Расчет барабанного вакуум-фильтра непрерывного действия

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«ХАРЬКОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ»

               Кафедра Общей химической технологии, процессов и аппаратов

               Дисциплина Процессы и аппараты химических производств

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Тема проекта:

РАСЧЕТ БАРАБАННОГО ВАКУУМ-ФИЛЬТРА НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ

Проектировал студент ___________________группа _______

Руководитель проекта ____________________

Проект защищен с оценкой _______________

                             «____»___________200__г.

Харьков 200__

РЕФЕРАТ

Пояснительная записка ___стр., ___ рис.,___ табл.,___ прил., ___ ист.

Объектом разработки является трехкорпусная выпарная установка непрерывного действия для концентрирования раствора углекислого натрия.

Цель работы – проектирование многокорпусной выпарной установки непрерывного действия для концентрирования раствора хлористого натрия.

В результате работы выполнен расчет материальных потоков, тепловые расчеты, определены основные размеры выпарного аппарата, произведен расчет и выбор вспомогательного оборудования, входящего в технологическую схему установки.

Разработаны чертеж конструкции выпарного аппарата и принципиальная технологическая схема установки.

Определены нормы технологического режима, при которых обеспечиваются устойчивая работа установки.

ВЫПАРИВАНИЕ, ВЫПАРНОЙ АППАРАТ, РАСТВОР, ГРЕЮЩИЙ ПАР, ДЕПРЕССИЯ, ПОЛЕЗНАЯ РАЗНОСТЬ ТЕМПЕРАТУР.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение................................................................................................ 2

1 Технологическая схема ректификационной установки.................... 3

2 Расчет ректификационной колонны.................................................. 6

2.1 Материальный баланс процесса................................................... 6

2.2 Определение рабочего флегмового числа................................... 8

2.3 Расчет диаметра колонны............................................................. 9

2.4 Расчет высоты насадки............................................................... 15

2.5Расчет гидравлического сопротивления насадки....................... 22

3 Расчет дефлегматора........................................................................ 25

3.1 Тепловой баланс дефлегматора................................................. 25

3.2 Расчет коэффициента теплопередачи........................................ 26

3.3 Расчет поверхности теплообмена.............................................. 28

………………………………………………………………………..

6 Расчет емкостей................................................................................ 35

7 Выбор конденсатоотводчиков......................................................... 38

Заключение.......................................................................................... 39

Список источников информации........................................................ 40

Приложение А Программа расчета коэффициентов теплопередачи 41

Приложение Б Диаграмма процесса ректификации........................... 42

2

ВВЕДЕНИЕ

По своей физической сущности сушка является сложным термодиффузионным процессом, в результате которого из твердых сыпучих или пастообразных материалов влага испаряется и переходит в окружающую среду. Удаление влаги в процессе сушки сводится к перемещению тепла и вещества (влаги) внутри материала и их переносу с поверхности материала в окружающую среду. Таким образом, процесс сушки является сочетанием связанных друг с другом процессов тепло- и массообмена (влагообмена).

В химической промышленности применяются различные способы сушки, однако наибольшее распространение получила конвективная сушка, при которой высушиваемый материал непосредственно контактирует с сушильным агентом, в качестве которого обычно используют нагретый воздух или топочные газы, как правило, в смеси с воздухом.

В настоящем проекте выполнен расчет барабанной сушильной установки для высушивания хлористого натрия.

6

2 ПОВЕРХНОСТЬ НАГРЕВА ВЫПАРНЫХ АППАРАТОВ

2.1 Общие положения

Технологический расчет выпарных аппаратов заключается в определении поверхности теплопередачи и, следовательно, основных его размеров. Поверхность теплопередачи выпарного аппарата определяют по уравнению:

                                            ,                                              (2.1)

где      – поверхность теплопередачи аппарата, м²;

 – тепловая нагрузка аппарата, Вт;

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

 – полезная разность температур, К.

Для определения всех величин, входящих в формулу (1.1) необходимо знать распределение по корпусам выпариваемой воды, концентрации раствора и их температуры кипения. Первоначально определим эти величины из материального баланса с последующим уточнением в процессе расчета установки.

2.2 Расчет концентраций раствора в аппаратах

Определяем производительность установки по выпаренной воде:

                                       ,                                         (2.2)

где    – производительность по выпаренной воде, кг/с;

 – производительность по исходному раствору, кг/с;

         – начальная и конечная концентрация раствора, соответственно, масс. доли.

                              

На основании практических данных примем следующее соотношение количеств выпариваемой воды по корпусам установки:

7

                                   ,                                     (2.3)

где индекс 1, 2, 3 – номер корпуса установки, а .

Тогда:

                           

                             

                             

Проверка баланса по выпаренной воде:

                      

Расчет концентрации раствора по корпусам производим по формуле:

                                          ,                                           (2.4)

где      –концентрация раствора, масс.доли;

 – производительность по раствору, кг/с;

 – производительность по выпаренной воде, кг/с;

индексы: н – начальный;  – номер корпуса установки.

Данные расчетов материальных потоков представлены на схеме установки, рис.2.1:

Рис. 2.1 – К расчету материальных потоков выпарной установки.

8

Температура кипения раствора в -ом корпусе  определяется как сумма температур греющего пара последующего корпуса  и температурных потерь (депрессий) по формуле:

……………………………………………………………………….

……………………………………………………………………….

Таблица 2.4 – Параметры раствора и паров по корпусам

Параметр	Корпус
	1	2	3
Производительность по выпаренной воде, кг/с	0,35	0,39	0,42
Концентрация раствора, %	5	9	24
Давление греющего пара, МПа	0,5	0,34	0,18
Температура греющего пара, ºС	151,1	137,9	116,3
Температурные потери, ºС	2,78	5,04	17,1

………………………………………………………………………….

17

3 РАСЧЕТ БАРОМЕТРИЧЕСКОГО КОНДЕНСАТОРА

Для создания вакуума в выпарных аппаратах и установках применяют конденсаторы смешения с барометрической трубой. В качестве охлаждающего агента используют воду, которая смешивается с паром