Обоснование выбора конструкции аппарата и материалов

РЕФЕРАТ

 

Пояснительная записка:   с., 7 рис., 3 табл.,

1 приложение, 7 источников.

Графические материалы: технологическая схема установки, сборочный чертёж аппарата, сборочные чертежи узлов – всего 3 листа формата А1.

Тема проекта: « Спроектировать кожухотрубный теплообменник для конденсации паров метанола в составе ректификационной установки ».

Приведены теоретические основы и особенности процесса теплообмена, выполнены технологические, проектные и прочностные расчеты, расчет гидравлического сопротивления, обоснован выбор материалов для изготовления аппарата.

Расчетами на прочность и герметичность показана надёжность работы запроектированного аппарата.

Ключевые слова: АППАРАТ, УСТАНОВКА, МЕТАНОЛ, КОНДЕНСАТОР, ТРУБНЫЙ ПУЧОК, РАСЧЁТ, ОПОРА.

 

СОДЕРЖАНИЕ

Введение                                                                                   5

                                                                          

1. Теоретические основы разрабатываемого процесса.  6

 Обоснование выбора конструкции аппарата и материалов                                                    

2.Технологические и проектные расчеты аппарата        10

     

2.1 Описание технологической схемы установки          10

2.2 Устройство и принцип работы аппарата                 11

2.3 Материальные балансы и технологические

расчеты                                                                13

2.4 Конструктивные расчеты                                                   20

2.5 Тепловые балансы и расчеты                                   24

2.6 Гидравлическое сопротивление аппарата               26

 

3. Прочностные расчеты аппарата                                  29

         

3.1 Расчет толщины стенки аппарата                            29

3.2 Расчет толщины стенки крышки аппарата        32

3.3 Расчет и выбор опоры                                            33

                                                                        

Список литературы                                                               36

 

Приложение   

ВВЕДЕНИЕ

 

Процессы и аппарата, общие для различных отраслей химической технологии, получили название основных процессов и аппаратов. В химической промышленности осуществляются разнообразные процессы, в которых исходные материалы в результате химического взаимодействия, представляют глубокие превращения, сопровождающиеся изменением агрегатного состояния, внутренней структуры и состава веществ. Наряду с химическими реакциями, являющимися основной химико-технологический процессов, последние обычно включают многочисленные физические (в том числе и механические) и физико-химические процессы.

К таким относятся: перемещение жидкостей и твёрдых материалов, изменение и классификация последних, сжатие и транспортирование газов, нагревание и охлаждение веществ, их перемешивание, разделение жидких и газовых неоднородных смесей. При этом способ проведения указанных процессов часто определяет возможность осуществления, эффективность и рентабельность производственного процесса в целом.     

 Теплообменное оборудование составляет основу аппаратного парка большинства химических и нефтехимических производств. Поэтому рациональное проектирование этого типа оборудования и установок в целом с применением современных методов технологических расчётов и расчётов на прочность и надёжность существенно скажется на технико-экономических показателях производства в целом.

Задачей данного курсового проекта является разработка теплообменного аппарата для конденсации паров метанола в составе ректификационной установки.

Теоретические основы разрабатываемого процесса.

Обоснование выбора конструкции аппарата и материалов

Теплообменом называется процесс переноса теплоты происходящий между телами, имеющими различную температуру. При этом теплота переходит самопроизвольно от более нагретого к менее нагретому телу. Теплообмен между телами представляет собой обмен энергией между молекулами, а томами и свободными электронами, в результате, которого интенсивность движения частиц более нагретого тела снижается, а менее нагретого возрастает. В результате передачи теплоты происходит и рассматриваемый в данной работе процесс нагревания.
   Тела, которые участвуют в теплообмене, называются теплоносителями.
Теплообменные процессы могут происходить только при наличии разности температур между теплоносителями, т. е. разность температур - движущая сила процесса теплообмена.
  Немаловажным фактом является также направление движения теплоносителей. От него сильно зависит характер процесса. Существует несколько схем движения потоков теплоносителей. Прямоточная схема — горячий теплоноситель взаимодействует с холодным через стенку, при этом потоки направлены параллельно друг другу и в одном направлении, противоточная - потоки параллельны, но направлены в противоположные стороны, и перекрёстная потоки направлены под углом относительно друг друга.

Расчет теплообменного аппарата включает определение необходимой поверхности тепло пере дачи, выбор типа аппарата и нормализованного варианта конструкции, удовлетворяющих заданным технологическим условиям оптимальным образом. Необходимую поверхность теплопередачи определяют из основного уравнения теплопередачи:

                                                    (1.1)

где:

F – площадь теплообмена , м²;

∆t_ср – средняя температура процесса;

К – коэффициент теплоотдачи;

Q – тепловая нагрузка.
тепловую нагрузку Q в соответствии с заданными технологическими условиями находят по одному из следующих уравнений:
   Если агрегатное состояние теплоносителей не меняется:

                Q = G·С·(t₁- t₂)                                  (1.2)

При конденсации насыщенных паров без охлаждения конденсата:

                  Q = G·г                                            (1.3)

При конденсации перегретых паров с охлаждением конденсата:

                  Q = G·(I₁- с₂t₂)                                 (1.4)

где I — энтальпия перегретого пара
Материалы для изготовления химических аппаратов и машин нужно выбирать в соответствии со спецификой их эксплуатации, учитывая при этом возможное изменение исходных физико-химических свойств материалов под воздействием рабочей среды, температуры и протекающих химико-технологических процессов. При выборе материалов для аппаратуры необходимо руководствоваться отраслевым стандартом ГСТУ 3-17-191-2000.
   Для приобретения полной версии работы перейдите по ссылке.

Определяем запас поверхности по формуле [1]:

Δ=                  (2.23)