Курсовая работа
- Цель данной работы - привить студентам навыки самостоятельной ра
боты в области расчёта многокорпусных выпарных установок: закрепить и
расширить знания по теоретическому курсу, ознакомить со справочной ли
тературой, ГОСТами, нормалями, а также развить навыки по графическому
оформлению проекта.
Курсовая работа выполняется студентом самостоятельно по индивидуальному заданию после того, как прослушан курс лекций по процессам и аппаратам пищевых производств, выполнены лабораторные работы и получены навыки решения задач по этому курсу.
- требования к выполнению: курсовая работа состоит из расчётно-
пояснительной записки и графической части.
Расчётно-пояснительная записка должна быть написана чётко и аккуратно на одной стороне листов писчей бумаги стандартного формата. Слева должны быть оставлены поля шириной 25 мм.
Записка должна быть написана грамотно, без сокращений, с ясно выделенными заголовками. В ней должны быть приведены все требуемые расчёты с чётко выполненными расчётными схемами. Примерный объём пояснительной записки - 20-25 рукописных страниц.
Формулы, используемые в расчёте, даются вначале в алгебраической форме, затем следуют пояснения обозначений и размерностей всех входящих в формулу физических величин. После этого подставляются числовые значения физических величин и производятся вычисления.
Все расчёты и конечные результаты должны выражаться предпочтительно в системе СИ.
В тексте записки должны быть даны ссылки на литературные источники для всех расчётных формул, физических величин и другие данные, взятые из литературы. Ссылки на литературу следует давать в виде заключённого в квадратные скобки номера источника по прилагаемому в конце записки списку использованной литературы.
В пояснительную записку следует обязательно включать технологическую схему, расчётные графики, выполненные на миллиметровой бумаге или в компьютерном варианте, эскизы и др. Описание технологической схемы должно быть увязано с её графическим изображением.
Материал в пояснительной записке рекомендуется располагать в следующей последовательности:
задание на курсовой проект;
оглавление, содержащее все разделы пояснительной записки с указанием номера страницы (оглавление оформляется тогда, когда вся записка переписана и пронумерованы все страницы);
введение (в виде краткого литературного обзора по теме);
технологическая схема установки с подробным описанием её работы;
расчёты, отражающие содержание расчётно-пояснительной записки согласно заданию на проектирование;
заключительная часть, содержащая выводы по выполняемой работе;
список использованной литературы, включающий фамилии и инициалы авторов, полное название книги, журнала и т.д., наименование издательства и год издания.
Записка должна быть аккуратно переплетена с соответствующим оформлением титульного листа.
Графическая часть курсовой работы выполняется на листах ватмана формата А1 (594x841 мм) ГОСТ 2301-68.
Число проекций на листе должно давать полное представление о проектируемом объекте. Лист должен быть максимально заполнен.
Чертежи должны быть выполнены карандашом или в программе с соблюдением всех правил оформления машиностроительных чертежей в соответствий с ЕСКД.
На чертеже общего вида аппарата надо дать разрезы, вырезы, сечения и т.д., чтобы по возможности полно показать конструкцию аппарата. Перечень штуцеров выносится на чертеже в отдельную таблицу. На чертеже даётся техническая характеристика аппарата, содержащая основные данные об аппарате (назначение, рабочая среда, температура и давление внутри аппарата, вес и т.д.)
На листе в правом нижнем углу размещается штамп - основная надпись для чертежей и схем. Согласно ГОСТу 2.101-68 спецификацию составляют на отдельных листах (формат А4).
Основные надписи на чертежах и спецификациях курсового проекта должны выполняться в соответствии с ГОСТом 2.104-68.
Студенты заочной формы обучения должны выполнять курсовую работу строго в срок, указанный в учебном плане и прислать готовую работу в институт на рецензию. Работа фиксируется в деканате и на кафедре, после чего передаётся руководителю на проверку. Проверенная работа с замечаниями руководителя (если таковые имеются), деканат пересылает студенту. По указанию руководителя студент исправляет ошибки или дорабатывает курсовую работу. В отдельных случаях, когда работа признаётся неудовлетворительной, ее следует частично или полностью переделать. В этом случае работа присылается на повторную рецензию.
Защита курсовой работы производится только во время экзаменационной сессии! При явке на сессию с непроверенной работой, работа к рассмотрению не принимается.
Тематика курсовой работы - Расчет основного технологического аппарата:
расчет ректификационной колонны
расчет барабанной сушилки
расчет выпарной установки
расчет кожухотрубчатого теплообменного аппарата
ЗАДАНИЯ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ
|
Произвести расчет выпарной установки по следующим данным: производительность G= 300 кг/час, упариваем сахарный раствор, начальная концентрация раствора = Хн-8% , конечная Хк-62%.Первый корпус выпарной установки обогревается греющим паром из котельной (насыщенный водяной пар давлением Ргп =10 ата). Третий корпус установки работает под вакуумом В= 725 мм рт. ст. Слабый раствор поступает на установку с температурой tн = 15С и подогревается до температуры кипения в первом корпусе тремя подогревателями, из которых первый обогревается экстра - паром второго корпуса, второй - экстра-паром первого корпуса , а третий - греющим паром из котельной . При определении количества экстра - паров исходить из равной тепловой нагрузки подогревателей слабого раствора . Установка обслуживается противоточным барометрическим конденсатором смешивания и ротационным вакуум-насосом. Охлаждающая вода поступает в конденсатор при температуре tB=12°C. Выпарной аппарат - тип 2 , исполнение - 1
|
|
Произвести технологический расчет сушильной установки барабанного типа по следующим данным:
Производительность сушилки по абсолютно сухому веществу  Gcуx=3000кг/ч, начальная и конечная влажность материала соответственно Wi=6% и W2=l,2% вес.
Начальные и конечные температуры материала - tH=17°C и 1к=65 С. Сушка производится воздухом, нагретым до температуры ti=T09C. Температура сушильного агента на выходе из барабана Т= 85 С. Напряжение барабана по влаге Аг = 2 кг (м3ч).
Коэффициент заполнения барабана = 2,5.
Воздух пропускают через калорифер, который обогревается паром сдавлением Рн= 2,5 атм.
|
|
Рассчитать ректификационную установку непрерывного действия производительностью Gд=170 кг/ч спирта. Установка состоит из брагоректификационной колонны, дифлегматора и конденсатора холодильника. Данные для расчета: содержание спирта в исходной смеси Хд=7% об., в кубовом остатке Х= 0,0029 % об, в дистилляте Хд=90,3% об. Коэффициент избытка флегмы =4,4. Обогрев колонны производится глухим паром р= 0,24 мПа ; рабочее давление в верхней части колонны р =0,12 мПа; Смесь поступает на тарелку при температуре tf =88 С.
|
|
Произвести технологический расчет сушильной установки барабанного типа по следующим данным: производительность сушилки по абсолютно сухому веществу Gсух=1800кг/ч ; начальная и конечная влажность материала соответственно 1=5% вес, и 2=1,2% вес, начальная и конечная температура материала соответственно tH 17 С и tH=50 0С. Сушка производится воздухом нагретым до температуры t1=109 С . Температура сушильного агента на выходе из барабана ti=60 С. Напряжение барабана по влаге Аг=1,5 кг/(м ч). Коэффициент заполнения барабана =0,18. Воздух пропускают через калорифер, который обогревает паром с давлением Рn=2,0ат . Район работы установил -Уральск. После сушильного барабана обработанный воздух проходит через циклон для удаления пыли
|
|
Рассчитать кожухотрубный теплообменный аппарат для испарения 15м3 /ч 100%-ой уксусной кислоты при атмосферном давлении. Нагревание производится сухим насыщенным водяным паром, давление которого 2,5- 105Па.
|
|
Рассчитать кожухотрубчатый теплообменный аппарат для конденсации 6,2м/с 50% уксусной кислоты при атмосферном давлении. Охлаждение производится водой. Вода нагревается от 10° С до 25° С.
|
|
Произвести технологический расчет сушильной установки барабанного типа по следующим данным : производительность сушилки по обсолютно сухому веществу Gсух=7000кг/ч; начальная и конечная температуры материала 1=3вес % 2=0,5вес%, начальная и конечная температуры tn=15C и t\k=55C. Сушка производится воздухом , нагретым до температуры t1=120C Температура сушильного агента на выходе из барабана t2=70C . Напряжение барабана по влаге Ау=6кг
(м3 ч). Коэффициент заполнения барабана =0,15. Воздух пропускают через калорифер , который обогревается паром с давлением Рп=2 ат . Район работы установки - Новороссийск . После сушильного барабана отработанный воздух проходит через циклон для удаления пыли.
|
|
Рассчитать кожухотрубный теплообменный аппарат для испарения 15м /ч 100%-ой уксусной кислоты при атмосферном давлении. Нагревание производится сухим насыщенным водяным паром, давление которого 2,5- 105Па.
|
|
Рассчитать кожухотрубный теплообменный аппарат для охлаждения 30м3 /ч 60 %-го этилового спирта от 50 до 30 С. Охлаждение производится водой, вода нагревается от 10 С до 18 С.
|
|
Рассчитать ректификационную установку непрерывного действия
производительностью Gд=220(кг/ч) вода - уксусная кислота.
Установка состоит из ректификационной колонны, дифлегматора и
конденсатора- холодильника с кипятильником.
Данные для расчета:
Xf,(% массовые) - содержание воды в исходной смеси - 48% Хw,(%массовые)- содержание воды в кубовом остатке = 0,7%
Хр= (% массовые) - содержание воды в дистилляте = 92%
Коэффициент избытка флегмы = 2,2
Обогрев колонны производится глухим паром Р — 0,23 МПа;
Рабочее давление в верхней части колонны Р = 0,12 МПа
|
|
Рассчитать ректификационную установку непрерывного действия производительностью Gg=1320 (кг/ч) вода уксусная кислота . Установка состоит из ректификационной колонны , дифлегматора и конденсатора холодильника . Данные для расчета.
Xf(%массовые)- содержание воды в исходной смеси = 32%
Xw(% массовые )содержание воды в кубовом остатке = 2%
Хр(% массовые)- содержание воды в дистилляте = 85%
Обогрев колонны производится паром Р= 0,23(Мпа), рабочее давление в верхней части колонны Р = 0,13(Мпа)
Смесь поступает на тарелку при температуре tf= 85C
|
|
Произвести расчет прямоточной трехкорпусной выпарной установки, если на выпаривание поступает GH =60000кг/ч слабого (начального ) раствора сахара с концентрацией Хн =5% вес , с выпарной установки уходит упаренный раствор с концентрацией Хк-70% вес.
Первый корпус выпарной установки обогревается греющим паром из котельной (насыщенный водяной пар давлением Ргп. =9,0 ата).
Третий корпус установки работает под вакуумом В= 715 мм рт. Ст.
Слабый раствор поступает на установку с температурой tH = 25C и подогревается до температуры кипения в первом корпусе тремя подогревателями, из которых первый обогревается экстра - паром второго корпуса, второй - экстра-паром первого корпуса , а третий - греющим паром из котельной .
При определении количества экстра - паров исходить из равной тепловой нагрузки подогревателей слабого раствора .
Установка обслуживается противоточным барометрическим конденсатором смешивания и ротационным вакуум-насосом. Охлаждающая вода поступает в конденсатор при температуре
tB=17°C.
Выпарной аппарат - тип 2 , исполнение 2.
|
|
Произвести расчет прямоточной трехкорпусной выпарной установки , на выпаривание поступает GH= 35000 кг/ч слабого начального раствора сахара с концентрацией Хн=6% вес.
Первый корпус выпарной установки обогревается греющим паром из котельной (греющий пар водяной, насыщенный под давлением Ргп. =60 ата). Третий корпус установки работает под вакуумом В = 710мм рт . ст. Слабый раствор поступает на установку с температурой tH =17 С и подогревается до температуры кипения его в первом корпусе тремя подогревателями , из которых первый обогревается экстра - паром второго корпуса , второй - экстра - паром первого корпуса , а третий греющим паром из котельной . При определении количества экстра - пара исходить из равной тепловой нагрузки подогревателей слабого раствора. Установка обслуживается противоточным барометрическим конденсатором. Охлаждающая вода поступает в конденсатор при температуре tB-=15°C
Выпарной аппарат - тип 1, исполнение - 1.
|
|
Произвести расчет прямоточной трехкорпусной выпарной установки, на выпаривание поступает GH=15000 кг/ч слабого (начального) раствора сахара с концентрацией Хн=25% вес.
Первый корпус выпарной установки обогревается греющим паром из котельной (греющий пар водяной , насыщенный под давлением Рг п =6,5 ата).
Третий корпус установки работает под вакуумом В = 700мм рт. ст.
Слабый раствор поступает на установку с температурой tH =20C и подогревается до температуры кипения его в первом корпусе тремя подогревателями , из которых первый обогревается экстра -паром второго корпуса , второй - экстра - паром первого корпуса , а третий греющим паром из котельной . При определении количества экстра - пара исходить из равной тепловой нагрузки подогревателей слабого раствора .
Установка обслуживается противоточным барометрическим конденсатором. Охлаждающая вода поступает в конденсатор при температуре tв-=20С.Конечная концентрация сахарного раствора Хк=55%.
|
|
Определить производительность выпарного аппарата с естественной
внутренней циркуляцией, работающего при атмосферном давлении при концентрации раствора от начальной 5% СВ до конечной 40% СВ.
Основные характеристики выпарного аппарата следующие: общая поверхность теплопередачи F=65m2 ; вертикальный трубный пучек имеет длину 1=2,5м; объем раствора заливаемого в аппарат V=5,75m3 ; объем трубного пространства Утр=1м3 ; диаметр сепарационной зоны D=1,4m.
Для обогрева применяется насыщенный водяной пар давлением 490*103 Па. Исходный раствор имеет температуру 20 0С.
Коэффициент теплопередачи в период нагревания раствора
Кр =380 Вт/м2 град.
Значения температуры кипения при атмосферном давлении, плотности и удельной теплоемкости раствора, а также коэффициенты теплопередачи в период выпаривания в зависимости от концентрации раствора приведены в таблице 1.
Концентрация раствора, %СВ
|
5
|
10
|
15
|
20
|
30
|
40
|
Температура кипения при атмосферном давлении, 0С
|
101
|
102,5
|
103,9
|
106
|
112
|
123
|
Удельная теплоемкость, Дж/кг*град
|
4100
|
3980
|
3830
|
3700
|
3460
|
3200
|
Плотность , кг/м
|
1040
|
1075
|
1110
|
1145
|
1210
|
1280
|
Коэффициент теплопередачи, Вт/ м град
|
1750
|
1640
|
1580
|
1320
|
950
|
410
|
Расчет сделать для двух вариантов:
1 - для аппарата периодического действия
2- для аппарата непрерывного действия
|
|
|
Рассчитать трехкорпусную противоточную выпарную установку для выпаривания 7200 кг/час раствора уксусной кислоты от начальной концентрации 14% до конечной концентрации 50%. Давление пара обогревающего первый корпус Р0 = 598* 103 Па, давление вторичного пара в последнем корпусе Р3 =9,8*103 Па раствор поступает на выпаривание при температуре 20°С.
Поверхность теплообмена всех корпусов должна быть равна между собой. Аппарат с естественной внутренней циркуляцией.
|
|
В выпарной аппарат непрерывного действия подается 12,5% раствор яблочного сока, который уваривается до 30,6%СВ. Производительность аппарата по уваренному продукту составляет 800 кг/час.
Разбавленный раствор, поступающий на выпарку подогревается от 24 до 80 С в подогревателе вторичным паром из аппарата под давлением Р=96*103 11а. Остальное количество вторичного пара идет на обогрев других производственных аппаратов.
Тепловые потери в выпарном аппарате составляет 6% от полезно использованного тепла (на подогрев и выпаривание). Температурные потери от физико-химической депрессии и от гидростатического эффекта 3°С.
Определить:
1 .расход греющего пара (РИЗб =295* 103 Па) при влажности 5%;
2.количество вторичного пара, отбираемого на обогрев производственных аппаратов;
3.поверхность нагрева подогревателя, принимая величину коэффициента теплопередачи в нем К =698 Вт/м град.
|
|
Произвести технологический расчет сушильной установки барабанного
типа по следующим данным:
Производительность сушилки по абсолютно сухому веществу
Gсух=5000кг/ч, начальная и конечная влажность материала
соответственно W1=9% и W2=3,2% вес.
Начальные и конечные температуры материала - tH=16°C и tK=68°C.
Сушка производится воздухом, нагретым до температуры t1=203°C.
Температура сушильного агента на выходе из барабана Т= 88°С.
Напряжение барабана по влаге Аг = 3 кг (м3 ч).
Коэффициент заполнения барабана = 2,5.
Воздух пропускают через калорифер, который обогревается паром с давлением Рн = 2,5 атм.
|
|
Рассчитать ректификационную установку непрерывного действия производительностью Gд=220(кг/ч) для разделения смеси вода - уксусная кислота.
Установка состоит из ректификационной колонны, дифлегматора и конденсатора- холодильника с кипятильником. Данные для расчета:
Xf,(% массовые) - содержание воды в исходной смеси — 48%
Xw,(%массовые)- содержание воды в кубовом остатке = 0,7%
Хр= (% массовые) - содержание воды в дистилляте = 92%)
Коэффициент избытка флегмы = 2,2
Обогрев колонны производится глухим паром Р = 0,23 МПа; Рабочее давление в верхней части колонны Р = 0,12 МПа.
|
|
Рассчитать ректификационную установку непрерывного действия производительностью Gд= 160(кг/ч) для разделения смеси вода - уксусная кислота, содержащей 50% (массовых) воды.
Содержание воды в дистилляте должно быть 88%(массовых), в кубовом остатке = 2,0 %.
Исходная смесь перед подачей в колонну подогревается до температуры кипения за счет теплоты кубового остатка. Начальная температура исходной смеси 10о С. Пары в дефлегматоре конденсируются и конденсат выходит при температуре насыщения. Охлажденная вода поступает в холодильник и дефлегматор с t=10о С, а выходит с t=25°C. Испаритель кубового остатка (кипятильник) представляет собой теплообменник, вынесенный за пределы колонны. Обогрев кипятильника производится сухим насыщенным паром. Колонна работает под атмосферным давлением.
|
|
Рассчитать кожухотрубный теплообменный аппарат для охлаждения производительностью - 350 кг/ч 40%-ного этилового спирта от 55 оС до 32°С. Охлаждение производится рассолом. Рассол нагревается от 2°С до 8°С.
|
|
Произвести технологический расчет сушильной установки барабанного типа по следующим данным:
производительность сушилки по абсолютно сухому веществу Gсух=7000кг/ч, начальная и конечная влажность материала соответственно W1=3% и W2=0,5% вес.
Начальные и конечные температуры материала - tH=15°C и tK=55°C. Сушка производится воздухом, нагретым до температуры t1=120°C. Температура сушильного агента на выходе из барабана Т= 70°С. Напряжение барабана по влаге Аг = 6 кг/(м ч). Коэффициент заполнения барабана = 1,5.
Воздух пропускают через калорифер, который обогревается паром с давлением Рн= 2,0 атм. Район работы установки - Архангельск. После сушильного барабана отработанный воздух проходит через циклон для удаления пыли
|
|
Произвести расчет прямоточной трехкорпусной выпарной установки, на выпаривание поступает GH=30000 кг/ч слабого (начального) раствора сахара с концентрацией Хн=10% вес, с дальнейшим выпариванием до концентрации Хк=60% вес.
Первый корпус выпарной установки обогревается греющим паром из котельной (насыщенный водяной пар под давлением Рг п = 7,0 ата). Третий корпус установки работает под вакуумом В = 710 мм.рт.ст.
Слабый раствор поступает на установку с температурой tH =21°C и подогревается до температуры кипения его в первом корпусе тремя подогревателями, из которых первый обогревается экстра -паром второго корпуса, второй - экстра - паром третьего корпуса, а третий греющим паром из котельной . При определении количества экстра - паров исходить из равной тепловой нагрузки подогревателей слабого раствора.
Установка обслуживается противоточным барометрическим конденсатором. Охлаждающая вода поступает в конденсатор при температуре tB-=20C.
Выпарной аппарат - тип 1, исполнение - 2.
|
|
Рассчитать ректификационную установку непрерывного действия производительностью Gд= 180(кг/ч) воды.
Установка состоит из ректификационной колонны, дефлегматора и конденсатора- холодильника. Данные для расчета:
содержание воды в дистилляте должно быть 3 5 %(массовых), в кубовом остатке =1,5 %, в дистилляте = 97 %, коэффициент избытка флегмы = 3,7
Обогрев колонны производится глухим паром Р = 0,22 МПа; рабочее давление в верхней части колонны Р = 0,2 МПа. Смесь поступает в тарелку при температуре t=87°C
| |
