- •2.5. Содержание и выполнение курсового проекта
- •2.6. Содержание самостоятельной работы студента
- •3. Рекомендуемая литература
- •Статика процессов
- •2. Материальный баланс
- •3. Энергетический /тепловой/ баланс
- •4. Кинетика процессов
- •5. Основной размер аппарата
- •6. Технико-экономический анализ
- •1/ Физическое моделирование
- •2/ Математическое моделирование
- •3/ Элементное моделирование
- •1/ Разделение газовых неоднородных систем
- •2/ Разделение жидких неоднородных систем
- •Часть 4
- •3/ Псевдоожижение
- •4/ Перемешивание
- •1. Перемешивание газов.
- •2. Перемешивание ньютоновских жидкостей.
- •3. Перемешивание неньютоновских жидкостей
- •4. Перемешивание твердых сыпучих материалов.
- •Испытание элементного теплообменника
- •Конденсатор
- •Кипятильник
- •1. Тепловая нагрузка аппарата.
- •2. Средняя разность температур.
- •3. Расчётный коэффициент теплопередачи.
- •Выпаривание
- •Схемы выпаривания
- •Выпаривание
- •Некоторые свойства растворов при выпаривании
- •1. Растворимость.
- •2. Движущая сила и температурные депрессии.
- •3. Теплота растворения.
- •Многократное выпаривание
- •1. Материальный баланс.
- •2. Тепловой баланс.
- •Баланс тепла:
- •3. Полезная разность температур.
- •Распределение полезной разности температур.
- •4. Поверхность теплопередачи.
- •Оптимальное число корпусов выпарной установки.
- •5. Конструкции выпарных аппаратов.
- •Особенности расчёта коэффициента теплопередачи.
- •Перегонка Простая, периодического действия.
- •Непрерывная перегонка.
- •Перегонка с водяным паром.
- •Молекулярная перегонка.
- •Ректификация
- •Материальный баланс
- •Тепловой баланс
- •Уравнения линий рабочих концентраций
- •Оптимальное число флегмы
- •Ректификационные аппараты
- •См. Следующую страницу
- •Расчёт основных размеров колонного аппарата.
- •1. Диаметр колонны.
- •2. Высота колонны.
- •Расчёт тарельчатой ректификационной колонны.
- •Физические свойства компонентов.
- •Расчёты
- •1. Материальный баланс.
- •2. Флегмовое число.
- •3. Высота колонны.
- •4. Диаметр колонны.
- •5. Тепловой баланс.
- •Формы связи влаги с материалом
- •Параметры влажного материала.
- •Конвективная сушка. Параметры влажного воздуха.
- •Диаграмма состояния воздуха.
- •Статика сушки.
- •Материальный баланс.
- •Тепловой баланс. Теоретическая сушилка.
- •Действительная сушилка.
- •Варианты конвективной сушки с представлением на энтальпийной диаграмме.
- •Первый период сушки
- •Второй период сушки
- •1. Прямоток.
- •2. Противоток
- •3. Схема абсорбции с рециркуляцией жидкости.
- •1.Опорная тарелка. 2. Шаровая насадка. 3.Ограничительная тарелка. 4.Оросительное устройство. 5.Брызгоотбойник.
- •Принципиальные схемы экстракции.
- •1. Однократная экстракция для частично растворимых жидкостей.
- •2. Многократная экстракция для частично растворимых жидкостей.
- •Материальный баланс.
- •3. Противоточная экстракция для частично растворимых жидкостей.
- •Адсорбция
- •Краткая история.
- •Адсорбенты.
- •Теории адсорбции.
- •Равновесие в процессе адсорбции.
- •Принципиальные схемы адсорбции
- •Адсорбция с неподвижным зернистым адсорбентом.
- •Частные случаи.
- •Резюме.
- •Адсорбция с псевдоожиженным стационарным слоем адсорбента
- •Адсорбция с движущимся зернистым адсорбентом
- •Расчёт адсорбера.
- •Кристаллизация
- •Методы кристаллизации
- •Статика
- •Кинетика
- •Образование центров кристаллизации.
- •Рост кристаллов.
- •Конструкции кристаллизаторов
- •Расчёт кристаллизаторов.
- •1. Материальный баланс.
- •2. Тепловой баланс.
- •3. Расчёт основных размеров.
- •Содержание
- •Приложения
Кипятильник
Задание.
Рассчитать кипятильник ректификационной колонны для испарения 50 т/ч бензола при атмосферном давлении (концентрацией другого компонента, как и для дефлегматора, пренебрегаем).
Принимаем вертикальный одноходовой кожухотрубный теплообменник, обогреваемый греющим паром. Схема аппарата представлена на рис.97.
Рис.97. Схема вертикального кожухотрубного кипятильника.
1-греющий пар, 2-конденсат водяного пара, 3-бензол, 4-парожидкостная смесь бензола.
Физические свойства теплоносителей.
1. Водяной пар.
Давление принимаем 0.2 МПа, температура конденсации , теплота конденсации .
Свойства конденсата (воды): плотность , теплопроводность , вязкость .
2. Бензол.
Давление 0.1 МПа, температура кипения , теплота парообразования .
Расчёты.
1. Тепловая нагрузка аппарата.
Принимаем потери тепла . Тогда тепло, вносимое греющим паром:
Расход греющего пара
2. Средняя разность температур.
3. Расчётный коэффициент теплопередачи.
Из условия , или :
,
где , ; для бензола .
После несложных алгебраических преобразований (метод Н.И. Гельперина) получаем равенство:
Обозначим: а = , в =
Принимаем Н=2 м, мм, материал – углеродистая сталь ( ). Рассчитываем:
; ; .
Принимаем несколько значений ''К'' и расчёты величин ''а'' и ''в'' сводим в таблицу 5.
Таблица 5. Значения расчётных величин ''а'' и ''в''.
Величины |
Коэффициент теплопередачи |
|
К=1000 |
К=2000 |
|
''а'' |
0.881 |
0.7 |
''в'' |
1.02 |
1.488 |
Данные таблицы 5 переносятся на график, представленный на рис.98.
Рис.98. Зависимость величин ''а'' и ''в'' от коэффициента теплопередачи.
Из графика, когда ''а''=''в'', определяется .
4. Поверхность теплопередачи.
По каталогу (Теплотехнический справочник, т.2, с.539) принимаем теплообменник:
F=161 м2,
Н=2 м,
число трубок =703,
D=1400 мм,
мм.
Выпаривание
Сущность выпаривания заключается в доведении раствора твердого нелетучего вещества до температуры кипения, в переводе части растворителя в парообразное состояние и отводе полученного пара от оставшегося сконцентрированного раствора.
Более кратко: концентрирование растворов твердых нелетучих веществ при температуре кипения растворов.
Выпаривание - тепловой процесс, осуществляемый путем подвода тепловой энергии.
Источники тепловой энергии (горячие теплоносители):
1. Газовый обогрев,
а) непосредственный (погружные горелки),
б) через стенку (рекуперативный).
2. Обогрев ВОТ (высокотемпературные органические теплоносители), например, дифенильной смесью /до 400 °С/.
3. Водяным паром, который носит название греющего или первичного.
Пар, которой образуется при выпаривании кипящего раствора, носит название "вторичный".
Если вторичный пар используется для нужд вне выпарной установки, то он называется "экстра-паром".
Выпаривание очень широко применяется в пищевой промышленности, например, производство сахара, поваренной соли, соды и др.
Научный анализ процессов выпаривания был выполнен впервые в 1915 г. проф. Иваном Александровичем Тищенко в монографии "Современные выпарные аппараты и их расчет". Разработанный им метод расчета получил название - метод Тищенко. В настоящее время существует примерно 15 методов расчета выпарных установок, которые развивают и дополняют метод Тищенко.