- •Основные процессы и аппараты химической технологии
- •Часть 2. Типовые процессы и
- •Аппараты химической технологии
- •Содержание
- •Общие положения
- •1 Индивидуальные расчетные задания к разделу «гидромеханические процессы»
- •1.1 Программа раздела
- •1.2 Варианты расчетного задания
- •1.3 Методические указания к решению
- •1.3.1 Расчет отстойника
- •1.4 Методические указания к решению
- •1.4.1 Расчет циклона
- •1.4.2 Расчет батарейного циклона
- •1.4.3 Расчет пылеосадительной камеры
- •1.4.4 Расчет пенного газопромывателя
- •1.4.5 Расчет электрофильтра
- •2 Индивидуальные расчетные задания к разделу «тепловые процессы»
- •2.1 Программа раздела
- •2.2 Варианты расчетного задания
- •2.3 Методические указания к решению
- •2.3.1 Расчет конденсатора
- •2.4 Методические указания к решению
- •2.4.1 Расчет выпарной установки
- •3 Индивидуальные расчетные задания к разделу «массообменные процессы»
- •3.1 Программа раздела
- •3.2 Варианты расчетного задания
- •3.3 Методические указания к решению
- •3.3.1 Расчет абсорбера
- •3.4 Методические указания к решению
- •3.4.1 Расчет ректификационной установки
- •3.5 Методические указания к решению
- •3.5.1 Расчет сушилки
2.4 Методические указания к решению
2.4.1 Расчет выпарной установки
Производительность установки по выпариваемой воде
По давлению греющего пара в выпарной установке и давлению в барометрическом конденсаторе определяется их температура и .
Для определения температуры кипения раствора в аппарате необходимо определить величины температурных депрессий.
Величина гидродинамической депрессии принимается равной =1…20С.
Температура вторичного пара в выпарном аппарате
Величина давления вторичного пара определяется по температуре .
Гидростатическая депрессия обусловлена разностью давлений в среднем слое раствора и на поверхности.
Давление в среднем слое кипящего раствора
где - плотность раствора при температуре кипения;
- паронаполнение раствора. При пузырьковом кипении =0,4-0,6;
- высота кипятильных труб.
При давлении раствора в среднем слое определяется соответствующая температура кипения растворителя в среднем слое .
Гидростатическая депрессия
Далее находится величина температурной депрессии
где
- удельная теплота испарения испарителя при температуре раствора в среднем слое , кДж/кгК;
- температурная депрессия раствора при атмосферном давлении.
Определяется сумма температурных депрессий
Температура кипения раствора в корпусе установки
Полезная разность температур
.
Определяется коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося водяного пара к стенкам труб
Все входящие параметры характеризуют состояние растворителя при температуре .Величина удельной тепловой нагрузки аппарата с естественной циркуляцией при кипении водных растворов составляет Вт/м2.
Находится значение коэффициента теплоотдачи
где
- коэффициент теплоотдачи от стенки труб к кипящему раствору;
- суммарное термическое сопротивление равное термическому сопротивлению стенки и накипи ( , Вт/мК).
Поверхность теплообмена выпарного аппарата из основного уравнения теплопередачи
Уравнение теплового баланса колонны
где
- энтальпия вторичного пара при давлении ;
- удельная теплоемкость воды при температуре
Начальная температура раствора
где
- температурная депрессия исходного раствора.
Расход греющего пара
где - удельная теплота парообразования греющего пара при давлении .
3 Индивидуальные расчетные задания к разделу «массообменные процессы»
3.1 Программа раздела
Роль массообменных процессов в химической технологии. Классификация массообменных процессов.
Абсорбция. Физическая сущность процесса и границы его применения. Десорбция. Требования к абсорбенту. Фазовое равновесие при физической абсорбции. Материальный баланс и кинетические закономерности абсорбции. Тепловой баланс и температура абсорбента. Технико-экономический выбор оптимального расхода абсорбента. Принципиальные схемы процессов абсорбции. Конструкция и принцип действия абсорберов. Технологический расчет абсорберов.
Перегонка и ректификация. Физическая сущность процессов перегонки и ректификации. Равновесие в системах "жидкость - пар". Понятие о дефлегмации. Простая перегонка. Классификация процессов перегонки, сравнительная характеристика, области применения.
Ректификация. Материальный баланс и уравнения рабочих линий. Определение оптимального значения флегмового числа. Схемы процессов ректификации. Конструкции ректификационных аппаратов. Аппаратурное оформление и работа ректификационных установок, сравнительная характеристика, области применения. Особенности расчета ректификационных аппаратов. Тепловой баланс колонны. Тепловой расчет колонны. Азеотропная и экстрактивная ректификация. Ректификация многокомпонентных систем. Методы воздействие на эффективность работы ректификационных колонн.
Жидкостная экстракция. Характеристика процесса и области его применения. Требования, предъявляемые к экстрагенту. Равновесие в системах жидкость - жидкость. Треугольная диаграмма. Материальный баланс процесса жидкостной экстракции. Уравнение рабочей линии процесса экстракции. Основные способы проведения экстракции: схемы процессов, сравнительная характеристика. Устройство и принцип действия экстракторов: основные конструкции экстракторов, расчет, сравнительная характеристика. Основы выбора экстрактора.