Конструктивный расчёт выпарного аппарата

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2

Этот этап выполнения включает определение числа кипятильных труб, их размещение на трубной решетке, расчёт парового пространства и определение диаметров штуцеров.

2.5.1Число кипятильных труб греющей камеры определяют из уравнения

где F- поверхность теплообмена греющей камеры, м²;

H-высота кипятильных труб, м, которая была выбрана в п.2.2

Для расчёта обычно принимают d=d_вн, м, т.е. диаметр с той стороны, где термическое сопротивление больше. Согласно принятому раннее d_вн=34мм

При размещении труб на трубной решетке необходимо обеспечить максимальную компактность, плотность и прочность решетки и сборки трубного пучка. Наиболее удовлетворяет эти требованиям разметка труб по периметрам правильных шестиугольников.

Из /1/ выбирают ближайшее число труб n и уточняют H.

n= 169 труб

2.5.2Диаметр греющей камеры D_к, м, выпарных аппаратов центральной циркуляционной трубой рассчитывают по уравнению

Окончательно выбирают больший ближайший размер D_киз ряда диаметров обечаек ГОСТ 11987-86.

D_к=1000мм.

2.5.3Размеры сепаратора выпарного аппарата определяют из условий возможно полного определения вторичного пара от капель выпариваемого раствора. Это исключает безвозвратные потери самого раствора, загрязнение обогреваемых им поверхностей греющих камер аппаратов в многокорпусных выпариваемых установках, а также обуславливает возможность использования конденсата вторичного пара для питания паровых котлов.

Важным показателем работы выпарных аппаратов являются скорость витания капли _в, м/с и скорость пара _п, м/с. Если скорость пара больше скорости витания капли, то капля движется вверх и уносится из аппарата. Поэтому для нормальной работы установки необходимо, чтобы соблюдалось условие _в> _п.

Исходя из конструктивных соображений и удобств компоновки отдельных узлов аппарата, диаметр сепаратора обычно принимают равным:

D_c=(1 D_к

D_c=1, 2*1=1, 2 м

Скорость витания капель _в, м/с, определяют по уравнению

_в=5, 45 =5, 45 = 6, 5 м/с

где d_к- средний диаметр капель, выделяемых в сепараторе, м;

значение d_кпринимают в пределах 0, 0003 0, 001м;

p’, p’’-соответственно плотность жидкости и пара, кн/м³, определяют поP₁ /1/.

p’=1051 кг/м³; p’’=0, 3087 кг/м³;

Скорость пара _п, м/с, в паровом пространстве определяют из уравнения расхода:

- количество вторичного пара, м³/с;

f площадь поперечного сечения, м²;

D_c – диаметр сепаратора, м.

Объём сепаратора V_c, определяют в зависимости от количества испаряющей воды W, кг/с, с учётом величины допустимого напряжения парового пространства А, м³/(м³*с). При выпариваний спокойно кипящих растворов А=1, 2 2, 0 м³/(м³*с). При выпаривании пенящихся растворов обычно применяют различные пеногасящие вещества. Тогда

Зная объём сепаратора и его диаметр, находят высоту H_c, м,

Учитываем, что аппарат снабжен брызгоуловителем, принимаем A = 1, 5 м.

Практически в современных аппаратах для непенящихся жидкостей высоту сепаратора принимают не менее 1, 5 м.

2.5.4Диаметры патрубков (штуцеров) d_вн, м, для ввода греющего пара, начального раствора, вывода конденсата греющего пара, упаренного раствора и вторичного пара определяют из уравнения расхода

где G – расход соответствующего потока жидкости или пара, проходящего через патрубок, кг/с;

p – плотность, кг/м³;

– скорость движения потока через патрубок, м/с.

Для ввода начального пара:

Для ввода начального раствора:

Для вывода конденсата греющего пара:

Для вывода вторичного пара:

Рекомендуется принимать в следующих пределах: для пара от 20 до 50 м/с; для конденсата от 0, 3 до 0, 5 м/с; для растворов от 0, 5 до 1, 5 м/с.

Значения полученных диаметров стандартизируются по d_н в соответствии с ГОСТом 9941 – 81.

2.5.5Определение толщины тепловой изоляции. Тепловая изоляция наружной поверхности выпарных аппаратов предназначена для уменьшения потерь теплоты в окружающую среду и предотвращения ожогов обслуживающего персонала. Обычно допустимая температура наружной поверхности изоляции t_изпринимается от 40 до 50 .

Толщину изоляционного слоя _из, м, определяют из уравнения:

где – коэффициент теплопроводности изоляционного материла, Вт/(м*К);

для асбеста =0, 15 Вт/(м*К),

– коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляции в окружающую среду, Вт/(м²*К):

Вт/(м²*К)

– коэффициент теплопередачи от пара через изоляцию в окружающую среду, Вт/(м²*К).

Температуру воздуха в помещении принимают равной =20 .

Температуру среды в выпарном аппарате принимают равной температуре греющего пара = .

Рассчитывают толщину изоляционного слоя

2.5.6.Объёмом настоящего проекта не предусматривается расчёт толщины стенок элементов выпарного аппарата. Обычно в пищевой промышленности все элементы выпарных аппаратов, соприкасающиеся с продуктом, выполняются из нержавеющей стали 1X18H10Tпо ГОСТ 5632-72.

Рекомендуется принимать следующую толщину стенок мм: корпуса греющей камеры и сепаратора от 5 до 6 мм, крышек и днищ от 4 до 5 мм, трубной решетки от 20 до 30 мм, патрубков от 3 до 5 мм, циркуляционных труб от 4 до 6 мм.

Вопросы стандартизации

1.ОН 12-45-82 Трубы из углеродистой и высоколегированной стали для химического и компрессорного машиностроения. Сортамент. Отраслевая нормаль. М., НИИхиммаш. 1982

2. ОН-26-01-1-83 Сосуды и аппараты стальные сварные. Узлы и детали. Люки. Типы, конструкция и основные размеры. Отраслевая нормаль. Пенза, ВНИИТхиммаш, 1983.

3.ОН 26-01-17-86, ОН 26-02-14-86 Сосуды и аппараты. Нормы расчёта и конструирование фланцевых соединений. Отраслевая нормаль. М., Минхимнефтемах, 1986.

4. ОН 26-02-7-85 Теплообменники кожухотрубчатые сU-образными трубами. Основные параметрыи размеры. Отраслевая нормаль. М., ГИПРОнефтемаш, 1985

5. РТМ 54-80 Справочник по свойствам черных металлов, применяемых в оборудовании нефтеперерабатывающих заводов. Руководящий технический материал. М., ГИПРОнефтемаш, 1988

6. ОН 26-01-71-88 Сварка в химическом машиностроении. Отраслевая нормаль. М., НИИ химмаш, 1988.

7.НИМ 4-287-69 Окна смотровые. Основные размеры.

8.ОСТ 26-829-73- ОСТ 26-843-73 Фланцевые соединения арматуры трубопроводов. Минхимнефтемаш. М., 1973.

9.ОСТ 26-426-79 Фланцы для аппаратов стальные плоские приварные. Основные размеры.

10. ОСТ26-01-341-80 Окна смотровые стальных сосудов и аппаратов. Основные размеры.

11.ОСТ 26-2002-77 Люк с плоской крышкой. Основные размеры.

12.ГОСТ 9941-81 Трубы из нержавеющей стали, условные обозначения. Труба 50*2-12Ч18Р10Т ГОСТ 8041-81.

13.ГОСТ 9617-81 Обечайки стальные цилиндрические. Основные размеры.

14.ГОСТ 12.2.003-91 Оборудование производственное. Общие требования безопасности.

Техника безопасности

Общие требования безопасности производственного оборудования отвечают ГОСТу 12.2003-91 «Оборудование производственное», который является основой для установления требований безопасности и технических условиях, эксплуатационных и других конструкторских документах на производственное оборудование, конкретных групп, видов, моделей.

Основные положения:

1.Производственное оборудование должно быть безопасно при монтаже, эксплуатации и ремонте как отдельно, так и в составе комплексов и технологических схем, а так же при транспортировке и хранении. Оно должно быть пожаровзрывобезопасным.

2.Все виды производственного оборудования должны охранять окружающую среду от загрязнения выбросами вредных веществ выше установленных норм.

3.Непременным условием является обеспечение надежности, а так же исключение опасности при эксплуатации в пределах, установленных результате воздействия влажности, солнечной радиации, механических колебаний, перепадов давлений и температур, агрессивных веществ, ветровых нагрузок, обледенения.

4.Материалы принимаемые в конструкции производственного оборудования, не должны быть опасными и вредными. Не допускается использование веществ и материалов, не прошедших проверки на пожаробезопасность.

5.Конструкции технологического оборудования, имеющие газо-, паро-, пневмо-, гидро-, и другие системы, выполняются в соответствии с требованиями безопасности для этих систем.

6.Конструкции оборудования должны исключать возможность случайного соприкосновения с работающими и горячими частями.

7.Выделение оборудованием тепла в производственных помещениях не должно превышать предельно допустимых концентраций в рабочей зоне.

8.Конструкция оборудования должна предусматривать защиту поражения электрическим током, включая случай ошибочных действий обслуживающего персонала.

9.Конструкция оборудования должна обеспечивать снижение до регламентируемых уровней шума вибраций

10.Для обеспечения безопасности основного оборудования при его эксплуатации дополнительно предусматривают защитные устройства.

Для защиты от действия опасных факторов принимают коллективные и индивидуальные средства защиты, которые можно разделить на четыре группы:

1)оградительные

2)предохранительная

3)сигнализационные устройства

4)дистанционное управление.

Заключение

В результате расчета выпарного аппарата определили поверхность теплообмена F и расхода греющего пара D. Кроме того, произвели расчет тепловой изоляции и конструктивный расчет аппарата, в результате которого определили число теплообменных труб, размеры греющей камеры и сепаратора, а так же размеры патрубков для подачи исходной смеси, греющего пара и отвода упаренного раствора, вторичного пара и конденсата. Спроектировали один выпарной аппарат (первый корпус), входящий в состав выпарной установки.

Список используемой литературы

1. Алексеев Н.Н. Методические указания и задания к контрольным работам по курсу «Процессы и аппараты пищевых производств для студентов всех форм обучения». – Краснодар, КПИ, 1984. – 140 с.

2. Мамин В.Н. Методические указания к курсовому проекту. Проект выпарного аппарата. – Краснодар: КубГТУ, 2003. – 23 с.

3. Вальдман В.А. Методические указания к расчетному практикуму и курсовому проектированию. Теплофизические характеристики пищевых продуктов, материалов и теплоносителей в пищевых производствах.-Краснодар: изд. КубГТУ, 2000. – 33 с.

4. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии.- М.: Химия, изд. 9-е испр., 1973.- 750 с.

⇐ Предыдущая 12