Проектирование ректификационной установки для разделения бинарной бензол - уксусная кислота, производительностью по дистилляту 200 кг/ч

t_вкон=30 °С – конечная температура воды

 

Определим среднюю движущую силу процесса:

 

Δt_Б=t_w-t_вкон=117.576-30=87.576°С

Δt_М=t_1кон-t_внач=20-15=5 °С

   

Теплоёмкость, вязкость и теплопроводность воды при средней температуре:

Средняя температура кубовой жидкости:

t_1ср=t_вср+ Δt_ср=22.5+28.842=51.342°С

Определим теплоемкость, вязкость и  теплопроводность кубового остатка  при t_1ср:

 

 

 

Тепловой баланс кубового холодильника:

 

Расход охлаждающей воды:

 

Поверхность теплообмена:

 

Ориентировочный коэффициент теплопередачи  в холодильнике К_ор=500Вт/(м^2.К)

 

Рассмотрим теплообменник «труба в трубе» со следующими характеристиками:

 

Диаметр кожуховой трубы-

Диаметр теплообменной  трубы-

_{Кубовая жидкость подаётся во внутреннюю трубу, вода – в кольцевое  пространство.}

 

Критерий Рейнольдса для кубовой жидкости:   

            

 

Критерий Рейнольдса для воды:   

 

Коэффициент теплоотдачи  для кубовой жидкости

Так как критерий Рейнольдса выше 10000, то критерий Нуссельта будет выражаться по следующей формуле:

Критерий Прандтля для смеси  при  средней температуре 51.342°С:

Примем температуру горячей  стенки t_ст1= 39°С:

Критерий Прандтля при температуре  горячей стенки:

 

 

 

_{Критерий Нуссельта  для кубовой жидкости:}

 

Коэффициент теплоотдачи от кубовой  жидкости:

 

_{Тепловой поток  со стороны кубового остатка:}

 

Коэффициент теплоотдачи  для воды:

Так как критерий Рейнольдса выше 10000, то критерий Нуссельта будет выражаться по следующей формуле:

 Термическое сопротивление  стенок труб:

В качестве хладагента используем воду среднего качества со средним значением тепловой проводимости загрязнений стенок , а тепловая проводимость загрязнений стенок органическими жидкостями . В качестве материала труб выберем сталь с коэффициентом теплопроводности 

Температура холодной стенки:

Критерий Прандтля для воды при 22.5°С:

Критерий Прандтля для воды при  температуре холодной стенки:

 

_{Критерий Нуссельта  для воды:}

Коэффициент теплоотдачи от стенки к воде:

 

_{Тепловой поток  со стороны воды:}

 Сопоставим q1и q2:

 

Так как условие не выполняется то примем температуру стенки 35.512 С°:

Пересчет для кубовой жидкости:

_{Критерий Нуссельта  для кубовой жидкости:}

 

Коэффициент теплоотдачи от кубовой  жидкости:

 

_{Тепловой поток  со стороны кубового остатка:}

_{Пересчет для  воды:}

_{Критерий Нуссельта  для воды:}

Коэффициент теплоотдачи от стенки к воде:

 

_{Тепловой поток  со стороны воды:}

 Сопоставим q1и q2:

 

Условие выполняется!!!

Коэффициент теплопередачи:

Расчётная площадь поверхности  теплопередачи:

Получаем следующую характеристику теплообменника:

Диаметр кожуховой трубы-

Диаметр теплообменной  трубы-

_{Длина теплообменной трубы  – 6 м}

_{Площадь теплообмена по одной  трубе – 0.890м²}

_{Число труб -12}

_{Площадь теплообмена-10.68м²}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

   В курсовом проекте  была выполнена проектная разработка  основной аппаратуры ректификационной  установки с технологическим,  тепловым и гидравлическим расчётом  теплообменных аппаратов и ректификационной  колонны. В результате технологического  расчёта ректификационной колонны  были определены её основные  параметры – диаметр и высота,  а также основные параметры  массообменного процесса в колонне. 

   Был выполнен приближённый  расчет теплообменных аппаратов,  входящих в установку с определением  ориентировочной поверхности теплообмена  этих аппаратов. Для холодильника  кубовой жидкости был выполнен  полный расчёт коэффициента теплопередачи  и определена точная площадь  поверхности теплообмена. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы.

 

1.   Павлов К.Ф., Романков П.Т., Носков А.А. “Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. -Л.: Химия,1987.

 

2.  “Основные процессы  и аппараты химической технологии”.  Пособие по проектированию под  ред. Ю.И. Дытнерского. – М.: Химия,1987.

 

3.   Волжинский А. И., Марков А.В. Ректификация: колонные аппараты с клапанными тарелками: Метод. указания. – СПБ., СПбГТИ (ТУ), 2006. -34 с

 

4.   Волжинский А. И., Константинов В.А. Ректификация. Справочные данные по равновесию пар - жидкость: Метод. указания. – СПБ., СПбГТИ (ТУ), 2002. -20 с

 

5. Волжинский А. И., Флисюк О. М. Определение средних физических величин потоков пара и жидкости: Метод. указания. – СПБ., СПбГТИ (ТУ), 2002. -8 с

Санкт-Петербург

2011 год