Курсовая работа (т): Расчет абсорбционной установки для улавливания фторгазов в производстве экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК)

Его принимают равным или несколько большим суммы высот барботажного слоя  и сепарационного пространства :

 (8.16)

Высоту сепарационного пространства вычисляют, исходя из допустимого брызгоуноса с тарелки и принимаемого равным 0,1 кг жидкости на 1 кг газа:

, (8.17)

где f - поправочный множитель, учитывающий свойства жидкости и равный , (где  - в Мн/м);

A, m, n - коэффициенты (А = ; m = 2,56; n = 2,56 ).

Решая относительно , получим  = 1,1 м.

Высота сепаратора с учетом высоты барботажного слоя и необходимой высоты сечения верхней части сепаратора для создания завихрения  = 2,4 м.

Тогда  м

 м

Примем расстояние  м,  м

Тогда общая высота абсорбера:

 м

.3.4 Гидравлическое сопротивление тарелок абсорбера

Гидравлическое сопротивление тарелок абсорбера определяем по формуле:

 (8.18)

Полное гидравлическое сопротивление одной тарелки  складывается из трех слагаемых:

 (8.19)

Гидравлическое сопротивление сухой тарелки:

, (8.20)

где  - коэффициент (1,5).

 Па

Гидравлическое сопротивление газожидкостного слоя:

 (8.21)

 Па

Гидравлическое сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения:

= (8.22)

= Па

Полное гидравлическое сопротивление:

 = 107,1 + 2822,1 + 1,86 = 2931,06 Па

Гидравлическое сопротивление всех тарелок:

= Па

9. ВЫБОР И РАСЧЕТ ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

.1 Расчет центробежного насоса для подачи орошающей жидкости (4 %-я H2SiF6) в полый абсорбер

. Для всасывающего и нагнетательного трубопровода примем одинаковую скорость течения, равную 2 м/с. Тогда диаметр трубопровода определяем по формуле:

,  (9.1)

где Q - объемный расход жидкости, м/с.

Выбираем стальную трубу наружным диаметром 159 мм с толщиной стенки 7 мм. Внутренний диаметр трубы d = 145 мм.

Фактическая скорость будет равна:

 (9.2)

Примем, что коррозия трубопровода незначительна.

. Определим потери на местные сопротивления:

, (9.3)

где Re - критерий Рейнольдса;

 - плотность жидкости, кг/м;

 - вязкость жидкости, .

Re = 260982, т.е. режим течения турбулентный. Примем абсолютную шероховатость равной  м.

Тогда

 ; .

<Re<400000.

Таким образом, в трубопроводе имеет место смешанное трение  и расчет λ следует проводить по формуле:

, (9.4)

.

. Определим сумму коэффициентов местных сопротивлений.

Для всасывающей линии:

1.      вход в трубу (принимаем с острыми краями): ξ₁ = 0,5;

.        вентили прямоточные: для диаметра 0,145 мм ξ = 0,64. Умножая на поправочный коэффициент К=0,97, получим ξ₂ = 0,415;

3.      отводы под углом 90⁰: .

Сумма коэффициентов местных сопротивлений на всвсывающей линии:

Σ ξ = ξ₁+2 ξ₂+ ξ₃ = .

Потерянный напор во всасывающей линии находим по формуле:

,  (9.5)

где λ - коэффициент трения;

- длина и эквивалентный диаметр, м.

Для нагнетательной линии:

1.      отводы под углом 90⁰: ξ₁ = 0,21;

.        вентили прямоточные: ξ₂ = 0,415;

.        выход из трубы: ξ₃ = 1

Сумма коэффициентов местных сопротивлений в нагнетательной линии:

Σ ξ = .

Потерянный напор в нагнетательной линии:

.

. Общие потери напора:

. Выбор насоса.

Находим потребный напор насоса по формуле:

, (9.6)

где р₁ - давление в аппарате, из которого перекачивается жидкость, Па;

р₂ - давление в аппарате, в который подается жидкость, Па;

Н_г - геометрическая высота подъема жидкости.

Определим полезную мощность насоса:

, (9.7)

где Q - объемная производительность, м³/с;

Н - напор, м.

.

Принимая η_пер=1 и η_н=0,6 (для центробежного насоса средней производительности), найдем мощность на валу двигателя:

 (9.8)

Заданным подаче и напору более всего соответствует центробежный насос марки Х160/49/2, для которого при оптимальных условиях работы м³/с. Насос обеспечен электродвигателем АО2-81-2 и мощностью 40 КВт.

9.2 Расчет вентилятора

Для выбора вентилятора, используемого для отсасывания газов из экстрактора, необходимо определить сопротивление сети, которое представляет собой сумму сопротивлений трубопроводов и абсорберов.

. Примем скорость газа в трубопроводе 15 м/с. Тогда диаметр будет равен:

. Критерий Рейнольдса:

. Примем, что трубы были в эксплуатации и имеют незначительную коррозию. Тогда  мм. Получаем:

 ;

Тогда коэффициент трения равен:

 (9.9)

. Коэффициенты местных сопротивлений:

а) вход в трубу (принимаем с острыми краями): ξ₁ = 0,5;

б) задвижка:  = 0,15;

в) колено: ;

г) выход из трубы: .

Сумма коэффициентов местных сопротивлений:

Σ ξ = м

. Гидравлическое сопротивление:

, (9.10)

где  - гидравлическое сопротивление аппарата, Па;

 (9.11)

Принимаем длину трубопровода 5 м:

 Па

С учетом сопротивления абсорбера АПС, равного 8793,18 Па, а также малого сопротивления полого абсорбера  и сопротивления трубопроводов, принятого равным сопротивлению трубопровода вентилятора полное сопротивление сети составит:

 Па

. Полезная мощность:

 (9.12)

кВт

. мощность электродвигателя:

 (9.13)

Для вентиляторов средней производительности принимают . Тогда

 кВт

Выбираем центробежный вентилятор марки В - Ц12 - 49 - 8 - 01 с производительностью Q = 18 м/с, сопротивлением  Па, с числом оборотов n = 24,15 , снабженного электродвигателем марки 4А 315 S4 с мощностью N = 160 кВт. Для нормальной работы абсорбционной установки, т.е. обеспечения необходимой производительности с учетом мощности вентиляторов их число должно составлять 8.

.3 Расчет диаметров трубопроводов

Рассчитаем диаметры трубопроводов, исходя из уравнения расхода:

, (9.14)

диаметр трубопровода для газа, поступающего в полый абсорбер:

где 15 м/с - скорость газа.

диаметр трубопровода для орошающей жидкости (4-ной H2SiF6):

Выбираем стандартный диаметр мм.

диаметр трубопровода для газовой смеси, поступающей из полого абсорбера в АПС:

диаметр трубопроводов для газов, выбрасываемых в атмосферу:

диаметр трубопровода для 20 %-ной H2SiF6:

Выбираем стандартный диаметр мм.

10. МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

.1 Выбор штуцеров

Присоединение трубной арматуры к сосудам и аппаратам, а также технологических трубопроводов для подвода и отвода различных жидких или газообразных продуктов производится с помощью штуцеров, которые могут быть разъемными или неразъемными. По условиям ремонтоспособности чаще применяются разъемные соединения (фланцевые штуцера).

Стальные фланцевые штуцера стандартизированы и представляют собой короткие куски труб с приваренными к ним фланцами. Штуцера не рассчитывают на прочность, а выбирают. Основные размеры фланцевых штуцеров стандартизированы: для штуцера оговорен наружный диаметр патрубка , условный диаметр , толщина патрубка , общая высота штуцера .

Основные размеры выбранных фланцевых штуцеров приведены в таблице 10.1

Таблица 10.1. Основные размеры фланцевых соединений

10.2 Расчет обечайки

. Допускаемое напряжение на растяжение материала обечайки:

, (10.1)

где  - коэффициент ( = 0,1);