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 Проект системы охлаждения 10% NaCl холодной водой в спиральном теплообменном аппарате производительностью 28?103 кг/ч

Информация:

Тип работы: курсовая работа. Добавлен: 25.11.2012. Сдан: 2011. Страниц: 10. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


Министерство  образования и науки Российской Федерации
ГОУ ВПО «Омский  государственный технический университет»
Нефтехимический институт
Кафедра «Машины  и аппараты химических производств»
Специальность «Химическая технология органических веществ» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Курсовой  проект
на тему: «Проект  системы охлаждения 10% NaCl холодной водой в спиральном теплообменном аппарате производительностью 28?103 кг/ч» 

Дисциплина  «Процессы и аппараты химической технологии» 

Студент: Касимова Лилия Исмагиловна, группа ЗХТ-318 

Пояснительная записка
Шифр проекта  КП-2068998-49-18 ПЗ 
 
 
 
 
 

Руководитель  проекта:
                                                                       Ломова О.С.        . 

                                                                                                    .
                                                             (подпись,  дата)
                                                           Разработал  студент:
                                                                    Касилова Л.И.        .                 

                                                                                                    .
                                                             (подпись,  дата) 
 
 
 
 

Омск – 2011.
Задание на проектирование 

     Рассчитать  спиральный теплообменный аппарат  для охлаждения 10% NaCl холодной водой производительностью 28000 кг/ч. Начальная температура 10% NaCl tн1=1000С; конечная температура 10% NaCl tк1=400С. Входе теплообмена вода нагревается с tн2=180С до tк2=380С. Рабочее давление составляет 0,3 МПа. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Содержание 

     Введение…………………………………………………………………………………..4
    Описание технологической схемы………………………………………………...7
    Технологический расчет теплообменного аппарата……………………………8
      Средняя разность температур потоков…………………………………...8
      Средняя разность температур………………………………………….…..8
      Тепловая нагрузка………………………………………………………….…8
      Расчет производительности по хладагенту…………………………..…..8
      Расчет размеров каналов………………………………………………...….8
      Коэффициент теплоотдачи от 10% NaCl к стенке…………………….....9
      Коэффициент теплоотдачи от стенки к воде……………………………..9
      Тепловое сопротивление стенки……………………………………...……9
      Коэффициент теплоотдачи……………………………………………….…10
      Расчет поверхности теплообмена………………………………………….10
    Конструктивный расчет теплообменного аппарата…………………………...…11
      Длина спирали…………………………………………………………………11
      Расчет штуцеров…………………………………………………………….…11
      Число витков спирали…………………………………………………………11
      Диаметр аппарата……………………………………………………..……….12
      Уплотнение каналов……………………………………………………………12
    Гидравлический расчет аппарата………………………………………………...….13
      Гидравлическое сопротивление аппарата для 10% NaCl…………...…..13
      Гидравлическое сопротивление аппарата для хладагента……………..13
    Расчет тепловой изоляции…………………………………………………….……..14
    Поверочный расчет теплообменного аппарата…………………………..……….15
    Заключение………………………………………………………………………………….16
    Библиографический список……………………………………………………………….17 
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     

Введение 

      Теплообменные аппараты (теплообменники) применяются  для осуществления теплообмена между двумя теплоносителями с целью нагрева или охлаждения одного из них. В зависимости от этого теплообменные аппараты называют подогревателями или холодильниками. В ряде случаев целевое назначения имеют оба процесса – нагревание холодного теплоносителя и охлаждение горячего. Тогда теплообменные аппараты называют собственно теплообменниками.
     Часто в теплообменных аппаратах в  процессе теплообмена происходит изменение агрегатного состояния одного из теплоносителей: конденсация горячего или испарение холодного теплоносителя. В этих случаях аппараты называют конденсаторами или кипятильниками.
     По  способу передачи тепла различают  следующие типы теплообменных аппаратов:
    поверхностные, в которых оба теплоносителя разделены стенкой, 
    причем тепло передается через поверхность стенки путем конвекции в 
    теплоносителях и теплопроводности стенки;

    регенеративные, в которых процесс передачи тепла от горячего 
    теплоносителя к холодному разделяется по времени на два периода, и про 
    исходит при попеременном нагревании и охлаждении насадки теплообменника. Существенным недостатком регенеративных теплообменников является изменение температуры поверхности насадки во времени, что в некоторых 
    случаях не обеспечивает постоянства конечной температуры нагреваемого 
    или охлаждаемого теплоносителя;

    смесительные, в которых теплообмен происходит при непосредственном соприкосновении теплоносителей. Применение смесительных теплообменников ограничено только теми случаями, когда по технологическим 
    условиям допустимо разбавление нагреваемого или охлаждаемого вещества 
    водой.

      Поэтому в химической промышленности наибольшее распространение получили поверхностные теплообменники, которые, в свою очередь, разделяются на трубчатые, пластинчатые, спиральные, с поверхностью, образованной стенками аппарата, с оребренной поверхностью теплообмена.
      К конструкции теплообменных аппаратов  предъявляется ряд требований: они должны отличаться простотой, удобством монтажа и ремонта. В ряде случаев конструкция теплообменника должна обеспечивать возможно меньшее загрязнение поверхности теплообмена и быть легко доступной для осмотра и очистки.
      Этим  требованиям во многом отвечают спиральные теплообменники, поверхность теплообмена в котором образуется двумя металлическими листами свернутыми в спирали, образующие два спиральных прямоугольных канала, по которым двигаются теплоносители. Внутренне концы спиралей соединены разделительной перегородкой - керном. Для придания спиралям жесткости и фиксирования расстояния между ними служат металлические прокладки. Система каналов закрыта с торцов крышками.
     Спиральный  теплообменник был изобретен  в двадцатых годах прошлого века шведским инженером Розенбладом для использования в целлюлозно-бумажной промышленности. Эти теплообменники впервые позволили обеспечить надежную теплопередачу между средами, содержащими твердые включения. В начале семидесятых конструкция спиральных теплообменников была радикально изменена и улучшена, и приобрела значительные преимущества по сравнению с конструкцией Розенблада.
     Конструкция и принцип работы спирального  теплообменного аппарата. Два или  четыре длинных металлических листа  укладываются спиралью вокруг центральной  трубы, образуя два или четыре однопроточных канала. Для того, чтобы обеспечить постоянную величину зазоров к одной стороне листов привариваются разделительные шипы.
     Центральная труба при помощи специальной  перегородки разделена на две  камеры, которые образуют входной и выходной коллектора. Скрученные спирали помещаются в цилиндрический кожух. Внешние концы спиральных листов привариваются вдоль образующей обечайки. Для выхода каналов наружу в местах фиксации краев каналов в кожухе просверливаются отверстия, которые герметично закрываются входным и выходным коллекторами с присоединительными патрубками.
     Движение  потоков в спиральных теплообменниках  происходит  по криволинейным каналам близким по форме к концентрическим окружностям. Направление векторов скоростей движения потоков постоянно претерпевают изменение. Геометрия каналов и разделительные шипы создают значительную турбулентность уже при низких скоростях потоков, при этом улучшается теплопередача и уменьшается загрязнение. Все это обуславливает компактность конструкции спиральных теплообменников, которые могут быть интегрированы с любой технологической линией, что значительно сокращает затраты на установку.
Возможные конфигурации потоков:
    Противоток (наиболее часто);
    Перекрестные потоки (обычно в конденсаторах и испарителях);
    Параллельные потоки (редко);
    Комбинации вышеназванных.
 
     
 

     Благодаря прочной и жесткой цельносварной  конструкции, а так же тому, что  спиральные теплообменники мало подвержены загрязнению, затраты на их обслуживание сведены до минимума. Спиральные теплообменники часто  являются наиболее оптимальным и экономичным решением задач теплообмена.
     Поскольку геометрия каналов может быть изменена в широких пределах, спиральные теплообменники действительно оптимально адаптируются к требованиям Заказчика. Несмотря на изменяющиеся массовые расходы и различия в требуемых температурах, спиральный теплообменник зачастую позволяет осуществлять теплопередачу в одном и том же устройстве на разных режимах и неполной нагрузке. По сути, спиральные теплообменники представляют собой длинные щелевые однопроточные каналы, свернутые в спираль. Таким образом, в спиральных теплообменниках может быть достигнута практически любая тепловая длина взаимодействия двух сред, а значит и разность температур потоков меньше 3°С. При этом, в спиральных теплообменниках возможен нагрев или охлаждение "проблемных" технологических сред, для которых недопустимы резкие повороты потоков, провоцирующие блокировку каналов. В спиральных теплообменниках существует большое разнообразие вариантов изготовления разделительных перегородок центральной трубы. Каждый адаптирован к выполнению определенных задач и позволяет выбрать оптимальное решение для любого применения.
     Важная  особенность конструкции предлагаемых спиральных теплообменников — это  использование непрерывных (цельных) металлических листов от центральной  трубы до кожуха, что позволяет практически полностью исключить сварные швы и внутри, и в труднодоступных местах теплообменников.
    Преимущества  спиральных теплообменников:
    компактность;
    возможность пропускания обоих теплоносителей с высокими скоростями, что обеспечивает большой коэффициент теплопередачи;
    малое гидравлическое сопротивление по сравнению с другими типа 
    ми поверхностных теплообменников.

    Недостатками  спиральных теплообменников являются:
        -  сложность изготовления и  ремонта;
    - пригодность для работы под  избыточным давлением не более О,6 МПа.
      Спиральные  теплообменники могут использоваться как для теплообмена между двумя жидкими теплоносителями, так и для теплообмена между конденсирующимся паром и жидкостью.
     В качестве греющего агента в теплообменниках  часто используется насыщенный водяной пар имеющий целый ряд достоинств:
    - высокий коэффициент теплоотдачи;
    - большое  количество тепла, выделяемое  при конденсации пара;
       - равномерность обогрева, так как. конденсация пара происходит при постоянной температуре;
    - легкое регулирование обогрева.
      При охлаждении в кожухотрубных теплообменниках в качестве хладоагента может использоваться речная или артезианская вода, а в случае, когда требуется получить температуру ниже 5 °С применяют холодильные расолы (водные растворы CaCL2, NaCl, и др.).
     Так, как 10% NaCl является коррозионно-активным веществом, то в качестве конструкционного материала для основных деталей выбираем нержавеющую сталь Х18Н10Т ГОСТ 5632-72, стойкую в агрессивных средах до температур порядка 600 °С. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1. Описание технологической схемы 

     Коагуляция  латекса осуществляется в две  стадии:
    флокуляция электролитами (10% раствор поваренной соли);
    коагуляция растворами сильных электролитов (серной кислотой).
     Флокуляция латекса начинается при смешении его с раствором клея в насосе Н-4, подающем латекс на каскады коагуляции в А-80, представляющий собой металлический сосуд объемом 15 литров, в котором осуществляется смешивание латекса, заправленного клеем с раствором поваренной соли за счет центробежного потока, так как вход продукта в аппарат осуществляется по касательной.
     В А-80 раствор поваренной соли поступает  из общего коллектора. Расход ее регулируется автоматически. Расход латекса также регулируется автоматически.
     При введении в латекс электролита NaCl в А-80 активируется процесс флокуляции. При этом электрические заряды частиц полимера нейтрализуются положительными зарядами ионов натрия, в результате чего частицы слипаются и укрупняются, происходит агломерация частиц латекса. Образовавшийся флокулят поступает в аппарат А-81, при помощи насоса Н-4 (предварительно пройдя через фильтр Ф-4), снабженный мешалкой.
     Принципиальная  технологическая схема представлена в приложении 1. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2. Технологический расчет теплообменного  аппарата
     2.1. Средняя разность  температур 

      Расчет  температурного режима теплообменного аппарата состоит из определения средней разности температур Dt ср, вычисления средних температур рабочих сред, а также определения температуры стенок аппарата.
     Взаимное  направление потоков и разность температур определяем по схеме:
     100 0С 40 0С
     18 0С   38 0С
     Dtб = 620С         Dtв = 220С. 

2.2. Средняя разность  температур 

     Среднюю разность температур рассчитаем по формулам: 
 

     Средняя температура в теплообменном  аппарате составит: 

     Средняя температура 10% NaCl: 

     Средняя температура 10% NaCl: 

     10% NaCl при средней температуре имеет следующие параметры: r1=1071 кг/м3; l1=0,6900 Вт/(м?К); m1=0,0008 Па?с; с1=690 Дж/(кг?К).
     Вода  при средней температуре имеет  следующие параметры: r2=973 кг/м3; l2=0,6750 Вт/(м?К); m2=0,0004 Па?с; с2=4190 Дж/(кг?К). 

2.3. Тепловая нагрузка  аппарата 

 
где G1 – производительность по метанолу.
     С учетом потерь  окружающую среду: 
 

2.4. Расчет производительности  по хладагенту 

     Расход  10% NaCl составит: 
 

     2.5. Расчет размера  каналов 

     Задаемся  скоростью движения 10% NaCl w1 = 1 м/с, тогда площадь поперечного сечения канала составит: 

     При ширине канала b1 = 12 мм высота ленты должна составлять: 

     Принимаем по ГОСТ 12067-80 h = 0,4 м; ширину второго канала принимаем b2 = b1 = 0,012 м; толщина листа d = 3,5 мм. 

     2.6. Коэффициент теплоотдачи  от 10% NaCl к стеке 

     Эквивалентный диаметр канала: 

      Скорость  движения 10% NaCl: 

     Критерий  Рейнольдса: 

     Критерий  Прандтля:
     l
     Критерий  Нуссельта: 

     Поправкой (Pr/Prст) можно пренебречь, так как разность температур t1 и tст1 не велика.
     
 

     2.7. Коэффициент теплоотдачи  от стенки к  воде 

      Скорость  движения 10% NaCl: 

     Критерий  Рейнольдса: 

     Критерий  Прандтля:
     l
     Критерий  Нуссельта: 

     Поправкой (Pr/Prст) можно пренебречь, так как разность температур t1 и tст1 не велика.
     
 

     2.8. Тепловое сопротивление  стенки 

     Примем  термические сопротивления загрязнений  одинаковыми, рвными rзагр1=rзагр2=1/2900 м2?К/Вт Повышенная коррозионная активность этих жидкостей диктует выбор нержавеющей стали в качестве материала труб. Теплопроводность нержавеющей стали примем равной ?ст=17,5 Вт/(м·К). 
 

     2.9. Коэффициент теплоотдачи 

     Рассчитаем  температуру стенки: 
 
 

     2.10. Расчет поверхности  теплообмена 
 

     Так как теплообменник с ближайшей  большей поверхностью F = 40 м2 изготовляется с шириной листа 0,7 или 1,0 м, то принимаем к установке два последовательно соединенных теплообменника с поверхностью теплообмена 20,0 м2 каждый. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     3. Конструктивный расчет теплообменного  аппарата
     3.1. Длина спирали 
 
 

     3.2. Расчет штуцеров 

     Принимаем скорость жидкости в штуцере wшт = 1 м/с.
     Штуцер  для входа и выхода 10% NaCl: 

принимаем d1 = 65 мм.
     Штуцер  для входа и выхода 10% NaCl: 

принимаем d2 =  40 мм.
     Все штуцера снабжаются плоскими приварными фланцами по ГОСТ 12820-80, конструкция  (рис. 4.1.) и размеры которых приводятся в табл.4.1. 

     Таблица 4.1.
     Конструктивные  размеры фланцев
    dусл D D2 D1 h n d
    40 130 100 80 13 4 14
    65 160 130 110 14 4 14
 
 
     

     Рис. 4.1. Конструкция фланца 

     3.3. Число витков спирали 

     Шаг спиралей: 

     Принимаем радиус полувитка с учетом расположения штуцера r = 0,2 м.
     Число полувитков первой спирали: 

    Число полувитков второй спирали: 
     

     3.4. Диаметр аппарата 
 

     Принимаем D=1100 мм. 

     3.5. Уплотнение каналов 

     Каждый  канал с одной стороны заваривают, а с другой уплотняют плоской  прокладкой. Такой способ предотвращает смешение теплоносителей при в случае неплотности в прокладки. Кроме того, этот тип уплотнения позволяет легко очистить каналы при их загрязнении. 

     
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     4. Гидравлический расчет аппарата 

     Задачей гидравлического расчета является определение гидравлического сопротивления аппарата и выбор насоса для подачи жидкого теплоносителя. 

     4.1. Гидравлическое сопротивление  аппарата для 10% NaCl 

     Скорость  10% NaCl в штуцере: 

     Коэффициент трения: 

     Гидравлическое  сопротивление: 

     Требуемый напор насоса: 

где h – геометрическая высота подъема жидкости и потери напора в подводящем трубопроводе. Принимаем h = 3 м.
     Объемный  секундный расход 10% NaCl: 

     По  этим двум величинам выбираем центробежный насос Х20/18, для которого производительность Q= 0,0055 м3/с, напор Н = 10,5 м. 

     4.2. Гидравлическое сопротивление  аппарата для хладагента 

     Скорость  10% NaCl в штуцере: 

     Коэффициент трения: 

     Гидравлическое  сопротивление: 

     Требуемый напор насоса: 

где h – геометрическая высота подъема жидкости и потери напора в подводящем трубопроводе. Принимаем h = 3 м.
     Объемный  секундный расход 10% NaCl: 

     По  этим двум величинам выбираем центробежный насос Х8/30, для которого производительность Q = 0,0024 м3/с, напор Н = 17 м. 
 

     5. Расчет тепловой изоляции 

         Принимаем температуру наружной  поверхности стенки tст.в = 40 °С, температуру окружающего воздуха tв = 18 °С, тогда толщина стекловолокнистой изоляции: 

где lиз = 0,09 Вт/м?К – коэффициент теплопроводности теплоизоляционного материала; aв – коэффициент теплоотдачи от наружной стенки корпуса в окружающую среду. 

     ? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

6. Поверочный расчет теплообменного аппарата 

     Так как среднюю движущую силу при  двух неизвестных температурах заранее  определить нельзя, проверочный расчет будет произведен через преобразование системы уравнений теплового баланса и теплопередачи, в зависимость между эффективностью теплопередачи и числом единиц переноса. Эффективность теплопередачи представляет собой безразмерное изменение температуры холодного теплоносителя, отнесенное к максимальному температурному перепаду в теплообменнике:
E2 = (t – t)/(t – t);
E1 = (t – t)/(t – t) = E2R,
где R = G2c2/G1c1 = (t – t)/(t –t).
     Число единиц переноса:
N2 = KF/G2c2;
N1 = KF/G1c1 = N2R.
     При прямотоке
E2 = (1 – exp[? N2(R + 1)])/(R + 1).
     Конечные  температуры теплоносителей определяют по найденным эффективностям:
t = t + E2(t – t);
t = t – E1(t – t).
     Подставим в уравнения имеющиеся значения и получим:
;

;

Е1=R?E2=2?0,37=0,73;
t' = t + E2(t – t)=13+0,37?(75-13)=440С;
t' = t – E1(t – t)=75-0,73?(75-13)=410С. 

     Число единиц переноса.
       Примем, что коэффициент теплопередачи  остается неизменным (K’=750 Вт/(м2
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.