Технические описания и расчеты, Описание принципа действия технологической схемы и проектируемого аппарата - Основы технологического оборудования

Описание принципа действия технологической схемы и проектируемого аппарата

Вода насосом H нагнетается из сети в теплообменник ТС в трубное пространство, где подогревается до температуры 25 ОС. Далее в трубное пространство теплообменника ТВТ, где подогревается до температуры 35 ОС, а затем по трубам в аппарат с мешалкой. Туда же подается кристаллический СаСl2 из бункера Б с дозатором Д. В аппарате происходит перемешивание. Для подогрева в рубашку аппарата подается пар давлением р=0,1 атм. Раствор подогревается до температуры 55 ОС и дальше используется для подогрева воды в теплообменнике ТС и затем отводится в емкость Е2. Конденсат используется для подогрева воды в теплообменнике ТС.

Материальный расчет установки.

Зная производительность аппарата, определим объем раствора в аппарате:

Где G - производительность аппарата, кг/с;

- время растворения, мин (принимаем 15 мин);

Р - плотность раствора СаСl2 в аппарате, кг/м3:

Где х=0,7% - содержание (концентрация) СаСl2 в растворе;

= 2200 кг/м3 - плотность сухого хлорида кальция;

В = 980,75 кг/м3 - плотность воды при tР-ра=55ОС.

Уравнение материального баланса процесса растворения в результате перемешивания:

Где GC - масса сухого СаСl2;

GВ - масса воды;

GР-ра - масса полученного раствора;

ХС=100% - содержание СаСl2 В сухом продукте;

ХР=0,7% - содержание СаСl2 В растворе.

Тогда

GВ=GР-ра-GC (из выше указанного уравнения).

GВ=0,49*984,6-3,4=479,1 кг.

Расчет мощности перемешивания.

Где КN - критерий мощности;

С - плотность среды, кг/м3;

N - число оборотов, сек-1;

DМ - диаметр мешалки, м.

Для определения коэффициента КN Найдем критерий Рейнольдса:

Где С - динамическая вязкость среды, находящаяся из уравнения:

DМ = D/3 = 1000/3 = 333,3 мм;

По ГОСТ 20680-75 из таблицы 1.1 примем dМ = 320 мм;

= 2м/сек, n = (12,5-750) = 620 мин-1 = 10,5 сек-1.

Плотность среды находим из формулы:

Где Ф=1220 кг/м3;

Ж=992 кг/м3;

Динамическая вязкость среды находится из формулы:

Расчет мощности проведем по следующей формуле:

Из таблицы 1.6 по [8]: м=0,56,

KМ=0,185,

Примем аппарат: литая винтовая мешалка с профилем крыловидной формы с эллиптическим днищем, с гладкой приварной рубашкой и четырьмя отражательными перегородками, и отъемной крышкой.

Тепловой расчет установки.

Уравнение теплового баланса:

Где G - массовый расход жидкости, кг/с;

С - средняя удельная теплоемкость жидкости, Дж/кг*К;

С = 4,19*103 Дж/кг*К;

T1, t2 - начальная и конечная температура;

Определим коэффициент теплопередачи К:

Где - коэффициент теплоотдачи от перемешиваемой среды;

Т - коэффициент теплоотдачи от параконденсирующего в гладкой цилиндрической рубашке;

S - толщина стенки;

Ст - коэффициент теплопроводности.

Где аН - коэффициент, определяемый зависимостью:

Где, , , с - соответственно теплопроводность, динамическая вязкость, плотность и удельная теплоемкость.

0,7% р-р СаСl2 = 45 ОС

= 0,641 Вт/кг*К,

= 990 кг/м3,

= 0,603*10-3 Па*с,

С = 4,18*103 Дж/кг*с,

N - мощность перемешивания, Вт;

Д - диаметр аппарата, м.

Следовательно:

Где tт - температура конденсата, оС;

Т, Т, Т - соответственно плотность, динамическая вязкость, теплопроводность конденсата;

RТ - удельная теплота парообразования насыщенного пара, Дж/кг;

TТ = 70 ОС,

RТ = 2333*103 Дж/кг,

Т = 0,4061*10-3 Па*с,

Т = 978 кг/м3,

Т = 7255,2 Вт/м2*К.

Следовательно:

TСр = tТ - t,

Где tТ - температура конденсата, ОС;

T - температура среды, ОС;

T = 0,5*(55+35) = 45 ОС,

TСр = 70 - 45 = 25 ОС.

Из уравнения Q = K*F*tСр Находим

Конструктивный расчет аппарата.

Диаметр аппарата:

Где V - объем аппарата, м34

К - коэффициент, принимаемый конструктивно: К2 = 0,071, К = 1,25;

Принимаем Д = 1000 мм.

Диаметр рубашки аппарата:

Где Д - диаметр аппарата;

- толщина стенки;

S - 30-60 мм.

Принимаем Д = 1100 мм.

Размеры мешалки.

Диаметр мешалки:

Принимаем dМ = 0,320 м.

Диаметр кольцевого диска:

Несущий на себе три лопасти равномерно-расположенных по его окружности

Длина каждой лопасти:

Мешалка расположена на высоте равной hМ = (0,51)*dМ = 320 мм от дна аппарата. В зависимости от мощности перемешивания принимаем привод вертикальный с одной опорой вала (тип II) по МН 5856-66.

Диаметр вала принимаем 40 мм.

Похожие статьи




Технические описания и расчеты, Описание принципа действия технологической схемы и проектируемого аппарата - Основы технологического оборудования

Предыдущая | Следующая