Реферат Курсовая Конспект
Конструктивные расчеты основного аппарата. - раздел Химия, Введение В Данном Разделе Производится Расчет Теплообменника, Служащего Для Подогрева ...
|
В данном разделе производится расчет теплообменника, служащего для подогрева свежей газовой смеси, поступающей на синтез аммиака. Он располагается между второй и третьей катализаторной полкой.
Примем количество трубок равное 400, наружный диаметр 19 мм, толщину 2 мм (реальные размеры теплообменника, заказанного для производства).
Производительность колонны равна 1600 т./сут. или
1600*103/(17*22,4*4,91) = 800 нм3/ч.
По межтрубному пространству проходит газ, идущий со второй полки,
а по трубам свежий газ.
Рассчитаем критерий Рейнольдса по формуле: Re = u*d/ν,
где u – линейная скорость газа, м/с;
d – внешний диаметр трубок, м
ν – коэффициент вязкости, кг/(м*с).
u = V/F,
Где V – объемный расход газа, м3/с;
F – площадь проходного сечения, м2.
Fм/т = π/4 * (DН2 – Dвн2) – π/4 * dн2 * hт
Fм/т = 3.14/4 * (0.782 – 0.332) – 3.14/4 * 0.0192*400 = 0.28 м2
Fт = π/4 * dвн2 * 400
Fт = 3,14/4*(0,019-0,002*2)2 * 400 = 0,069 м2
Расчет средней температуры нагрева свежего газа и охлаждения газа после второй полки в теплообменнике.
Рис 3.3. Зависимость температуры от длины теплообменника.
tср.т. = 240/ln(370/130) = 229.45 оС
tср.м/т. = 70/ln(440/370) = 403.99 оС
Рассчитаем фактор нормальных условий.
fну.т = 25*273/(0,1*(273+229,45)) = 135,1
fну.м/т = 25*273/(0,1*(273+403,99)) = 100,8
Рассчитаем мольные объемы.
Vм/т = 22,4/100,8 = 0,222 м3/кмоль
Vт = 22,4/135,1 = 0,1658 м3/кмоль
Вязкость μ т = 2265*10-8Па*с
μ м/т = 2965*10-8Па*с
Рассчитаем скорости движения газов:
υт = 3,98*0,1658 = 0,66 м3/с
υм/т = 9,13*0,222 = 2,03 м3/с
Рассчитаем линейные скорости газов.
uт = 0,66/0,069 = 9,56 м/с
uм/т = 2,03/0,28 = 7,25 м/с
Рассчитаем
νт = μ т / ρт
ρт = fну.т / 22,4 * ∑Mi * Ni ,
где ∑Mi * Ni – средняя молярная масса смеси.
ρт = 100,8/22,4*10,779 = 48,5 кг/м3
ρм/т = 135,1/22,4*11,662 = 70,3 кг/м3
νт = 2265*10-8 / 48,5 = 0,047*10-5
νм/т = 2965*10-8 / 70,3 = 0,042*10-5
Рассчитаем критерий Рейнольдса.
Reт = 9,56*0,016/(0,047*10-5) = 3,25*105
Reм/т = 7,25*0,019/(4,2*10-7) = 3,3*105
Рассчитаем критерий Прандтля.
Pr = cν/λ,
где Ср – удельная теплоемкость, Дж/м3*К;
Срм/т = 193*103Дж/(м3*К)
Срт = 139,1*103 Дж/(м3*К)
λ – коэффициент теплопроводности, Вт/(м*К).
λт = 0,1358 Вт/(м*К).
λм/т = 0,1828 Вт/(м*К).
Prт = 139,1*103 * 0,047*10-5 / 0,1358 = 0,44
Prм/т = 193*103*0,042*10-5/0,1828 = 0,48
Рассчитаем критерий Нуссельта [11].
Nu = 0.037*Re0.75 * Pr0.4 – для трубного пространства
Nuм/т = 0,4*εφ*Re0.6*Pr0.36 – для межтрубного(φ = 30,=>ε = 0,67)
Nuт = 0,037*(3,25*105)0,75 * 0,440,4 = 362,65
Nuм/т =0.4*0,67*(3,3*105)0,6*0,480,4 = 409,01
Рассчитаем коэффициент теплопередачи.
α = Nu*λ/d
αт = 362,65*0,1358/0,016 = 3078,05
αм/т = 409,01*0,1828/52,5 = 3845,46
k = 1/(1/ αт + δ/λ + 1/ αм/т)
k = 1/(1/3078.05+0.00211/17.5+1/3845) = 1417 Вт/(м2*K)
Рассчитаем количество передаваемого тепла в данном теплообменнике..
ΔQ = (440 – 370) * ∑Cpi*ni
ΔQ = (440-370)* 1317.26*103 = 20490709 Дж/с
ΔQ = Kт*F*Δt
Рассчитаем среднюю температуру:
Δt = (240+70)/ln(240/70) = 137 оС
Тогда необходимая площадь теплообмена будет равна:
F = ΔQ / (Kт*Δt)
F = 20490709/(1417*137) = 105.5 м2
Рассчитаем длину труб:
L = F/(π*dн*nтр)
L = 105.5/(3.14*0.019*400) = 4.4 м.
Из длины труб видно, что теплообменник рассчитан правильно, он удовлетворяет условиям ведения процесса и конструкции колонны синтеза аммиака.
4 АНАЛИТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ | ||||||||
Таблица 4.1 | ||||||||
Hаименование стадий процесса,место отбора проб | Контролируе-мый параметр | Нормы и технические показатели | Метод испытания и средство контроля | |||||
Q-612 Трубопровод танковых газов,выходящих из сепаратора танковых газов 614 | Объёмная доля | Титриметрически, шифр МВИ | ||||||
NH3 | не более 6,4% | О-А1,2-09-99-А-11, δ =±11% | ||||||
Q-613 Трубопровод смеси танковых и продувочных газов, поступающих на сжигание в трубчатую печь | Объёмная доля | Титриметрически, шифр МВИ | ||||||
NH3 | не более 2,6% | О-А1,2-09-99-А-11, δ =±11% | ||||||
Q-614 Дымовая труба пускового подогревателя | Объёмные доли: | Хроматографически, | ||||||
Н2 | не более 0,02% | МВИ шифр Х-А1,2-05-03-А-5 | ||||||
СО | не более 0,02% | δ = ± 24%(H2), δ =±25% (CH4), | ||||||
СН4 | не более 0,02% | δ = ± 18%(CO) | ||||||
Q-615 Трубопровод продувочных газов перед пусковым подогревателем 607 | Объёмные доли: | |||||||
(в азоте) | Хроматографически, | |||||||
О2 | не более 0,002% | МВИ шифр Х-А1,2-10-03-А-17, δ =±25% (О2) | ||||||
Горючие | МВИ шифр Х-А1,2-05-03-А-5 | |||||||
Н2 | не более 0,02% | δ = ± 24%(H2) | ||||||
СО | не более 0,02% | δ = ± 18%(CO) | ||||||
СН4 | не более 0,02% | δ =±25% (CH4) | ||||||
Q-616-1 Трубопровод циркуляционного газа после колонны синтеза | Массовая доля | |||||||
Н2О | не более 0,3% | Гравиметрически, шифр МВИ | ||||||
В-А1,2-04-03-А-4, δ = ± 22% | ||||||||
Q-616-2 Трубопровод циркуляционного газа после колонны синтеза 601 (после подогревателя воды) | Объёмные доли: | Титриметрически, шифр МВИ | ||||||
NH3 | 0-16,5% | О-А1,2-09-99-А-11, δ =±11% | ||||||
Хроматографически | ||||||||
Н2+N2 | 98 - 65% | МВИ шифр Х-А1,2-11-97-А-13 | ||||||
СН4 | 1 - 13,5% | (N2) δ=±(6,5+4,5/х)%; (CH4) δ =±(5,8+1,3/х)% | ||||||
Ar | 0,3 - 5% | ( Ar) δ=±( 20 +0,04/х )%; | ||||||
Q-617-1 Трубопровод циркуляционного газа до колонны синтеза (после конденсационной колонны) | Объёмные доли: | |||||||
NH3 | 0 - 4,7% | Титриметрически, шифр МВИ | ||||||
О-А1,2-09-99-А-11, δ =±11% | ||||||||
Н2+N2 | 98,7-77% | Хроматографически, | ||||||
СН4 | 1 - 13,0% | МВИ шифр Х-А1,2-11-97-А-13 | ||||||
Ar | 0,3 - 5% | (N2) δ=±(6,5+4,5/х)%; (CH4) δ =±(5,8+1,3/х)% | ||||||
(Ar)δ=±( 20 +0,04/х )%; | ||||||||
Q-617-2 Трубопровод циркуляционного газа до колонны синтеза (после конденсационной колонны) | Массовая доля | |||||||
Н2О | не более 0,3% | Гравиметрически, шифр МВИ | ||||||
В-А1,2-04-03-А-4, δ = ± 22% | ||||||||
Q-618 Трубопровод аммиачной воды | Массовая доля | |||||||
NH3 | 0 - 99,6% | Титриметрически (0 до 35% NH3) | ||||||
Методика № 49*, δ=±5% | ||||||||
Свыше 35% NH3 по ГОСТ6221-90 | ||||||||
Q-620 Трубопровод жидкого аммиака ,поступающего из АХУ в испаритель 606 | ||||||||
Массовая доля | ||||||||
Н2О | 0,1 - 0,4% | По ГОСТ 6221 - 90 | ||||||
Q-621 Трубопровод жидкого аммиака поступающего из АХУ в испарители 612,613 | Массовая доля | |||||||
Н2О | 0,1 - 0,4% | По ГОСТ 6221 - 90 | ||||||
Q-622 Трубопровод флегмы выходящей из испарителя 606 | Массовая доля: | |||||||
NН3 | 99,9 - 90% | По ГОСТ 6221 - 90 | ||||||
Н2О | 0,1 - 10% | |||||||
Q-623(1,2) Трубопровод флегмы, выходящей из испарителей 612,613 | Массовая доля: | |||||||
NН3 | 99,9 - 90% | По ГОСТ 6221 - 90 | ||||||
Н2О | 0,1 - 10% | |||||||
Q-624 Трубопровод выдачи жидкого аммиака из сепаратора 626 в 616 | Объемная доля Н2О | не более 0,4% | ||||||
Массовая концентрация: | По ГОСТ 6221 - 90 | |||||||
Fе | не более 1мг/дм3 | |||||||
Масла | не более 2мг/дм3 | |||||||
Q-610 (1-5), Q-611 (1-4) Трубопроводы продувочных газов из агрегата синтеза | Объёмные доли: | Хроматографически, | ||||||
Н2 | не более 0,02% | МВИ шифр Х-А1,2-05-03-А-5 | ||||||
СН4 | не более 0,02% | δ = ± 24%(H2), δ =±25% (CH4), | ||||||
О2 | не более 0,002% | МВИ шифр Х-А1,2-10-03-А-17, δ =±25% (О2) | ||||||
Массовая концентрация: | ||||||||
NH3 | не более 20 мг/дм3 | Фотоколориметричес- ки, МВИ | ||||||
шифр Ф-Р-09-03-А-15, δ =±13% | ||||||||
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
На сайте allrefs.net читайте: "Введение"
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Конструктивные расчеты основного аппарата.
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов