1075» src=«ref-2_1232061227-4828.coolpic» v:shapes="_x0000_s1716 _x0000_s1717 _x0000_s1718 _x0000_s1719 _x0000_s1720 _x0000_s1721 _x0000_s1722 _x0000_s1723 _x0000_s1724 _x0000_s1725 _x0000_s1726 _x0000_s1727 _x0000_s1728 _x0000_s1729 _x0000_s1730 _x0000_s1731 _x0000_s1732 _x0000_s1733 _x0000_s1734 _x0000_s1735">Примем длину нагнетательной линии lн =50 м. На линии установлена 3 задвижки и 4 отвода под углом 90о, диафрагма
Определяем коэффициенты местных сопротивлений [3, табл. XIII]:
— задвижка ξ =0,15*3=0,45
- отвод 900 ξ = 0,21*4=0,42
- диафрагма m=0,7 ξ =0,97
- вход в трубу (с острыми краями) ξ=0,5
- Выход с трубы ξ=1
продолжение
--PAGE_BREAK--
еще рефераты
Еще работы по производству
Реферат по производству
Тепловий та гідравлічний розрахунок котлеьного агрегату КВ-ГМ-100
3 Сентября 2013
Реферат по производству
Характеристика діяльності агломераційного цеху
3 Сентября 2013
Реферат по производству
Різання матеріалів верстати та інструменти
3 Сентября 2013
Реферат по производству
Обробка металів різанням
3 Сентября 2013