На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


курсовая работа Расчет трехкорпусной выпарной установки. Непрерывного действия для упаривания раствора нитрата аммония

Информация:

Тип работы: курсовая работа. Добавлен: 14.09.2012. Сдан: 2011. Страниц: 6. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


 
Министерство  образования и науки 
Российской  Федерации 
 

Алтайский Государственный Технический
Университет им. И. И. Ползунова 
 
 

Кафедра химической техники и инженерной экологии 
 
 
 
 

Расчет  трехкорпусной выпарной установки
Непрерывного  действия для упаривания раствора
нитрата аммония 
 
 

Пояснительная записка к курсовому проекту 

КП 250200.02.000 ПЗ 
 
 
 
 

     Выполнил        студент
                                                            гр. ТНВ-11
                                                            Артамасов А. А. 
 

     Руководитель
     проекта        Сартакова О. Ю. 
 
 
 
 

Барнаул 2004.
 

 

Содержание 

                                                                                    страница 

 


1. Количество воды, выпариваемой в трех корпусах установки: 
        кг/ч.
      Где: - производительность аппарата кг/ч,
       - начальная концентрация упаревоемого раствора, %,
       - конечная концентрация упаревоемого  раствора, %.
        кг/ч.
      8750 кг/ч = 2,43 кг/с. 

2. Распределение нагрузки по корпусам.
     Сделаем это распределение на основании  практических данных, приняв следующее соотношение массовых количеств выпариваемой воды по корпусам:
      1:2:3 = 1,0:1.1:1.2.
     Следовательно, количество выпариваемой воды:
      В 1 корпусе: кг/с.
      Во 2 корпусе: кг/с.
      В 3 корпусе: кг/с.
      __________________________________________________________________
      Итого кг/с. 

3. Расчет концентраций раствора по корпусам.
     Начальная концентрация раствора . Из первого корпуса во второй переходит раствора:
        кг/с.
        кг/с.
Концентрация  раствора, конечная для первого корпуса  и начальная для второго, будет  равна:
       ,
      
Из второго  корпуса в третий переходит раствора:
        кг/с,
       кг/с.
с концентрацией:
      ,
       .
Из третьего корпуса выходит раствора:
        кг/с,
        кг/с.
с концентрацией:
       ,
       , что соответствует заданию. 

4. Распределение перепада давлений по корпусам.
     Разность  между давлением греющего пара (в  первом корпусе) и давлением пара в барометрическом конденсаторе:
        кгс/см2
предварительно  распределим этот перепад давлений между корпусами поровну, т.е. на каждый корпус примем:
        кгс/ см2.
Тогда абсолютные давления по корпусам составят: 
      В 3 корпусе: кгс/см2, (задано),
      Во 2 корпусе: кгс/см2,
      В 1 корпусе: кгс/см2.
Давление  греющего пара:
        кгс/см2. 

     По  паровым таблицам находим температуры  насыщенных паров воды и удельные теплоты парообразования для принятых давлений в корпусах: 

Таблица 1. Распределение температуры насыщенных паров воды и удельных теплот парообразования по корпусам.
  Температура насыщенного  пара, 0С. Удельная теплота парообразования, кДж/кг
1 корпус 129,4 2179
2 корпус 110,1 2234
3 корпус 59,7 2357
Греющий пар из котельной 143 2241
 
     Эти температуры и будут температурами  конденсации вторичных паров  по корпусам. 
 

5. Расчет температурных потерь по корпусам. 

- От депрессии.
     В справочных таблицах находим температуры  кипения растворов при атмосферном давлении: 

Таблица 2. Распределение концентраций, температур кипения растворов и температурных депрессий по корпусам.
      Концентрация  NH4NO3,% Температура кипения, 0С Депрессия, 0С или К
    1 корпус 6,8 100 0
    2 корпус 11,3 101 1
    3 корпус 40,0 106 6
 
     Для упрощения расчета не уточняем температурную  депрессию (в связи с отличием давления в корпусах от атмосферного).
      Следовательно, по трем корпусам:
        0С=70К. 

- От гидростатического эффекта.
      По  справочнику  определяем плотность  раствора NH4NO3 при 20 0С. 

Таблица 3. Зависимость плотности раствора NH4NO3, от концентрации.
    Концентрация  NH4NO3, % 6,8 11,3 40,0
    Плотность, кг/м3 1026 1040 1163
 
     Эти значения плотностей примем (с небольшим  запасом) и для температур кипения  по корпусам.
     Расчет  ведем для случая кипения раствора в трубках при оптимальном  уровне (формула 1).
             (1)
     Здесь - оптимальная высота уровня по водомерному стеклу, м;
      - рабочая высота труб, м;
       и  - плотности раствора конечной концентрации и воды при температуре кипения, кг/м3, .
       

     1 корпус:
        м. 
       0 кгс/см2,
      При =2.74 кгс/см2 =129,4 0С, при =2.80 кгс/см2 =130,2 0С,
      . 

     2 корпус:
        м.
       кгс/см2
     При =1,47 кгс/см2 =110,1 0С, при =1,54 кгс/см2 =111,5 0С,
      . 

     3 корпус:
       м.
       кгс/см2
     При =0,2 кгс/см2 =59,7 0С, при =0,31 кгс/см2 =69,4 0С,
      . 

- От гидравлических сопротивлений.
      Потерю  разности температур на каждом интервале  между корпусами принимаем  в 1 0К. интервалов всего три (1-2, 2-3, 3-конденсатор), следовательно:
        К 

- Сумма всех температурных потерь для установки в целом:
        К. 

6. Полезная разность температур.
      Общая разность температур 143-59,7=83,3 К, следовательно, полезная разность температур:
        К. 

7. Определение температур кипения в корпусах. 

      В 3 корпусе – t3=59.7+1+6=66,7 0С,
      Во 2 корпусе – t2=110,1+1+1=112,1 0С,
      В 1 корпусе – t1=129.4+1+0=130,4 0С. 

8. Расчет коэффициентов теплопередачи по корпусам.
      По  найденным температурам кипения  и концентрациям растворов в  корпусах подбираем в справочниках расчетные константы – физические характеристики растворов (плотность, теплопроводность, теплоемкость, вязкость). Далее  по этим данным рассчитываем коэффициенты теплоотдачи для конденсирующегося пара и кипящего раствора и коэффициенты теплопередачи. Коэффициент теплопередачи определяем по уравнению аддитивности термических сопротивлений:
       2*К).
      Примем  что суммарное термическое сопротивление  равно термическому сопротивлению стенки и накипи . Термическое сопротивление загрязнений со стороны пара не учитываем. Получим:
        м2*К/Вт.
      Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося  пара к стенке равен:
       Вт/м2К,
      Где r1 – теплота конденсации греющего пара, Дж/кг;
       , , - соответственно плотность (кг/м3), теплопроводность Вт/(м*К), вязкость (Па*с) конденсата при средней температуре пленки
        ,
      где - разность температур конденсации пара и стенки, К.
      Для установившегося процесса передачи тепла справедливо уравнение:
       ,
     Где q – удельная тепловая нагрузка, Вт/м2;
      - перепад температур на стенке, К;
      - разность между температурой  стенки со стороны раствора  и температурой кипения раствора, К.
     Отсюда:
     
     Тогда:
     
     Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящему раствору для пузырькового кипения в вертикальных трубках при условии естественной циркуляции раствора равен:
      .
     Физические  свойства кипящих растворов NH4NO3 приведены ниже.
 

Таблица 4. Физические свойства кипящих растворов NH4NO3.
    Праметр Корпус Литература
    1 2 3
    Теплопроводность  раствора
    , Вт/(м*К)
    0,47 0,49 0,54
    плотность раствора
    , кг/м3
    1026 1040 1163
    Теплоемкость  раствора с, Дж/(кг*К) 3725 3786 3956
    Вязкость  раствора
    , Па*с,

    0,09 0,09 0,1
    Поверхностное натяжение 
    , Н/м,
    59,4 60,2 66,0
    Теплота парообразования rв, Дж/кг,
    2179 2234 2357
    Плотность пара
    , кг/м3
    1,502 0,894 0,174
 
      Расчет  ведут методом последовательных приближений. В первом приближении примем град.
      Подставив численные значения, получим:
        Вт/м2К,
       К,
       К
       
     Вт/м2К.
     Проверим  правильность первого приближения  по равенству удельных тепловых нагрузок:
       Вт/м2,
       Вт/м2.
     Как видим  . Если расхождение между тепловыми нагрузками не превышает 3%, расчет коэффициентов и на этом заканчиваем. Находим К1:
      Вт/(м2*К). 

     Далее рассчитаем коэффициент теплопередачи  для второго корпуса К2. для этого найдем:
       Вт/м2К,
       К,
       К
       
     Вт/м2К.
     Проверим  правильность приближения по равенству  удельных тепловых нагрузок:
       Вт/м2,
       Вт/м2.
     Как видим  . Расхождение между тепловыми нагрузками не превышает 3%, расчет коэффициентов и на этом заканчиваем. Находим К2:
      Вт/(м2*К). 
 

     Далее рассчитаем коэффициент теплопередачи  для второго корпуса К3. для этого найдем:
       Вт/м2К,
       К,
       К
       
     Вт/м2К.
     Проверим  правильность приближения по равенству  удельных тепловых нагрузок:
       Вт/м2,
       Вт/м2.
     Как видим  . Расхождение между тепловыми нагрузками не превышает 3%, расчет коэффициентов и на этом заканчиваем. Находим К3:
      Вт/(м2*К).
     На  основании таких предварительных  расчетов примем: 

     Для 1 корпуса К1=1300 Вт/(м2*К)
     Для 2 корпуса К2=750 Вт/(м2*К)
     Для 3 корпуса К3=450 Вт/(м2*К). 
 
 
 

9. Составление тепловых балансов по корпусам.
      Для упрощения приближенного расчета  составляем тепловые балансы без  учета тепловых потерь и принимаем, что из каждого корпуса в последующий раствор поступает при средней температуре кипения.
      По  условию раствор подается на выпарку  подогретым до температуры кипения в первом корпусе.
      Тогда расход теплоты в первом корпусе:
        Вт.
        Вт.
      Раствор приходит во 2 корпус перегретым, следовательно, отрицательно (теплота самоиспарения) и расход теплоты во втором корпусе:
        Вт.
        Вт.
      Количество  теплоты которое даст вторичный пар 1 корпуса при конденсации, составляет Вт. Расхождение прихода и расхода теплоты в тепловом балансе 2 корпуса меньше 1 %.
      Расход  теплоты в 3 корпусе:
        Вт.
        Вт.
      Вторичный пар 2 корпуса дает при конденсации (приход теплоты в 3 корпусе):
        Вт. 

10. Расход греющего пара в 1 корпусе.
        кг/с,
       кг/с.
      Удельный  расход пара:
        кг/кг,
        кг/кг.
11. Распределение полезной разности температур по корпусам.
      Распределение полезной разности температур по корпусам сделаем в двух вариантах: из условия равной площади поверхности и из условия минимальной общей площади поверхности корпусов, т.е. пропорционально и пропорционально . 

      Найдем  факторы пропорциональности: 
 

     Отношение                
      1 корпус    1235    1111
      2 корпус    2219    1489
      3 корпус    4155    2038
                                                                                    ____________________________________________________________________________________________
                                          

      Полезные  разности температур по корпусам: 

         Вариант равной площади    Вариант минимальной общей
            поверхности корпусов               площади поверхности корпусов 

          
          
          
     ________________________________    _________________________________
          К              

12. Определение площади поверхности нагрева. 

         Вариант равной площади    Вариант минимальной общей
            поверхности корпусов               площади поверхности корпусов 

          
          
          
     ________________________________    _________________________________
                         
     Следовательно  при равных площадях поверхностей  корпусов общая площадь поверхности нагрева больше лишь на 5%.
    Принимаем поэтому  вариант равной площади поверхности корпусов,
обеспечивающий  однотипность оборудования.
      Проверим  температуру вторичного пара и давление по корпусам: 
 
 
 
 

Таблица 5. Температура  вторичного пара и давление по корпусам.
    корпус Температура кипения, 0С

    Температура конденсации  вторичного пара, 0С

    Давление Рабс,
    кгс/см2
    1 143-9,4=133,6 133,6-1,8=131,8 3,06
    2 129,3-14,02=115,29 115,29-3,4=111,9 1,52
    3 110,1-37,9=72,2 72,2-16,7=55,5 0,2

      Так как расхождение уточненных величин температур кипения растворов и давлений в корпусах установки с первоначально взятыми не превышают 5% уточненный расчет не требуется. Соответствие с полученными значениями поверхности нагрева выбираем аппарат – с естественной циркуляцией и сосной греющей камерой.

13. Механический расчет установки.

 
     Расчет  толщины обечаек.
     Исполнительную  толщину тонкостенной гладкой цилиндрической обечайки, нагруженной внутренним избыточным давлением, рассчитываем по формуле:
       мм.
     где Р – давление, МПа,
     D – диаметр аппарата, мм,
     ? – допускаемое напряжение для сталей, МПа,
     j - коэффициент прочности сварных швов,
    С – прибавка к расчётным толщинам, мм:
      мм.
    где П – скорость коррозии или эрозии,
    Та – срок службы аппарата.
    Принимаем Та = 10лет, П = 0,1мм/год.
     С = 0,1*10 = 1мм.
    Принимаем сталь 03Х21Н21М4ГБ, для которой ?=173 Мпа; j = 0,8, тогда:
       мм.
    Допускаемое давление из условия прочности:
      МПа
     МПа>0,3 МПа.
    Условие прочности выполняется.
    Расчёт  штуцеров.
     Расчёт  штуцеров сводится к определению  диаметра штуцера по уравнению:
      м,
    где w - скорость, для жидкости принимаем 1,5м/с, для пара – 15м/с,
    ,
    - объемный расход жидкости или пара, м3/с,
     м3/с,
    Где G – массовый расход, кг/с,
    - плотность жидкости или пара, кг/м3. 

    Для штуцера ввода исходного раствора:
        м3/с,
        м  50 мм. 

      Для штуцера вывода упаренного раствора:
        м3/с,
        м  40 мм. 

      Для штуцера ввода греющего пара:
        м3/с,
        м  175 мм. 

      Для штуцера вывода конденсата греющего пара:
        м3/с,
        м  30 мм. 

     Для штуцера вывода сокового пара:
       м3/с,
        м  200 мм. 
 
 
 

Список  литературы

 
    1. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии.  10-е изд., перераб. и дополн.- Л.: Химия, 1987- 576с.
    Дытнерский Ю.А., Процессы и аппараты химической технологии. 2-е изд., перераб. и дополн.- М.: Химия, 1991-496с.
    Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. 9-е изд., перераб. и дополн.- М.: Химия, 1973 - 754с.
    Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры.-Л.: Машиностроение, 1970 - 752с.
    Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию / Под ред. Ю.И. Дытнерского. - М.: Химия, 1973 - 754с.
  1. Справочник химика. Т. 1-3. - М.- Л.: Госхимиздат, 1963 - 1071- 1089-1114с.

и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.