Выбор типа контактного устройства

 

Контактное устройство по заданию - ситчатая тарелка. Выбираем тарелку ТС-Р2 для диаметра 1200 мм. Количество секций - 2, периметр слива L=884 мм, диаметр отверстия 5 мм, шаг между отверстиями - 10 мм

Приемный и сливной карманы занимают 10.53% плошали тарелки, суммарная площадь всех отверстий - 10% [3, стр. 216]

Проверяем выбранное расстояние между тарелками: минимальное расстояние между ними должно быть равным:

 

H_min= H_min=0.073м

 

Выбранное расстояние между тарелками Н=500м подходит.

Расчет проходного диаметра штуцеров и выбор фланцев

Штуцер для выхода смеси из колонны

 

Gc = Ls Gc = 443,9

Vc = Gc/ρc Vc = 0.482

dc = dc = 0,35м

 

где Vc-объемный расход смеси,м³/c;

wc – скорость потока, т.к. смесь поступает из колонны под напором, принимаем скорость потока равной 5 м/с.

Gc – массовый расход смеси, м³/с;

рc – плотность смеси кг/ м³;

Принимаем диаметр штуцера dc = 400 мм.

Штуцер для выхода газа из колонны

 

=0,219 м³/с

=0,136

 

где: Vг – объемный расход газа, м³/с;

wг – скорость потока газа принимаем равным 15 м/с;

Vнг – объемный расход газа при нормальных условиях, м³/с;

Принимаем диаметр штуцера dг = 200 мм;

Штуцер для входа газовой смеси в колонну

 

=0,169

 

где: wгc – скорость потока газовой смеси принимаем равным 15 м/с;

Vгс – объемный расход газовой смеси, м³/с;

Принимаем диаметр штуцера dгс = 200 мм;

Штуцер для входа жидкости в колонну

 

=0,482 м³/с

=0,35

 

где: Vж – объемный расход жидкости, м³/с;

wг – скорость потока жидкости принимаем равным 5 м/с;

Lа – мольный расход жидкости, кмоль/ч;

Принимаем диаметр штуцера dж = 400 мм;

Изготовление штуцеров и выбор фланцев

Для упрощения конструктивных деталей колонны, будем изготовлять штуцера из отрезков труб соответствующих диаметров. Внешний вылет штуцеров составляет ≈1,5 от диаметра штуцера, внутренний ≈ 0,3. Чтобы предупредить попадание жидкости во внутреннее пространство штуцера, подающего циркуляционный пар, труба, из которой он изготовлен, обрезается под углом книзу.

К выступающим отрезкам труб привариваются фланцы плоские стальные [5, стр. 54]

Выбор насосов и вентиляторов

Вентилятор для подачи исходной газовой смеси

 

Q = Vгв = 0.336 м³/с

 

Выбираем центробежный вентилятор марки Ц1-1450 [3, стр. 42, табл. 9].

 

Насос для подачи жидкостной смеси в колонну десорбции и насос для подачи жидкости в колонну абсорбции

 

О = Vж = 0.482 м³/с

 

Выбираем осевой насос марки ОВ8-47 [3, стр. 40, табл. 4].

 

6. Расчет кожухотрубчатого теплообменника (водяного холодильника)

 

Расход жидкости из десорбера

 

=479

 

Примем температуру воды на входе и выходе из холодильника:

Вода из десорбера, С: 40 à 20 t_{вд н} = 40 °С t_{вд к} = 40 °С

Охлаждающая вода, С 30 à 10 t_{ов н} = 10 °С t_{ов к} = 30 °С

Найдем среднюю разность температур:

 

Δt_б = t_{вд н} - t_{ов к} = 10 °С

Δt_м = t_{вд к} - t_{ов н} = 10 °С

= 10 °С

 

Свойства воды при средних температурах [4, стр. 512, табл. XXXIX]

Средние температуры охлаждающей жидкости:

 

t₂₀ = 20 °С t₃₀ = 30 °С

 

Плотность:

 

ρ₂₀ = 998 кг/м³ ρ₃₀ = 996 кг/м³

 

Теплоемкость:

 

с₂₀ = 4190 Дж/кг·К с₃₀ = 4180 Дж/кг·К

 

Теплопроводность:

 

λ₂₀ = 0,599 Вт/м·К λ ₃₀ = 0,618 Вт/м·К

 

Динамическая вязкость:

 

μ₂₀ = 10^-3 Па·с μ ₃₀ = 8,04·10^-3 Па·с

 

Значение критерия Прандтля:

 

Рг₂₀ = 7,02 Рг ₃₀ = 5,42

 

Тепловой расчет

 

Тепловая нагрузка аппарата

 

=42·10⁶ Вт

 

Расход охлаждающей воды

 

=502,9 кг/с

 

Предварительный расчет холодильника

Рассчитаем кожухотрубный теплообменник с трубами диаметром 25х2 мм и шагом труб 32 мм. Зададимся значниями Re:

 

Re = 20000

d1 = 0.021 м

d2 = 0.025 м

 

Найдем коэффициенты теплоотдачи:

В трубном пространстве

 

Pr = 5,42

Pr_ст = 7,02

ε₁ = 1 [4, стр. 157, табл. 4-3]

=112,4

=3307,8

 

Выберем теплообменник:

По каталогу ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШа, 1991г., «Кожухотрубчатые теплообменные аппараты общего и специального назначения» принимаем наиболее близкий к ориентированному значению площади поверхности теплообменник типа ТН, группа 101. исполнение 51-58, шестиходовой, с двумя эллиптическими крышками, диаметром кожуха 2200 мм, длиной труб - 6000мм, диаметром труб 25x2 мм и поверхностью теплообмена 1800 м² - три штуки. [7]

Проводим поверочный расчет выбранного теплообменника:

 

L = 6 D = 2.2 м²

n = 3876 штук

 

1) В трубном пространстве:

 

=0,357 м/с

=9318,8

Pr=5.42

Pr_ст = 7,02

ε₁ = 1

=72.7

=2139.9

 

В межтрубном пространстве

 

=1,899 м²

=0,265 м/с

=0,024 м

=6461,5

Pr=7,02

Pr_ст = 5,42

ε_φ = 0,6

=85,2

=2042,4

λ_ст = 17,5

=933,5

 

Поверхность теплообмена:

 

=4514,6 м²

 

Имеется запас по площади: (1800x3-4514.6)/4514.6= 19.6%

Запас по площади достаточный и не слишком велик, что экономически оправдано.

Толщина обечайки кожуха теплообменника по рекомендации каталога ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШа, 1991г., «Кожухотрубчатые теплообменные аппараты общего и специального назначения» принимаем 10 мм.

Диаметры штуцеров для входа и выхода охлаждающей воды но каталогу - 700 мм Диаметр штуцеров для входа и выхода охлаждаемой жидкости но каталогу - 500 мм