Определение параметров экологически чистой вытяжной парогазовой трубы (наружный диаметр трубы - 0,8 м, толщина стенки трубы - 6 мм)

 Министерство образования  и науки  РФ

Новосибирский Государственный Технический Университет

Кафедра технологических процессов и аппаратов

Расчетно-графическая работа

по дисциплине

«Теоретические основы энерго- и ресурсосбережения»

на тему:

«Определение параметров экологически

 чистой вытяжной парогазовой трубы»

Факультет: МТ

Группа: МХ-21

Выполнила: Кузьменко Л.Н.      

Проверил: Крутский Ю.Л.

Новосибирск 2006

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………………………….…3

1.  Исходные данные…………………………………………………………………5

2.  Расчетная часть

2.1.Определение параметров пленки конденсата внутри вытяжной трубы…………………………………………………………………………..…….….6

2.2.  Расчет поверхности теплообмена конденсатора наклонного типа…..….32

2.3.  Определение параметров пленки конденсата внутри вытяжной

трубы после установки конденсатора…………………………………………..….50

Список использованной литературы……………………………………………....74

ВВЕДЕНИЕ

Вытяжные трубы, по которым отводятся парогазовые смеси разных составов газов и концентраций пара, используются на предприятиях химической, целлюлозно-бумажной, пищевой и других отраслей промышленности. Вытяжная труба с парогазовым потоком является непременным элементом любой технологической установки для сжигания бытового мусора. Парогазовые выбросы, как правило, содержат пылевые частицы, щелочную (или кислую) влагу, а также серосодержащие примеси.

В работе анализируются режимы двухфазных потоков, возникающих в вытяжных трубах за счет частичной конденсации пара на стенках металлических вытяжных труб. Исключение выбросов, содержащих пыль, щелочную (или кислую) влагу, а также серосодержащих,  - актуальнейшая задача.

Рассмотрим работу вытяжной трубы, используемой на некоторых предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности.

Сульфатный способ варки целлюлозы ведет к значительным объемам газопылевых выбросов. До 80 % загрязняющих выбросов приходится на содорегенерационный котел (СРК) и его технологический узел – бак-растворитель плава. Процесс растворения плава (солей натрия), температура которого часто превышает 900С, происходит в растворе щелока с температурой 60..70С, сопровождается микро- и макровзрывами.

Для уменьшения мощности тепловых взрывов плав при истечении из летки дробится острым паром и щелоком, струи которого на выходе из «кольцевой гребенки» направлены внутрь кольца.

В результате контакта плава и холодного щелока возникает дополнительное количество пара, содержащего щелочные капли и до 2% пылевых частиц (в основном – карбонат натрия), от 5 до 45 % воздуха, сероводород и сернистый  ангидрид (каждого около ).

Удаление паровоздушных выбросов в атмосферу приводит к потерям химикатов и большого количества тепла, так как их температура колеблется от 85 до 125С. В среднем количество выбросов из растворителя плава составляет 226 на каждую тонну вырабатываемой целлюлозы.

Вытяжные трубы изготавливаются из нержавеющей стали с толщиной стенки 5…6мм, имеют общую высоту 40…60м и выступают над кровлей здания на высоту 5…6м. Такая труба является конденсатором вертикального типа. Интенсивность теплопередачи и толщина пленки в этом конденсаторе практически полностью определяются условиями отвода на внешней поверхности трубы. Условно такой конденсатор можно разделить на две неравные части. Первая относится к малой части трубы, которая выступает над кровлей здания. Охлаждение этой части трубы зависит от погодных условий и колеблется от отвода тепла при естественной конвекции воздуха до пленочного охлаждения в дождливое время года или при выпадении снега.

Нижняя (большая) часть трубы находится под кровлей здания, всегда охлаждается воздухом при смешанной естественной и вынужденной конвекции. Вынужденная конвекция в цехе возникает из-за работы вытяжной и приточной вентиляции.

Процесс движения парогазового потока в трубе происходит за счет самотяги и, следовательно, с большой точностью тепломассообмен в трубе можно считать протекающим при условии Р = соnst. Объемный расход парогазового потока по высоте трубы уменьшается по двум причинам:

·  За счет частичной конденсации пара;

·  За счет охлаждения паровоздушного потока и увеличения плотности воздуха.

Однако расчеты показывают, что в первом приближении изменением этих параметров для нижней части трубы можно пренебречь, так как они не превышают 2% от параметров смеси и на входе в трубу. По мере конденсации пара в трубе парциальное давление пара падает. Могут возникнуть условия, когда температура стенки внутри трубы приблизится к температуре насыщения при данном парциальном давлении.  Процесс конденсации практически прекратится. Определить температуру стенки и температуру насыщения при данном парциальном давлении поможет решение задачи  о теплопередаче для заданных исходных условий. Если на улице сухо и скорость ветра не превышает 10 м/с, то коэффициент теплоотдачи наружная стенка – воздух  изменяется в пределах . Если идет длительный обильный дождь, то коэффициент теплоотдачи может колебаться в диапазоне .

1. Исходные данные: