Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Химико-технологический факультет

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине

«Процессы и аппараты химической технологии»

на тему:

РАСЧЁТ КИПЯТИЛЬНИКА РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННЫ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ СМЕСИ БЕНЗОЛ-ТОЛУОЛ

Студент IV-ХТ-2 Самойленко Д.А.

Преподаватель, доцент Скороход А.А.

2012 Содержание

Введение 3

1. Описание технологической схемы 6

2. Описание конструкции аппарата и обоснование его выбора 8

3. Расчёт температуры кипения и состава фаз 9

4. Определение средней движущей силы процесса теплопередачи 11

5. Определение свойств теплоносителей 11

6. Определение тепловой нагрузки и расхода теплоносителя 12

7. Расчёт коэффициента теплопередачи и поверхности теплообмена 12

8. Расчет гидравлического сопротивления трубного пространства теплообменника 15

Вывод 17

Библиографический список 18

Введение

Теплообменные аппараты – устройства, в которых теплота переходит от одной среды к другой. Теплообмен между теплоносителями является одним из наиболее важных и часто используемых в технике процессов, поэтому теплообменники получили широкое применение в промышленности. По принципу действия теплообменные аппараты делят на:

• рекуперативные

• регенеративные

• смесительные

Рекуперативные теплообменники – устройства, в которых две жидкости с различными температурами текут в пространстве, разделенном твердой стенкой. Теплообмен при этом происходит за счет конвекции и теплопроводности стенки, а если в системе присутствует излучающий газ, то и за счет теплового излучения.

Регенераторы – теплообменные аппараты, в которых одна и та же поверхность нагрева через определенные промежутки времени омывается то горячей, то холодной жидкостью. Сначала поверхность регенератора отбирает теплоту от горячей жидкости и нагревается, затем поверхность регенератора отдает энергию холодной жидкости. В регенераторах теплообмен всегда происходит в нестационарных условиях, а в рекуперативных теплообменниках в основном в стационарных.

Смесительные теплообменники – аппараты, в которых теплопередача осуществляется при непосредственном контакте и смешении горячей и холодной жидкостей.

Но при всем различии в устройстве и способах теплообмена все теплообменные аппараты объединяет общее назначение – передача теплоты от одного теплоносителя к другому или поверхности твердого тела к движущимся теплоносителям.

Для теплообменников производят тепловой расчет. Тепловой расчет теплообменных аппаратов может быть проектным и поверочным. Проектные тепловые расчеты выполняют при проектировании новых аппаратов для нахождения поверхности теплообмена. Поверочные тепловые расчеты выполняют при известной поверхности нагрева теплообменника с целью определения количества переданной теплоты и конечных температур рабочих жидкостей.

При рассмотрении теплообменных аппаратов с непрерывно изменяющейся температурой теплоносителей различают аппараты:

• прямоточные

• противоточные

• перекрестного тока

• смешанного тока

Теплообмен и гидравлическое сопротивление связаны со скоростью движения теплоносителей, то есть последняя должна выбираться в некоторых оптимальных пределах, определяемых стоимостью поверхности теплообмена аппарата данной конструкции и стоимостью затрачиваемой энергии при эксплуатации аппарата. Чем больше скорости теплоносителей, тем выше коэффициент теплопередачи и тем компактнее для заданной тепловой производительности теплообменник, а значит меньше капитальные затраты, но при этом растет сопротивление потоку и возрастают эксплуатационные затраты. При проектировании теплообменных аппаратов необходимо решать совместно задачу теплообмена и гидравлического сопротивления и найти самые выгодные характеристики.

Задачей конструкторов является разработка теплообменных аппаратов с наименьшей затратой материала на единицу переносимой в нем теплоты. Для этого нужно увеличивать значения Δt_ср и К при одновременном уменьшении мощностей, необходимых на прокачку теплоносителей.

В данном проекте я выбрал кожухотрубчатый теплообменник с линзовым компенсатором. Кожухотрубчатые теплообменники относятся к наиболее часто применяемым поверхностным теплообменникам. В них одна из обменивающихся теплом сред движется внутри труб (в трубном пространстве), а другая – в межтрубном пространстве. Среды обычно направляются противотоком друг к другу. При этом нагреваемую среду направляют снизу вверх, а среду, отдающую тепло,- в противоположном направлении. Такое направление движения каждой среды совпадает с направлением, в котором стремиться двигаться данная среда под влиянием изменения ее плотности при нагревании или охлаждении. Введение линзового компенсатора или расширителя допускает гораздо больший температурный перепад, чем в теплообменниках типа Н, однако при этом возрастает стоимость аппарата.