Как найти диаметр штуцера

Диаметры
штуцеров (см. рис.6) рассчитывается по
уравнению (60), при этом допустимые
скорости потоков W_доп
принимаются в соответствии с табл.3.

Плотность
жидких продуктов холодного орошения
ρ_х,
сырья ρ_F
и кубового остатка ρ_R
рассчитывается в зависимости от
температуры и состава:

=

+

, откуда ρ_Х
= 750 кг/м³;

=

, откуда ρ_F
= 800 кг/м³;

=

, откуда ρ_R
= 950 кг/м³.

Плотность
паров, поступающих из кипятильника
колонны ρ_П.R.
, и паров, уходящих с верха колонны ρ_П.D.
, рассчитывается при соответствующих
температурах и давлениях:

ρ_П.R.
=

·

= 0,72 кг/м³;

ρ_П.D.
=

·

= 1,25 кг/м³.

Диаметр
штуцера А для вывода паров из колонны
в дефлегматор:

d_А
=

= 0,37 м.

Принимаем
по ГОСТ 12830-67 d_А
= 400 мм [22, с.218].

Диаметр
штуцера В для ввода холодного орошения:

d_В
=

= 0,043 м.

Принимаем
по ГОСТ 12830-67 d_В
= 50 мм.

Диаметр
штуцера С для ввода сырья:

d_С
=

= 0,05 м.

Принимаем
по ГОСТ 12830-67 d_С
= 50 мм.

Диаметр
штуцера К для вывода кубовой жидкости
в кипятильник колонны:

d_К
=

= 0,1 м.

Принимаем
по ГОСТ 12830-67 d_К
= 100 мм.

Диаметр
штуцера Е для ввода паров из кипятильника
колонны:

d_Е
=

= 0,48 м.

Принимаем
по ГОСТ 12830-67 d_Е
= 500 мм.

8.9. Определение толщины тепловой изоляции колонны

Выбираем
в качестве теплоизоляционного материала
стеклянную вату, для которой коэффициент
теплопроводности λ_из
= 0,05 Вт/(м·К) [7, с.512]. Принимаем температуру
на внутренней поверхности изоляции
равной t_ст1
= 97°С, на наружной поверхности изоляции
t_ст2
= -10,4°С для зимних условий (см. рис.7).
Температуру окружающей среды для зимних
условий принимаем t_ср
= -20°С, для летних условий tʹ_ср
= 18°С. Считаем, что тепловые потери зимой
составляют q_пот
= 100 Вт/м².

Так
как диаметр колонны является достаточно
большим (Д = 1,8 м), для расчета толщины
изоляции можно воспользоваться
соотношением (62) для плоской стенки,
предполагая, что Д_вн/Д_н>0,5.

З
и м н и е у с л о в и я:

Из
левой части уравнения (62) рассчитывается
толщина изоляции:

δ_из
=

=

= 0,054 м.

Коэффициент
теплоотдачи α рассчитывается по уравнению
(65):

α
= 9,74 + 0,07 ·[-10,4 – (-20)] = 10,41 Вт/(м²·К).

Расчетное
значение тепловых потерь q_пот.р.
находится по правой части соотношения
(62):

q_пот.р.
= 10,41·[-10,4 – (-20)] = 99,96 Вт/м².

Так
как q_пот
≈ q_пот.р.
, никаких корректировок в значения ранее
принятых температур вносить не надо.

Проверим
условие применимости уравнения (62),
приняв толщину стенки колонны δ_ст=8мм
(рис. 7):

=

=

>
0,5.

Принимаем
толщину тепловой изоляции равной δ_из
= 0,054 м.

Проверим
температуру наружной поверхности
изоляции tʹ_ст2
для летних условий. Для этого преобразуем
соотношение (62), подставив в него значение
α из уравнения (65):

=
9,74 · (tʹ_ст2
– tʹ_ср)
+ 0,07 · (tʹ_ст2
– tʹ_ср)²;

=
9,74 · (tʹ_ст2
– 18) + 0,07 · (tʹ_ст2
– 18)²
,

откуда
tʹ_ст2
= 25°С.

Такая
температура tʹ_ст2
= 25°С является допустимой.

Тепловые
потери летом составляют величину:

qʹ_пот.р.
=

= 65,4 Вт/м².

8.10. Определение площади поверхности дефлегматора теплопередачи кипятильника и дефлегматора.

К
и п я т и л ь н и к.

Принимаем
коэффициент теплопередачи от греющего
пара к кипящей жидкости К_к
= 1200 Вт/(м²·
К)[7, с.169]. Расчетная площадь поверхности
теплопередачи кипятильника F_кр
определяется по уравнению (66):

F_кр
=

= 102,7 м².

Согласно
ГОСТ 14248-79 принимаем в качестве кипятильника
кожухотрубный испаритель с паровым
пространством, имеющий площадь поверхности
теплообмена F_к
= 120 м²[13,
с.27].

Запас
площади поверхности теплообмена
кипятильника:

·
100 =

·
100 = 14%.

Д
е ф л е г м а т о р.

Расчетная
площадь поверхности теплообмена в
дефлегматоре F_д.р.
складывается из площади поверхности,
необходимой для конденсации паров Fʹ_д
и площади, необходимой для охлаждения
конденсата Fʹʹ_д
(рис.9):

F_д.р.
=

+

;

Рис.9.
Изменение температуры теплоносителей
в дефлегматоре.

Принимаем
коэффициент теплоотдачи в зоне конденсации
паровКʹ_д
= 800 Вт/(м²·К),
а в зоне охлаждения конденсата Кʹʹ_д
= 500 Вт/(м²·К)
[7, с.169].

Тепловой
поток в зоне конденсации паров (см.
тепловой баланс колонны):

Qʹ_д
=

·
1134,74 = 3724,7 кВт.

Тепловой
поток в зоне охлаждения конденсата:

Qʹʹ_д
=

·
2,77· (65,4 – 40) = 230,9 кВт.

П
р о в е р к а:

Q_д
= Qʹ_д
+ Qʹʹ_д
= 3724,8 + 230,9 = 3955,6 кВт.

Температуру
в конце зоны конденсации паров tʹ_д
можно найти из уравнения:

tʹ_д
=

+ 25 =

+ 25 = 25,8ºС.

Средняя
разность температур в зоне конденсации
паров ∆tʹ_ср
и в зоне охлаждения конденсата ∆tʹʹ_ср:

∆tʹ_ср
=

= 33,5ºС;

∆tʹʹ_ср
=

= 25,4ºС.

Расчетная
площадь поверхности теплопередачи
дефлегматора:

F_др
=

+

= 155,2 м².

В
соответствии с ГОСТ 15120-79 принимаем в
качестве дефлегматора одноходовой
кожухотрубный теплообменник с площадью
поверхности теплообмена F_д
= 180 м²[13,
с.25].

Запас
площади поверхности теплообмена
составляет:

·
100 =

·
100 = 14%.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Подборы конструктивных элементов.

Рассчитываем диаметр штуцеров:

D = (7.1)

Чтобы рассчитать диаметр штуцеров, надо рассчитать объем, а для того чтобы найти объем, необходимо рассчитать плотность:

(7.2)

кг/м³

(7.3)

кг/м3

(7.4)

кг/м³

(7.5)

кг/м³

Находим объем исходной смеси:

(7.6)

м³

Находим объем кубового остатка:

(7.7)

м³

Находим объем флегмы:

(7.8)

м³

Находим выхода паров в верхней части колонны:

(7.9)

м³

По формуле 7.1 рассчитываем диаметр штуцеров:

(7.10)

м

(7.11)

м

(7.12)

м

(7.13)

м

D_F = 50 мм

D_W = 100 мм

D_Ф = 50 мм

D_G = 200 м

Перечень используемой литературы

1. Плановский А.М., Рамм В.М., Каган С.З., Процессы и аппараты химической технологии., М., Химия, 1968 г.

2. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А., Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии., Л., Ххимия, 1986 г.

3. Соколов В.Н., Машины и аппараты химических производств., Л., Машиностроение, 1982 г.

4. Лащинский А.А., Толчинский Л.Р., Основы конструирования и расчёты химической аппаратуры ., Машиностроение, 1970 г.

5. Дытнерский Ю.И., Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию ., М., Ххимия, 1991 г.

6. Иоффе И.Л., Проектирование процессов и аппаратов химической технологии, Л., Химия , 1991 г.

Заключение

В ходе выполнения данного курсового проекта были рассчитаны материальный и тепловой балансы. Выполнен конструктивный расчёт проектируемого аппарата, в ходе которого определены основные размеры проектируемой колонны:

Диаметр колонны – 800 мм

Высота колонны -16500 мм

Определены диаметры штуцеров, подобранны стандартные конструктивные элементы.

Вычерчена графическая часть: общий вид аппарата и технологическая схема ректификационной установки.

Как правильно подобрать штуцер.