ОПД.Ф.09 Теоретические основы теплотехники

ОПД.Ф.09 Теоретические основы теплотехники

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

и задания к курсовой работе

по теме: «Расчёт многокорпусной выпарной установки»

 

140100 «Теплоэнергетика»

Специальность 140106 «Энергообеспечение предприятий»

 

 

Уфа – 2011

Рекомендовано к печати кафедрой «Теплотехника и энергообеспечение предприятий» (протокол № от «»2011г.) и методической комиссией энергетического факультета (протокол № от «»2011г.).

 

Составители: к.т.н., доцент Инсафуддинов С.З.

к.т.н., доцент Юхин Д.П.

 

Рецензент: доцент кафедры

«Технология металлов и ремонт машин», к.т.н. Фаюршин А.Ф.

 

Ответственный за выпуск: зав. кафедрой

«Теплотехника и энергообеспечение

предприятий», к.т.н. Инсафуддинов С.З.

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

	Основные условные обозначения
	Задание на проектирование
	Определение поверхности теплопередачи выпарных аппаратов
	Расчёт концентраций упариваемого раствора
	Определение температур кипения растворов
	Расчёт полезной разности температур
	Определение тепловых нагрузок
	Выбор конструкционного материала
	Расчёт коэффициентов теплопередачи
	Распределение полезной разности температур
	Уточнённый расчёт поверхности теплопередачи
	Определение толщины тепловой изоляции
	Расчёт барометрического конденсатора
	Определение расхода охлаждающей воды
	Расчёт диаметра барометрического конденсатора
	Расчёт высоты барометрической трубы
	Расчёт производительности вакуум-насоса
	Заключение
	Библиографический список

Основные условные обозначения

 

с – теплоёмкость, дж/(кг∙К);

d – диаметр, м;

D – расход греющего пара, кг/с;

F – поверхность теплопередачи, м²;

G – расход, кг/с;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

Н – высота, м;

I – энтальпия пара, кДж/кг;

I – энтальпия жидкости, кДж/кг;

К – коэффициент теплопередачи, Вт/(м² ∙ К);

Р – давление, Мпа;

Q – тепловая нагрузка, кВт;

q – удельная тепловая нагрузка, Вт/м²;

r – теплота парообразования, кДж/кг;

T, t – температура, град;

W, w – производительность по испаряемой воде, кг/с;

x – концентрация, % (масс.);

α – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м² ∙ К);

ρ – плотность, кг/м³;

μ – вязкость, Па ∙ с;

λ – теплопроводность, Вт/(м ∙ К);

σ – поверхностное натяжение, Н/м;

Re – критерий Рейнольдса;

Nu – критерий Нуссельта;

Pr – критерий Прандтля.

Индексы:

1, 2, 3 – первый, второй, третий корпус выпарной установки;

в – вода;

вп – вторичный пар;

г – греющий пар;

ж – жидкая фаза;

к – конечный параметр;

н – начальный параметр;

ср – средняя величина;

ст – стенка.

 

 

Задание на проектирование.

Спроектировать многокорпусную выпарную установку для концентрирования водного раствора.

Условия проектирования:

1) Вид раствора;

2) Требуемая производительность выпарной установки G_H, кг/ч;

3) Начальная концентрация раствора x_н,%;

4) Конечная концентрация раствора x_к, %;

5) Давление насыщенного водяного пара при подогреве

раствора P_r1, МПа;

6) Давление пара в барометрическом конденсаторе P_бк , МПа;

7) Прототип проектируемого выпарного аппарата (тип и исполнение)

8) Взаимное направление пара и раствора – противоток;

9) Отбор экстра пара – нет;

10) температура поступающего раствора – при температуре кипения.

 

Вид раствора выбирается по последней цифре зачетной книжки согласно таблице 1.

Таблица 1. Определение вида выпариваемого раствора

Раствор	Последняя цифра номера зачетной книжки
NaOH	-	*	-	-	-	*		-	-	*
NaNO3	-	-	*	-	-	-	*		-	-
K2CO3	*	-	-	*	-	-	-	*	-	-
NH4NO3	-	-	-	-	*	-	-	-	*	-

 

Требуемая производительность численно равна двум последним цифрам номера зачетной книжки, т/ч.

Начальная концентрация раствора численно соответствует последней цифре зачетной книжки (если последняя цифра «0» принимается x_н=0,5%).

Конечная концентрация раствора численно равна двум последним цифрам номера зачетной книжки.

Давление насыщенного водяного пара, кПа численно равно четырем последним числам номера зачетной книжки.

Давление пара в барометрическом конденсаторе, Па численно равно трем последним цифрам номера зачетной книжки помноженных на 100.

Число корпусов в выпарном аппарате определяется по четности суммы всех цифр номера зачетной книжки. (если сумма четное число – 2 корпуса, если нечетная – 3 корпуса).

Тип циркуляции раствора определяется по четности суммы всех цифр номера зачетной книжки. (если сумма четное число – естественная циркуляция, если нечетная – принудительная).

Тип аппарата определяется по четности суммы всех цифр номера зачетной книжки. (если сумма четное число – 2 тип, если нечетная – 1 тип).

Второе приближение

В связи с тем, что существенное изменение давлений по сравнению с рассчитанным в первом приближении происходит только в первом и втором корпусах, где суммарные температурные потери незначительны, во втором приближении принимаем такие же значения Δ^’, Δ^”, Δ^’” для каждого корпуса, как в первом приближении. Полученные после перераспределения температур (давлений) параметры растворов и паров по корпусам представлены в таблице 6.

Таблица 6 Параметры растворов и паров по корпусам после перераспределения температур

Параметры	Корпус
Производительность по испаряемой воде w, кг/с
Концентрация растворов х, %
Температура греющего пара в первый корпус tг1,
Полезная разность температур Δtп, °С
Температура кипения раствора tк, °С
Температура вторичного пара tвп, °С
Давление вторичного пара Рвп, МПа
Температура греющего пара tг, °С

Расчет тепловых нагрузок (в кВт) и коэффициентов теплопередачи выполняется описанным выше методом. Далее просчитывается распределение полезной разности температур и проверка суммарной разности температур.

Сравнение полезных разностей температур, полученных во втором и первом приближениях, представлено в таблице 7:

Таблица 7 Сравнение полезных разностей температур

Параметр	Корпус
Распределённые во втором приближении значения Δtп, °С
Распределённые в первом приближении значения Δtп, °С

 

Различия между полезными разностями температур по корпусам в 1-м и 2-м приближениях не должно превышать 5%.

Расхода охлаждающей воды

Расход охлаждающей воды G_в определяют из теплового баланса конденсатора:

(61)

где I_бк – энтальпия паров в барометрическом конденсаторе, Дж/кг; t_н – начальная температура охлаждающей воды, °С; t_к – конечная температура смеси воды и конденсата, °С.

Разность температур между паром и жидкостью на выходе из конденсатора должна быть 3 – 5 град. Поэтому конечную температуру воды t_к на выходе из конденсатора принимают на 3 – 5 град ниже температуры конденсации паров:

Заключение

Целью данного курсового проекта являлся расчет выпарной установки непрерывного действия.

Маркировку выбранного оборудования сведем в таблицу 8.

Таблица 8 Маркировка выбранного оборудования

№	Наименование	Марка
	Насос центробежный
	Вакуум-насос
	Теплообменник
	Конденсатоотводчик
	Ёмкость начального раствора
	Ёмкость упаренного раствора
	Обечайка
	Барометрический конденсатор
	Опора

Библиографический список

1. Алексеев, В.А. и др. Машины и аппараты химических производств. Учебное пособие [текст] / В.А. Алексеев, - Казань: Казанский ГТУ, 2008., 305 с.

2. Амирханов Р.А., Б.Х. Драганов Теплотехника [Текст]: учебник / Р.А. Амирханов, Б.Х. Драганов. – М.: Энергоатомиздат: 2006., 420 с.

3. Бондарь, В.И. Коррозия и защита материалов. Учебное пособие для студентов металлургических специальностей [текст] / В.И. Бондарь, - Мариуполь: ПГТУ, 2009., 126 с.

4. Дытнерский, Ю. И. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию [текст] / Ю. И. Дытнерский, – М.: Химия, 1983, 270 с.

5. Ефремов, А.П. Химическое сопротивление материалов. Учебное пособие [текст] / А.П. Ефремов, - М.: ГУП Издательство «Нефть и газ», РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2004., 210с.

6. Каталог УКРНИИХИММАШа. Выпарные трубчатые аппараты общего назначения для химических производств. М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1985., 21с.

7. Каталог ОАО ДимитровградХИММАШа. Теплообменные аппараты, 2009., 15 с.

8. Косинцев В.И. и др. Основы проектирования химических производств [текст]: учебник для ВУЗов / В.И. Косинцев – М.: ИКЦ «Академкнига», 2005., 332 с.

9. Кордон М.Я., Симакин В.И., Горешник И.Д. Теплотехника[текст]:учебное пособие/ М.Я. Кордон - Пенза 2005.,167 с.

10. Лащинский, А. А. Конструирование сварочных химических аппаратов [текст] / А. А. Лащинский, Л.: Машиностроение, 1981., 382 с.

11. Новый справочник химика и технолога. Процессы и аппараты химических технологий. часть I - СПб: «Мир и семья», 2006., 916 с.

 

 

№ _______________ года

Подписано в печать ___.__________._____.

Формат 60х84. Бумага типографическая

Гарнитура Таймс. Усл. печ. л. _____. Усл. изд. л. ____

Тираж 100 экз. Заказ № ____

Издательство Башкирского государственного аграрного университета

Типография Башкирского государственного аграрного университета

Адрес издательства и типографии: 450001, г. Уфа, ул. 50 лет Октября, 34

ОПД.Ф.09 Теоретические основы теплотехники

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

и задания к курсовой работе

по теме: «Расчёт многокорпусной выпарной установки»

 

140100 «Теплоэнергетика»

Специальность 140106 «Энергообеспечение предприятий»

 

 

Уфа – 2011

Рекомендовано к печати кафедрой «Теплотехника и энергообеспечение предприятий» (протокол № от «»2011г.) и методической комиссией энергетического факультета (протокол № от «»2011г.).

 

Составители: к.т.н., доцент Инсафуддинов С.З.

к.т.н., доцент Юхин Д.П.

 

Рецензент: доцент кафедры

«Технология металлов и ремонт машин», к.т.н. Фаюршин А.Ф.

 

Ответственный за выпуск: зав. кафедрой

«Теплотехника и энергообеспечение

предприятий», к.т.н. Инсафуддинов С.З.

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ