Проект отделения молекулярной сушки пасты нистатина с разработкой процесса самозамораживания продукта, страница 16

Водород, выделяющийся в электролизерах, насыщен парами воды и может содержать щелочной туман и воздух в результате подсоса его через неплотности электролизеров и коммуникаций. В водород иногда могут попадать следы хлора, если имеются повреждения диафрагмы и нарушения вакуумметрического давления в коллекторах хлора и водорода.

Объемная доля Н₂ должна быть не менее 97,5 % , объемная доля О₂ - не более 0,5 %, объемная доля Сl₂ - отсутствие.

С целью уменьшения влагосодержания водород подвергается охлаждению в кожухотрубном теплообменнике производственной водой.

Потребителям водород транспортируется компрессорами фирмы "Кархула" типа НЭШХ-10 объемной производительностью 3150 м³/ч при нормальных условиях. При отсутствии потребителей водород выбрасывается через "свечи" в атмосферу.

2.4. Расчет химико – технологических процессов и оборудования

2.4.1. Расчет и выбор теплообменников

1.  Исходные данные

t_1н=94                    начальная температура хлоргаза, °C;

t_2н=60                    конечная температура хлоргаза, °C;

V₁=18386,7           объемный расход хлоргаза, м³/ч, или 5,1 м³/с;

C₁'=3,36                объемная теплоемкость хлоргаза, кДж/м³·к;

С₁=0,46                 массовая теплоемкость хлоргаза, кДж/кг·к;

  массовый расход влаги, кг/ч;

M₁=0,016·10^-3       динамический коэффициент вязкости хлоргаза, Па·с;

t_2н=15                    начальная температура рассола, °C;

t_2к=45                              конечная температура рассола, °C;

ρ₂=1052                 плотность рассола, кг/м³;

M₂=1,07·10^-3         динамический коэффициент вязкости рассола, Па·с;

С₂=3,777               массовая теплоемкость рассола, кДж/кг·к;

λ₂=0,578                коэффициент теплопроводности рассола, Вт/м·к.

2.  Определим плотность хлоргаза:

,                                                     (2.23)

,                                    (2.24)

,                                     (2.25)

                                                               

18386,7м³ хлоргаза                  15015м³ влаги

100                                             х

х = 81 объемных долей

Распределение объемных долей в смеси:

Определим плотность смеси:

.                          (2.26)

3.  Определим массовый расход хлоргаза:

.                                    (2.27)

4.  Определение тепловой нагрузки:

Q=· C₁'·(t_1н- t_1к)=5,1·3360·(94-60)=582624 Вт.                     (2.28)

5.  Определение массового расхода рассола:

.                             (2.29)

6.  Определение средней движущей силы процесса:

                        ,

 °C.                             (2.30)

7.  Выбираем

D_кожуха=1200 мм;

d_труб=252 ; ;

n-количество труб,

z-число ходов;

F=340 м²;

S_мтр=0,179 м²

8.  Определим скорость движения хлора в трубопроводе:

.               (2.31)

9.  Уточненный расчет:

,            (2.32)

,                                                                              (2.33)

,                                                                          (2.34)

для двухатомных газов .

,                                                      (2.35)

,                                                                          (2.36)

,                                                                                    (2.37)

.                                                             (2.38)

Примем термические сопротивления: со стороны хлоргаза , со стороны рассола .

Теплопроводность нержавеющей стали .

Сумма термических сопротивлений стенки и загрязнений:

.                   (2.39)

Коэффициент теплопередачи составит:

.                              (2.40)

Требуемая поверхность составит:

.                                             (2.41)

Выбираем теплообменник:

D_кожуха=1200 мм;

d_труб=252 мм;

число ходов: z=1;

число труб: n=1083;

поверхность теплообмена: F=340 м²;

длина труб: L=4 м;

Выбираем фланец стальной, плоский, приварной d=1200 мм, ГОСТ 28759.2-90, P = 0,3 МПа.

Выбираем фланцы для труб, стальные, плоские, приварные d=300 мм

 ГОСТ 12820-80.