Абсорбционные холодильные машины

курсовая работа

2.2 Тепловой расчёт генератора

В качестве исходных данных имеем:

количество дистиллята ,

массовое содержание аммиака в исходной смеси ,

массовое содержание аммиака в дистилляте ,

массовое содержание аммиака в кубовом остатке ,

флегмовое отношение ,

кратность циркуляции .

Определяем количество исходной смеси и кубового остатка по следующим формулам:

, (25)

,

, (26)

.

Определяем молярные доли аммиака в исходной смеси, дистилляте и кубовом остатке. Молекулярная масса аммиака , воды .

, (27)

,

,

Для определения числа тарелок графическим методом строим диаграмму равновесия для бинарной смеси аммиак - вода.

Рисунок 8 - Диаграмма равновесия для бинарной смеси аммиак-вод

Таблица 1 - Таблица равновесия для бинарной смеси аммиак-вода

Температура

190

0

0

0

0

160

0,11

0,52

0,116

0,534

140

0,184

0,744

0,199

0,755

125

0,24

0,85

0,25

0,857

111

0,3

0,9

0,31

0,905

80

0,46

0,976

0,474

0,977

60

0,584

0,999

0,6

0,999

40

0,81

0,9999

0,82

0,9999

33

1

1

1

1

, (28)

,

Определяем минимальное флегмовое число:

, (29)

По графику равновесия определяем действительное число тарелок . Одну тарелку используем на насадку.

Принимая КПД тарелки зт=0,5, определяем действительное число тарелок:

, (30)

Уравнения рабочих линий:

а) верхней части колонны

, (31)

б) нижней части колонны

, (32)

Средние концентрации жидкости:

а) верхней части колонны

, (33)

б) нижней части колонны

Средние концентрации пара находим по уравнениям рабочих линий:

а) верхней части колонны

б) нижней части колонны

Средние температуры пара определяем по диаграмме (рис.2):

а) верхней части колонны

при

б) нижней части колонны

при

Средние мольные массы и плотности пара:

, (34)

(35)

а) ,

.

б) ,

.

Средняя плотность пара в колонне:

.

Температура вверху колонны при равняется , а в кубе-испарителе при она равняется . Плотность жидкого аммиака при , а воды при . Принимаем среднюю плотность жидкости в колонне:

, (36)

,

, (37)

Объемный расход проходящего через колонну пара при средней температуре в колонне:

, (38)

,

(39)

где .

Диаметр колонны:

, (40)

Принимаем диаметр колонны , тогда скорость пара в колонне будет равна:

, (41)

Высота тарелочной части колонны:

, (42)

где - расстояние между тарелками.

Для диаметра колонны принимаем расстояние между тарелками равным . Тогда:

Произведем расчет насадочной части колонны. Выбираем насадку из керамических колец Рашига.

Для беспорядочно засыпанных керамических колец Рашига размером 25Ч25Ч3 мм: удельная поверхность и свободный объем .

Диаметр насадочной части колонны:

(43)

Скорость пара определяется следующим путем. Сначала рассчитываем фиктивную скорость пара в точке захлебывания (инверсии) по уравнению (при >>):

, (44)

где - удельная поверхность насадки, ;

- ускорение свободного падения, ;

- свободный объем насадки, ;

и - плотности пара и жидкости, ;

- динамический коэффициент вязкости жидкости;

G и D - массовые расходы жидкости и пара, ;

А=0,125 - для ректификационных колонн в режиме эмульгирования.

, (45)

где .

,

,

,

,

Определяем рабочую скорость пара для колонн, работающих в пленочном режиме:

, (46)

,

Принимаем диаметр насадочной части колонны .

Определяем высоту насадочной части колонны:

, (47)

где - эмпирический коэффициент для большинства органических

жидкостей; для керамических колец принимается равным - 88;

- диаметр выбранных колец насадки, мм;

=35 - молекулярная масса разгоряченной смеси;

- плотность флегмы, ;

- коэффициент, учитывающий смачивание насадки, ;

- средняя температура в колонне, К.

Высота насадочной части

Определяем высоту колонны:

, , ,

,

Расстояние между тарельчатой частью и насадкой примем равной 450 мм.

Тогда:

2.3 Расчёт испарителя

Тепловой расчет испарителя для охлаждения жидкого хладоносителя, рассола - раствора NH3 в воде, ведут по формуле:

(48)

Если заданная холодопроизводительность установки равна Qо , то с учетом тепловых потерь в окружающую среду тепловая нагрузка испарителя определится формулой:

.

,

, (49)

Тогда:

Выбираем аммиачный кожухотрубчатый испаритель завода "Компрессор" марки 180-ИКТ.

Количество рассола, циркулирующего в системе испарителя,

(50)

где - изобарная теплоемкость рассола,

- температура рассола на входе в испаритель,

- температура рассола на выходе из испарителя.

Скорость движения рассола в трубах испарителя определяется по формуле:

, (51)

где: - плотность рассола;

- площадь сечения одного хода по трубам, определяется по формуле:

, (52)

здесь - внутренний диаметр труб испарителя;

- общее число труб;

- число ходов труб испарителя.

,

Коэффициент теплопередачи испарителя определяется двумя методами, результаты которых сравнивают.

I метод

Коэффициент теплопередачи:

, (53)

где - поверхность теплообмена испарителя; определяется по

типоразмеру испарителя;

- средняя разность температур между аммиаком и рассолом,

определяется по выражению;

, (54)

где - температура испарения аммиака.

II метод

Тепловой поток через трубы испарителя находят по формуле:

(55)

Коэффициент теплопередачи определяется по выражению:

,

где - коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к аммиаку;

- коэффициент теплоотдачи от рассола к стенке трубы;

и - диаметр труб, соответственно внутренний и наружный;

- толщина стенки труб, слоя загрязнения маслом и

отложением соли, соответственно;

- коэффициент теплопроводности металла трубы, масла и соли.

Для аммиачных испарителей принимают:

, ,

, .

Термическим сопротивлением стенки трубы ст/ст в расчете можно пренебречь.

Величина коэффициента определяется из выражения:

Величина коэффициента находится по формуле:

(56)

где - критерий Нуссельта;

- коэффициент теплопроводности рассола.

Значение критерия Нуссельта определяют из критериального уравнения:

, (57)

в котором:

, (58)

,

, (59)

,

(60)

(61)

.

здесь - динамический коэффициент вязкости рассола.

Тогда:

,

, (62)

.

Делись добром ;)