Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Документ'
Чим зумовлена наявність напівпустельних ландшафтів на Атлантичному узбережжі помірного поясу Південної Америки? Назвіть цей регіон та охарактеризуйте...полностью>>
'Конспект'
В последнее десятилетие во всем мире наблюдается тенденция к росту количества чрезвычайных ситуаций техногенного характера. Увеличивается число крупн...полностью>>
'Документ'
Под агрессивностью понимают действия ребенка, направленные на нанесение физического или психического вреда (ущерба) другому человеку или самому себе, ...полностью>>
'Документ'
Асоціація платників податків Львівської області провела аналіз юридичних, фінансових та соціальних наслідків неврегульованості відносин 135 тисяч під...полностью>>

Методические рекомендации к курсовому проекту по процессам и аппаратам химических и пищевых технологий для студентов специальностей 240706, 260601, 240701, 240702, 260204, 240901 дневной, вечерней и заочной форм обучения

Главная > Методические рекомендации
Сохрани ссылку в одной из сетей:

7.2.1 Порядок расчета теплообменников

7.2.1.1 Выбирается конструкция аппарата, определяющие размеры (диаметры, длины, высоты по стандартам), скорости и места расположения теплоносителей (трубное, межтрубное) и их взаимное направление (прямоток, противоток).

7.2.1.2 Определяется тепловая нагрузка:

, если агрегатное состояние теплоносителя не изменяется;

, если агрегатное состояние теплоносителя изме-няется;

7.2.1.3 Составляется тепловой баланс Q = Q1= Q2, из которого определяются расход второго теплоносителя и его температура.

7.2.1.4 Определяется температурный режим (среднелогарифмической или среднеарифметической разности температур).

7.2.1.5 Выбираются физические параметры теплоносителей (плотность, вязкость, поверхностное натяжение, коэффициент теплопроводности, теплоемкость и др.).

7.2.1.6 Проводится приближенная оценка коэффициентов теплоотдачи, теплопередачи и теплопередающей поверхности.

7.2.1.7 Сопоставляются поверхности теплообмена выбранного аппарата и та, которая была определена из расчета. Если расчетное значение больше или существенно меньше, то выбирается другой типоразмер теплообменника, и расчет повторяется. Если различие в площадях находится в пределах 5%, расчет продолжается.

7.2.1.8 Выбирается тип нормализованного варианта конструкции: Fнорм., d, H, D и другие параметры.

7.2.1.9 Производится гидравлический расчет: определяются скорость жидкости, коэффициенты трения в зависимости от числа Рейнольдса, местные сопротивления; рассчитывается гидравлическое сопротивление в трубном и межтрубном пространстве.

7.2.1.10 Производится расчет и выбор вспомогательного оборудования (расходные емкости, трубопроводы, насосы, кондесатоотводчики и др. в зависимости от условий проведения процесса).

Графическая часть включает: 1) технологическую схему установки процесса теплообмена с трубопроводами, насосами, арматурой, контрольно-измерительной аппаратурой; 2) чертеж основного аппарата (теплообменник в двух проекциях).

7.2.2 Порядок расчета выпарной установки

7.2.2.1 Определяется общее количество выпариваемой воды.

7.2.2.2 Определяется количество экстрапара, отбираемого из первого корпуса при условии, что тепловая нагрузка равномерно распределена на все подогреватели.

7.2.2.3 Распределяется нагрузка по корпусам, и определяются средние концентрации.

7.2.2.4 Определяются температурные потери по корпусам:

а) гидродинамическая депрессия (обусловлена потерей давления пара на преодоление гидравлических сопротивлений);

б) гидростатическая депрессия (обусловлена разностью давлений в среднем слое кипящего раствора и на его поверхности);

в) температурная депрессия (обусловлена разностью температур кипения исходного и упаренного растворов).

7.2.2.5 Распределяется по корпусам полезная разность температур, исходя из соотношений:

Q1:Q2:Q3=W1:W2:W3; K1:K2:K3=1:0,58:0,34.

7.2.2.6 Определяются температуры кипения по корпусам, и составляется таблица температурного режима, вычисляются коэффициенты испарения, самоиспарения, коэффициенты при греющем паре
и растворе.

7.2.2.7 Определяется количество греющего пара первого корпуса.

7.2.2.8 Уточняется нагрузка по корпусам.

7.2.2.9 Составляется тепловой баланс по корпусам.

7.2.2.10 Определяются коэффициент теплопередачи, поверхность теплообмена. Производится конструктивный расчет аппарата с определением парового пространства, штуцеров и циркуляционной трубы для искусственной циркуляции.

7.2.2.11 Определяется расход воды в конденсаторе.

7.2.2.12 Рассчитываются производительность и мощность вакуум-насоса. Производительность обязательно рассчитывается по воздуху, содержащемуся в паре и воде; мощность максимальная (при
р2=0,3·105 Па).

7.2.2.13 Производится расчет и выбор вспомогательного оборудования (теплообменников, конденсатоотводчиков, барометрического конденсатора, емкостей под исходный и конечный раствор, трубопроводов, насосов и др.) в зависимости от технологических условий.

Графическая часть включает: 1) технологическую схему выпарной установки с сопутствующим вспомогательным оборудованием;
2) чертеж основного аппарата (разрез греющей камеры, сепарирующего устройства).

7.3 Массообменные процессы

Процессы, сущностью которых является перенос вещества, называются массообменными процессами или диффузионными. Подобно теплопередаче массопередача представляет собой сложный процесс, включающий перенос вещества в пределах одной фазы, перенос через поверхность раздела фаз и его перенос в пределах другой фазы /1-5, 20, 40-69/.

При анализе массообменных процессов исходят из условия состояния границы контакта фаз. По этому принципу подобные процессы подразделяют на массопередачу:

а) в системах со свободной границей раздела фаз (газ-жидкость, пар-жидкость, жидкость-жидкость);

б) в системах с неподвижной поверхностью контакта фаз (системы газ-твердое тело, пар-твердое тело, жидкость-твердое тело);

в) через полупроницаемые перегородки (мембраны).

Процессы массопередачи обычно обратимы, причем направление перехода вещества определяется концентрациями вещества в фазах
и условиями равновесия. Предельным состоянием массообменных систем является достижение системой равновесия, при котором перенос вещества прекращается, т.е. в системе не происходит никаких видимых изменений.

Таким образом, знание равновесных концентраций распределяемого вещества позволяет определить направление процесса – из какой фазы в какую будет переходить вещество, и в определенной степени – скорость процесса. Как и в других процессах, движущая сила массообмена характеризует степень отклонения системы от состояния динамического равновесия. В пределах данной фазы вещество переносится от точки с большей концентрацией к точке с меньшей концентрацией. Поэтому в инженерных расчетах движущую силу выражают через разность концентраций.

Определить направление переноса и движущую силу процесса можно посредством равновесных зависимостей, которые могут быть представлены в виде графиков (диаграммы равновесия), таблиц, уравнений /82 – 87/.

К процессам, для которых характерна свободная граница раздела фаз, относятся такие широко распространенные в технике процессы, как абсорбция, десорбция, перегонка и ректификация, жидкостная экстракция. В подобных процессах граница контакта фаз подвижна и определяется гидродинамической обстановкой.

Массообменные процессы со свободной границей раздела фаз по принципу участия фаз подразделяются на две группы:

а) процессы, в которых участвуют как минимум три вещества, т.е. распределяемое вещество переносится (извлекается) из одного носителя в другой носитель (абсорбция, десорбция, экстракция);

б) процессы, в которых вещества, составляющие фазы, участвуют в массообменных процессах и не могут рассматриваться как носители распределяемого вещества (перегонка, ректификация).

Поскольку на практике концентрация участвующих в процессе фаз может иметь разную размерность, то при проведении технологического расчета этому необходимо уделять особое внимание. Формулы для пересчета концентраций представлены
в учебном пособии /6/.

В большинстве случаев подобные процессы осуществляются
в колонных аппаратах. Поэтому при проведении технологических расчетов массообменных аппаратов определяют их диаметр и высоту. Диаметр или сечение аппарата отражает его производительность, а высота – интенсивность протекающих в аппарате процессов. Обычно диаметр определяют из уравнения расхода, однако в этом случае возникает проблема с выбором скорости, которая оказывает свое влияние не только на диаметр, но и на высоту аппарата, на его гидравлическое сопротивление и величину брызгоуноса.

Для расчета высоты аппарата существует несколько методов, однако при этом следует различать два основных вида аппаратов (по принципу изменения в них концентрации в фазах) – аппараты с непрерывным контактом фаз и аппараты со ступенчатым контактом фаз. В обоих случаях расчет высоты основывается на общих кинетических закономерностях массобменных процессов и может выражаться различными способами: уравнением массопередачи, высотой единиц переноса и др.

К массообменным процессам с участием жидкой (газовой или паровой) и твердой фаз относят адсорбцию, ионный обмен, сушку, растворение, экстракцию из твердого тела, кристаллизацию. Особенностями этих процессов являются:

- нестационарность процесса;

- многообразие элементарных механизмов массопередачи в твердом теле.

В подобных системах основными стадиями процесса являются:

– перенос во внешней фазе (жидкости, газе или паре), который осуществляется конвективной и молекулярной диффузией;

– внутренний перенос (в твердой фазе), который осуществляется посредством диффузии в твердом теле, конвективного переноса, свободной и кнудсеновской диффузии, поверхностной диффузии и термодиффузии.

Как уже говорилось выше, расчет массообменных аппаратов сводится к определению поверхности контакта фаз и геометрических размеров аппарата. Порядок расчета типовых процессов приведен ниже.

7.3.1 Порядок расчета абсорбционной установки

7.3.1.1 Переводится концентрация из весовых долей в мольные.

7.3.1.2 Определяется количество поглощаемого целевого компонента и поглотителя.

7.3.1.3 Определяются оптимальная и рабочая скорости газа.

7.3.1.4 Рассчитывается диаметр абсорбера.

7.3.1.5 Определяется уравнение рабочей и равновесной линий, средняя движущая сила. В расчете средней движущей силы при прямолинейной зависимости для линии равновесия можно воспользоваться среднелогарифмической зависимостью.

7.3.1.6 Определяется коэффициент массопередачи.

7.3.1.7 Определяются поверхность и объем насадки.

7.3.1.8 Находится сопротивление абсорбера и подбирается газодувка.

7.3.1.9 Определяется количество подаваемой воды, подбираются распределительные устройства.

7.3.1.10 Производится расчет и выбор вспомогательного оборудования (теплообменников, расходных емкостей, конденсатоотводчиков, трубопроводов, насосов и др. в зависимости от технологических особенностей процесса).

Графическая часть включает: 1) технологическую схему абсорбционной установки с сопутствующим вспомогательным оборудованием; 2) чертеж основного аппарата (продольный и поперечный разрезы абсорбера, распределительного устройства для подачи воды в скруббер).

7.3.2 Порядок расчета ректификационной установки

7.3.2.1 Составляется материальный баланс, определяется выход продуктов.

7.3.2.2 Пересчитываются заданные весовые концентрации в мольные доли.

7.3.2.3 Строится равновесная кривая с пересчетом в мольные доли. При этом следует пользоваться литературными данными.

7.3.2.4 Определяется минимальное флегмовое число и строится график для выбора оптимального флегмового числа.

7.3.2.5 Определяется теоретическое число тарелок и находится КПД колонны.

7.3.2.6 Определяется диаметр колонны.

7.3.2.7 Вычисляется средняя весовая скорость в колонне, определяется расстояние между тарелками и общая высота колонны.

7.3.2.8 Определяются размеры колпачков и сливных патрубков отдельно для укрепляющей и исчерпывающей колонн.

7.3.2.9 Составляется тепловой баланс колонны.

7.3.2.10 Производится расчет и подбор вспомогательного оборудования (дефлегматора, испарителя, подогревателя, кондесатоотводчиков, расходных емкостей, трубопроводов, насосов и др. в зависимости от технологических особенностей процесса).

Графическая часть включает: 1) технологическую схему ректификационной установки с сопутствующим вспомогательным оборудованием; 2) чертеж основного аппарата (разрез царги колонны, узел крепления тарелки, тарелку в плане, колпачок).

7.3.3 Сушильные установки

7.3.3.1 Составляется материальный баланс сушилки и определяется производительность по исходному материалу и испаряемой влаге.

7.3.3.2 Составляется тепловой баланс сушилки, из которого определяется расход сушильного агента. Для барабанной сушилки предварительно принимаются потери в окружающую среду (80…160)·103 Дж/кг испаряемой влаги.

7.3.3.3 Определяются размеры сушилки:

а) для сушилки в кипящем слое критическая скорость находится по графику Ly = f(Ar). Рабочая скорость газа определяется для порозности e = 0,6…0,75. Физические константы газа принимаются по его температуре на выходе. При определении высоты аппарата высота сепарационного пространства принимается в четыре раза больше высоты кипящего слоя;

б) для барабанной сушилки рассчитывается объемный расход газов на выходе из сушилки и выбирается допустимая скорость газов
в соответствии с рекомендациями стандарта. Значение диаметра уточняется по стандарту. Объем сушильного барабана рассчитывается на основе уравнения теплопередачи, исходя из количества подводимого тепла и коэффициента теплоотдачи от сушильного агента к материалу. Коэффициент теплоотдачи рассчитывается по методике, изложенной
в стандарте. По вычисленному объему рассчитывается длина барабана, которая уточняется по ГОСТ;

в) для распылительной сушилки предварительно принимается скорость газа в сушильной камере от 0,2 до 0,5 м/с и определяется площадь сушильной камеры. По нормалям выбирается распылитель центробежный дисковый, определяется для него диаметр и частота

вращения (окружная скорость вращения принимается от 120 до
140 м/с). Вычисляется средний объемно-поверхностный диаметр частиц и диаметр факела распыла. Объем камеры определяется по уравнению теплопередачи, при этом вычисляется средняя разность температур и объемный коэффициент теплоотдачи. Средняя скорость газа вычисляется по расходу газа и принятому диаметру сушильной камеры; скорость витания определяется по формуле Стокса ввиду малого размера частиц. Исходя из полученного объема камеры, пользуясь тем, что для дисковых распылителей НКК = 0,8…1,0, определяют диаметр камеры, который проверяется по диаметру факела распыла.

7.3.3.4 Производятся энергетические расчеты:

а) для сушилки в кипящем слое рассчитывают гидравлическое сопротивление слоя, принимая сопротивление решетки равным сопротивлению слоя; определяют необходимый напор вентилятора и мощность на продувку сушильного агента; рассчитывают общие энергозатраты с учетом нагревания сушильного агента;

б) для барабанной сушилки рассчитывается мощность, необходимая для вращения барабана, с учетом общего веса и трения и производится подбор привода;

в) для распылительной сушилки определяется расход энергии на распыление.

7.3.3.5 Коэффициент теплоотдачи от сушильного агента к материалу для сушилки в кипящем слое рассчитывается с учетом критерия Архимеда.

7.3.3.6 Проводится расчет и подбор вспомогательного оборудования (калориферов-теплообменников, пылеулавливающих устройств, вентиляторов, расходных емкостей, дозаторов, транспортных устройств, трубопроводов, массопроводов, насосов и др.) в зависимости от технологических особенностей процесса.

Графическая часть включает: 1) технологическую схему сушильной установки с сопутствующим вспомогательным оборудованием;
2) чертеж основного аппарата (в двух проекциях).

8 ЗАДАНИЯ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

8.1 Гидромеханические процессы

8.1.1 Фильтрование

Спроектировать фильтр производительностью по суспензии G
с содержанием твердой фазы х. Температура поступающей суспензии Т. Конечная влажность осадка w.

Таблица 8.1 – Варианты заданий

Вариант

Суспензия

х, %

G, м3

Т, К

w, %

Тип фильтра

1

Раствор

мочевины

15

2,5∙10-3

343

Рамный фильтрпресс

2

Пульпа

25

2,0∙10-4

313

25

Барабанный вакуум-фильтр Б

3

Бикарбонат

натрия и вода

20

4,0∙10-4

303

16

Барабанный вакуум-фильтр Бс

4

Песок и вода

16

3,0∙10-4

293

20

Рамный фильтрпресс

5

Мезга и сок

яблочный

сброженный

19

3,5∙10-4

303

18

То же

6

Целлюлоза

и вода

24

2,1∙10-4

323

14

Карусельный вакуум-фильтр

7

Нитрозепам

и ацетон

3

5,0∙10-5

313

22

Нутч-фильтр

8

Сок яблочный

и мякоть

5

1,4∙10-4

298

24

Рамный фильтрпресс

8.1.2 Центрифугирование

Спроектировать непрерывно действующую центрифугу производительностью G по суспензии для отделения твердой фазы с содержанием х от маточного раствора после перекристаллизации. Температура

суспензии, поступающей на центрифугирование, Т; влажность
осадка w.

Таблица 8.2 – Варианты заданий

Варианты

Суспензия

G, кг/с

x, %

Т, К

w, %

Тип

центрифуги

1

Мочевина

и 80%-ный

маточный раствор

2,800

313

9,0

Фильтрующая АГ

2

Сульфат

аммония и

маточный

раствор

1,400

40

384

3,2

Горизонтальная фильтрующая НГП

3

Натриевая селитра и маточный

раствор

1,250

75

318

5,0

Горизонтальная фильтрующая НГП

4

2СО3 и

маточный раствор

3,500

35

306

45,0

НОГШ

5

Гипс

0,017

43

293

2,0

6

Гидроксид магния

0,023

28

293

1,5

7

Поташ

0,010

35

293

3,0

8

n-нитроанилин

0,034

30

293

5,0



Скачать документ

Похожие документы:

  1. Образовательный стандарт направление 550800 «Химическая технология и биотехнология» рабочая программа по дисциплине «Процессы и аппараты химической и пищевой технологии» Факультет автомеханический

    Образовательный стандарт
    Рабочая программа составлена на основании программы для высших заведений по дисциплине «Процессы и аппараты химической и пищевой технологии» и утверждено учебно-методическим управлением по высшему образованию и стандарта предмета утвержденного
  2. Программа курса «Процессы и аппараты химической технологии»

    Программа курса
    Настоящая программа является общей базовой программой курса «Процессы и аппараты химической технологии» и разработана в соответствии с государственными образовательными программами, которые утверждены Министерством образования и науки РФ.
  3. Методические рекомендации по выполнению самостоятельной работы и изучению дисциплины «Введение в технологии продуктов питания» для студентов специальности 260204 «Технология бродильных производств и виноделие» очной формы обучения Бийск

    Методические рекомендации
    Методические рекомендации по выполнению самостоятельной работы и изучению дисциплины «Введение в технологии продуктов питания» для студентов специальности 260204 «Технология бродильных производств и виноделие» очной формы обучения
  4. Методические рекомендации и контрольные задания по дисциплине сд 03. Технология и организация производства молока и молочных продуктов для специальности 260303 «Технология молока и молочных продуктов»

    Методические рекомендации
    Программой дисциплины «Технология и организация производства молока и молочных продуктов» предусматривается изучение состава и свойств сырья, целого ряда отдельных технологических операций, основанных на физических, химических, микробиологических
  5. Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине «Технология парикмахерских работ и технологическое оборудование» для специальности 100108 «Парикмахерское искусство» (базовый уровень среднего профессионального образования)

    Методические указания
    Согласно Типовому положению об образовательном учреждении среднего профессионального, утвержденному постановлением Правительства Российской Федерации от 14 октября 1994 г.

Другие похожие документы..