1 семестр - Гидродинамика / Курсовая работа / Курсовая работа - 2002 / coursovaya2
.doc
Схема установки.
Описание схемы
Из реактора А продукт реакции (по свойствам практически не отличающийся от чистой жидкости-2 (нитробензол) )за счёт повышенного давления P2 подаётся с расходом по трубопроводу T-2 при температуре t2 в теплообменник ТО .
Из теплообменника ТО поток продукта при температуре t3 поступает по трубопроводу Т-3 на орошение колонны К.
На трубопроводах T-2 и T-3 установлена арматура (вентили, задвижки, диафрагмы и др.) . Подробная их характеристика приведена в индивидуальных заданиях.
Цель расчёта.
Определить избыточное давление в реакторе (в Ат).
I.
Участок "Колонна - теплообменник".
Дано:
T=40 0C m= 20,7 Ò/Ч
H= 7,4 м r = 1183.7 кг/м3
L= 143 м m = 1.438´ 10 -3 Па*с
P1= 1,2 кг с/см2 =1,2´98100=117720Па d=77 X 6 мм=65 X 10 -3м
m= 20,7 ´1000/3600 = 5,75 Кг/с
P1=1,2 ´ 98100 = 117720 Па
Уравнение Бернулли для изотермического потока
P1+r g z1+a r V12/2 = P2+ r g z2+a2 r V22/2 - (l l/d +S x ì.ñ.)r V22/2
V= m/r S (S= p d2/4)
V=4m/r p d2= 4 X 5,75 / 1183,7 X 3.14 (65 X 10 -3)2= 1,465 м/с
Re = V dÝ r / m = 1,465 X (65 X 10-3)2 X 1183,7 / 1,483 X 10-3 = 78385
dÝ для кольца равна диаметру трубы, то есть d
Re >>2300 Поток развитый турбулентный, примем корректив кинетический энергии a =1,1
Re / = 10 d/ e ( По условию, трубопровод, на участке "Реактор - колона" выполнен из стекла следовательно шероховатость e=0,0015 ìì )
Re/= 10 ´ 65/ 0,0015 = 433333 ; (Re < Re/)
Расчёт коэффициента трения.
l= 1 /(1,82lgRe - 1,64)2= 1 /(1,82lg78835 - 1,64 )2= 0,0189
l l/d = 0,0189 ´ 143 / 65 ´ 10-3 = 41,58
Значение коэффициентов местных сопротивлений
Название сопротивления |
Количество Сопротивлений (в штуках)
|
Велечина xì.ñ |
xì.ñ ´ n n- Количество Сопротивлений (в штуках) |
Вентиль dy,3=80 мм |
3 |
4 |
12 |
Отвод под углом 90 0 R0 / d = 2 |
6 |
0,15 |
0,9 |
Диафрагма do,3=41,1 мм |
1 |
8,25 |
8,25 |
Для диафрагмы : m=(d0 / D)2= (41,1 / 65)2= 0,4 ; x = 8,25
D - диаметр трубы
d0 - Диаметр отверстия диафрагмы
Sx м.с= 8,25 + 12 + 0,9 = 21,15
Расчёт потери давления при переходе от T.2 к T.1
Δ Pn = (l l / d + Sxм.с)´ rV2/2 = (21,15+41,58) ´ 1183,7´1,4652/ 2 =79682 Па
P2= Δ Pn + P1 + r´g´HГ= 79682+117720+ 9,81´1183,7´7,4
= 283332Ïà
II.
Теплообменник.
L T = 4 м
NT = 126 Шт.
k= 6
d = 20´ 2 мм = 16´ 10-3м.
r =1163,8 кг/м3
m =1,094´10-3 Па´ ñ
t = t2+t3 / 2 = 40 + 80 / 2 = 60 0C
V2= 1,465 м/с
a=1,1
P2 = 283332 Па.
Уравнение Бернулли для изотермического потока
P2+ r g z2 + a2 r V22 /2 = P3+r g z3+a2 r V32 /2 - (l l/d +S x ì.ñ.)rV32/2
Значение коэффициентов местных сопротивлений.
Название сопротивления |
Количество Сопротивлений В штуках
|
Велечина xì.ñ |
xì.ñ ´ n n- Количество Сопротивлений (в штуках) |
Вход и выход из трубы |
2 |
1,5 |
3 |
Вход в трубки и выход из трубок |
6 |
2 |
12 |
Повороты на 1800 |
5 |
2,5 |
12,5 |
Sx м.с = 3+ 12 + 12,5 = 27,5
V3= 4m / rp d2 (NT/k)= 4´ 5,75 / 1163,8 ´ 3.14 ´ (16´10-3) ´ (126 / 6)
= 1,171 м/с
Re = V d r / m = 1,171 ´ (16´10-3) ´ 1163,8 / 1,094 ´ 10-3 = 19931
Re >> 2300 Течение развитое турбулентное
Re/ = 10 d/ e (e- шерховатость стальных труб равная 0,2 мм )
Re/= 10 ´ 16 / 0,2 = 800
Re// = 500 d / e = 500 ´ 16 / 0,2 = 40000 .
Re/ <Re<Re//
Расчёт коэффициента трения
6,81/Re)0,9 + (e/3,7d)]=
= -2´ lg [(6,81/19931)0,9+(0,2/3,7´ 16)]
=4,7665
l=1/ 4,76652=0,044 ; l l k/d = 0,044 ´ 4 ´ 6 / 16 ´ 10-3 = 66
Расч¸т потери давления при переходе от точки T3 к T2
Δ Pn = (l lk/d +Sx м.с )r V32/2 = (66 + 27,5)´ 1,1712´1163,8/2 = 74606Па.
P3 = P2 + Δ Pn +(V22-V32)ar /2 = 283332 + 74606 + (1,4652- 1,1712) 1,1 ´1163,8 / 2= 358434 Па.
III.
Участок "Теплообменник - реактор"
Дано:
t = 800C
r = 1143,3 Кг/м3
m =0,875´ 10-3 Па с
L = 45 м
HГ = 4,8 м
d= 87 ´ 6 мм= 75 ´ 10 -3ì
P3= 358434 Па
Уравнение Бернулли для изотермического потока.
P4+rgz4 +arV42/2 - ΔPn=P3+rgz3+arV32/2
V= m/r´ S (S=p´d2/4)
V4= 4m/rpd2=4´ 5,75 / 1143,3´ 3,14 ´ (75´10-3)2=1,139 м/с
Re = V d r / m = 1,139 ´ (75´10-3) ´1143,3/0,875 ´ 10-3 = 111619
Re >> 2300 Поток развитый турбулентный, a= 1,1
Re/ = 10 d / e = 10 ´ 75 / 0,0015 = 500000 ; Re<Re/ ; l= f(Re)
Расчёт коэффициента трения
l= 1/ (1,82lgRe - 1,64)2= 1/(1,82lg(111619) - 1,64)2 = 0,0176
l l/d = 0,0176´ 45 / 75 ´ 10-3 = 10,56
Название сопротивления |
Количество данного сопротивления (в штуках) |
xм.с |
xì.ñ´ n n- Количество Сопротивлений (в штуках) |
Вентиль dy,2= 80 мм
|
3 |
4 |
12 |
Отвод под углом 900 R0/d = 1 |
4 |
0,21 |
0,84 |
Отвод под углом 900 R0/d = 2 |
2 |
0,15 |
0,3 |
Вход в трубу |
1 |
0,5 |
0,5 |
Sxм.с= 0,5 + 12 + 0,84 + 0,3 = 13,64
Расч¸т потери давления при переходе от точки T4 к T3
Δ Pn = (l l/d +Sx м.с )r V42/2= (13,64+10,56)´ 1143,3´ 1,1392/2=
=17947 Па
P4= r g HГ + ΔPn + P3= 1143,3 ´ 4,8 ´9,81 + 17947 + 358434 =
=430217 Па
P4= Pабс ;
Pизб= Pабс - Pатм
Pатм= 101325 Па
Pизб = 430217 - 101325 = 328892 Ïà. (1Àт= 98100 Па)
Pизб = 328892/98100 = 3,35 Ат.
Ответ: Избыточное давление в реакторе составляет Pизб=3,35 Ат.
Список литературы используемaя при расчёте.
Свойства веществ. Справочное пособие / РХТУ им.Д.И.Менделеева. Составитель В.Н.Бобылёв.М.1996 год
Методы расчёта процессов и аппаратов химической технологии
(примеры и задачи)/ П.Г.Романков и др. СПБ: Химия, 1993 . 496 с.