Автор: Пользователь скрыл имя, 20 Ноября 2012 в 17:19, курсовая работа
Абсорберы – это аппараты, в которых осуществляются абсорбционные процессы. Как и другие процессы массопередачи, абсорбция протекает на границе раздела фаз. Поэтому абсорберы должны иметь развитую поверхность соприкосновения между жидкостью и газом. По способу образования этой поверхности абсорберы можно условно разделить на следующие группы: поверхностные и пленочные, насадочные, барботажные (тарельчатые), распыливающие.
Введение……………………………………………………………….3
1. Технологическая схема………………………………………...5
2. Выбор конструкционного материала………………………….6
3. Инженерный расчет аппарата….………………………………7
4. Определение диаметра абсорбера……………………………..10
5. Расчет высоты колонны и числа тарелок..……………………12
6. Гидравлический расчет…………………………………………16
7. Конструктивный расчет………………………………………...17
8. Расчет теплообменника…………………………………………19
Заключение……………………………………………………………..21
Список литературы…………………………………………………….22
; (5.5)
; (5.6)
м/с;
м/с.
Пересчитываем в другую размерность на среднюю концентрацию ацетона в газе
Уср= (0,09 – 0,01)/ 2 = 0,04;
, (5.7)
где и - молекулярные массы ацетона и газа соответственно.
; (5.8)
Пересчитываем в другую размерность на среднюю концентрацию аммиака в жидкости
; (5.9)
; (5.10)
; (5.11)
5.3 Коэффициент массопередачи
; (5.12)
5.4 Средняя движущая сила
По газовой фазе
, (5.13)
где и определяются из графика равновесной и рабочей линии.
; (5.14)
; (5.15)
; (5.16)
Суммарная поверхность тарелок
Рабочая площадь тарелки
f = φ·0,785d2 = 1 ∙0,785∙0,42 = 0,1256 м2,
где φ = 10% - доля рабочей площади тарелки.
Требуемое число тарелок
n = F/f = 1,95/0,1256 = 15,5 шт.
Принимаем 16 тарелок.
Высота колонны
Н = Нт(n - 1)+Z1+Z2,
где Нт = 0,5 м – расстояние между тарелками;
Z1 = 1,0 м – высота сепарационного пространства;
Z2 = 2,0 м – высота кубового пространства.
Н = 0,35(16 - 1) + 1,0 + 2,0 = 8,25 м.
6 Гидравлический расчет
ΔРс = ζw2ρг/2φ2, (6.1)
где ζ = 1,5 – коэффициент сопротивления тарелки [2];
φ = 0,1 – относительное свободное сечение колонны.
ΔРс = 1,5∙0,672∙0,12 /2∙0,12 = 4,04 Па.
ΔРσ = 4σ/dэ = 4∙0,07/0,005 = 56 Па, (6.2)
где σ = 0,07 Н/м – поверхностное натяжение воды;
dэ = 0,005 м – диаметр отверстий.
ΔРсл = ρж∙g∙h0 = 998,2∙9,8∙0,066 = 645,6 Па. (6.3)
ΔРт = ΔРс+ΔРσ+ΔРсл = 4,04 + 56 + 645,6 = 705,64 Па. (6.4)
ΔР = 705,64 ∙ 16 = 11290,24 Па.
7 Конструктивный расчет
7.1 Основные технические данные колонны
Диаметр аппарата – 400 мм;
Толщина корпуса и днища – 8 мм.
Расстояние между слоями тарелками – 350 мм.
Число тарелок – 16.
7.2 Люк
По ОСТ 26-2005-83 выбираем люк тип 3.
Люк 3-1-600-12-25-1-1 ОСТ 26-2005-83.
7.3 Днище и крышка
Принимаем эллиптические отбортованные днище и крышку по ГОСТ 6533-78.
Днище 400-10 ГОСТ 6533078.
Крышка 400-10 ГОСТ 6533-78.
7.4 Штуцера
7.4.1 Расчет штуцера для подачи газа
Внутренний диаметр трубопровода рассчитываем по формуле
, (7.1)
принимаем скорость газа =20 м/с, тогда
Наружный диаметр с учетом толщины стенок составляет 241 мм. Принимаем стандартный наружный диаметр с запасом 250 мм. Принимаем стандартные стальные штуцера с приваренным фланцем и тонкостенным патрубком по Ост 26-1404-76
Штуцер 250-25-260-В Ст 3 сп 4 -10 ОСТ 2601404-76.
7.4.2 Расчет штуцера для подачи воды
Внутренний диаметр трубопровода рассчитываем по формуле
, (6.2)
принимаем скорость воды =2,5м/с, тогда:
Наружный диаметр с учетом толщины стенок составляет 115 мм. Принимаем стандартный наружный диаметр 150 мм. Принимаем стандартные стальные штуцера с приваренным фланцем и тонкостенным патрубком по Ост 26-1404-76.
Штуцер 150-25-260-В Ст 3 сп 4 -10 ОСТ 2601404-76.
7.5 Фланцы
Выбираем стандартные стальные плоские приварные фланцы для труб и трубной арматуры с соединительным выступом по ГОСТ 12820-80.
Фланец 250-25 ГОСТ 12820-80.
Прокладки для герметизации фланцевых соединений выбираем из паронита по ГОСТ 15180-70
Прокладка А-250-25 ГОСТ 15180-70.
7.6 Опора
Выбираем опору цилиндрическую для стальных сварных колонных аппаратов (тип 3) с кольцевым опорным поясом по ОСТ 26-407-78.
Опора 3-500-63-32-2350 ОСТ 26-407-78.
8 Расчет теплообменника
8.1 Тепловой баланс
Так как содержание ацетона мало, то свойства газа отождествляются со свойствами воздуха: средняя температура
(8.1)
Свойства воздуха при средней температуре [4]:
Принимаем конечную температуру охлаждающей воды . Средняя температура воды
(8.2)
Свойства воды при средней температуре [4]:
Тепловой баланс теплообменника
. (8.3)
Тепловая нагрузка:
. (8.4)
Массовый расход воды
(8.5)
Объёмный расход
(8.6)
(8.7)
Принимаем ориентировочный коэффициент теплопередачи [2].
При τ = 1c ориентировочная поверхность теплообмена [2]
(8.8)
Выбираем кожухотрубчатый теплообменник с характеристиками: поверхность теплообмена F = 31 м2; длина труб 3 м, трубы мм; число ходов nХ = 2; площадь сечения труб STP=1,7∙10-2м2; площадь сечения между перегородками SМ=2.5 10-2м2; в вырезе перегородки S0=1,7∙10-2м2;расположение труб – коридорное, количество труб - 166 [2].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данном курсовом проекте была рассчитана тарельчатая абсорбционная колонна для поглощения ацетона из его смеси с воздухом. Расход газа 0,8 м3/с; концентрация ацетона – 9% об.
Расчёт включал в
себя определение расхода
Диаметр аппарата составляет 0,4 м; количество тарелок – 16, высота аппарата 8,25 м.
Также был выполнен конструктивный расчёт колонны с выбором стандартных деталей: днище, крышка, штуцера и фланцы, опора.
Список литературы
1. Ульянов, Б.А. Процессы
и аппараты химической
2. Дытнерский, Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии: пособие по проектированию / Под редакцией Ю.И. Дытнерского; 2-е изд., перераб. и дополн. М.: Химия, 1991 - 496 с.
3. Рамм, В.А. Абсорбция газов. / В.А. Рамм. М.: Химия, 1976 г. – 655 с.
4. Павлов, К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии/ К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков; Л.: Химия, 1976, 55
Приложение А – График рабочей и равновесной линии