Предварительный расчет теплообменника
Тепловое загрязнение окружающей среды. Основы теплопередачи. Описание едкого натрия. Технологическая схема установки сточной воды. Физико-химические характеристики теплоносителя. Расчет расхода греющего пара. Теплоотдача при развитом турбулентном течении.
Рубрика | Экология и охрана природы |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 15.04.2013 |
Размер файла | 198,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
1. Введение
2. Тепловое загрязнение окружающей среды
3. Основы теплопередачи
4. Описание продукта. Натрий едкий 30%
5. Практическая часть. Ориентировочный расчет
5.1 Технологическая схема установки сточной воды
5.2 Схема движения теплоносителей
5.3 Физико-химические характеристики теплоносителя
5.4 Тепловая нагрузка
5.5 Расчет расхода греющего пара
5.6 Расчет поверхности теплообменника
5.7 Выбор теплообменника
5.8 Определение режима движения
5.9 Теплоотдача при развитом турбулентном течении в трубах и каналах
Вывод
Приложение
1. Введение
Существует неразрывная взаимосвязь и взаимозависимость условий обеспечения теплоэнергопотребления и загрязнения окружающей среды. Взаимодействие этих двух факторов жизнедеятельности человека и развитие производственных сил привлекает постепенное внимание к проблеме взаимодействия теплоэнергетики и окружающей среды.
На ранней стадии развития теплоэнергетики основным проявлением этого внимания был поиск в окружающей среде ресурсов, необходимых для обеспечения теплоэнергопотребления и стабильного теплоэнергоснабжения предприятий и жилых зданий. В дальнейшем границы проблемы охватили возможности более полного использования природных ресурсов путём изыскания и рационализации процессов и технологии, добычи и обогащения, переработки и сжигания топлива, а также совершенствования теплоэнергетических установок.
С ростом единичных мощностей блоков, теплоэнергетических станций и теплоэнергетических систем, удельных и суммарных уровней теплоэнергопотребления, возникла задача ограничения загрязняющих выбросов в воздушный и водный бассейны, а также более полного использования их естественной рассеивающей способности.
На современном этапе проблема взаимодействия теплоэнергетики и окружающей среды приобрела новые черты, распространяя своё влияние на огромные территории, большинство рек и озёр, громадные объемы атмосферы и гидросферы Земли.
Ещё более значительные масштабы развития теплоэнергопотребления в обозримом будущем предопределяют дальнейший интенсивный рост разнообразных воздействий на все компоненты окружающей среды в глобальных масштабах.
Важнейшей стороной проблемы взаимодействия теплоэнергетики и окружающей среды в новых условиях является всё более возрастающее обратное влияние определяющая роль условий окружающей среды в решении практических задач теплоэнергетики (выбор типа теплоэнергетических установок, дислокация предприятий, выбор единичных мощностей энергетического оборудования и многое другое). [3]
2. Тепловое загрязнение окружающей среды
Тепловое загрязнение - нагревание воды, воздуха или почвы в результате попадания в окружающую среду тепловых отходов предприятий топливно-энергетического комплекса.
Развитие теплоэнергетики оказывает воздействие на различные компоненты природной среды: на атмосферу (потребление кислорода воздуха (О2), выбросы газов, паров, твёрдых частиц), на гидросферу (потребление воды, переброска стоков, создание новых водохранилищ, сбросы загрязненных и нагретых вод, жидких отходов), на литосферу (потребление ископаемых топлив, изменение водного баланса, изменение ландшафта, выбросы на поверхности и в недра твёрдых, жидких и газообразных токсичных веществ).
В настоящее время это воздействие приобретает глобальный характер, затрагивая все структурные компоненты нашей планеты. Важнейшими факторами функционирования окружающей среды является живое вещество биосферы, которое играет существенную роль в естественном круговороте почти всех веществ. Однако в большинстве процессов мы не можем проследить прямых воздействий теплоэнергетики на живое вещество, но должны учитывать это влияние в результате воздействия на отдельные компоненты окружающей среды и животный мир, где воздействие теплоэнергетики складывается со всеми другими антропогенными воздействиями.
Взаимодействие теплоэнергетики и окружающей среды происходит во всех стадиях иерархии топливно-энергетического комплекса: добыче, переработке, транспортировке, преобразование и использование тепловой энергии. Это взаимодействие обусловлено как способами добычи, переработки и транспортировки ресурсов, связанных с воздействием на структуру и ландшафты литосферы, потребление и загрязнение вод морей, озёр, рек, изменением баланса грунтовых вод, выделением теплоты, так и использованием тепловой энергии от источников. [1]
3. Основы теплопередачи
К тепловым процессам относятся процессы нагревания, охлаждения, испарения и конденсации. Аппаратура, предназначенная для проведения этих процессов, называется тепловой, или теплоиспользующей, аппаратурой.
Нагревание - это повышение температуры перерабатываемых материалов путем подвода к ним тепла.
Охлаждение - понижение температуры перерабатываемых материалов путем отвода от них тепла.
Испарение - перевод в парообразное состояние какой-либо жидкости путем подвода к ней тепла. Частным случаем испарения является весьма широко распространенный в химической технике процесс выпаривания, т.е. концентрирования при нагревании растворов твердых нелетучих веществ путем удалении жидкого летучего растворителя в виде паров.
Конденсация - сжижение паров какого-либо вещества путем отвода от них тепла.
В тепловых процессах взаимодействуют не менее чем дне среды с различными температурами, при этом тепло передается самопроизвольно (без затраты работы) только от среды с большей температурой к среде с меньшей температурой.
Среда с более высокой температурой, отдающая при теплообмене тепло, называется теплоносителем. Среда с более низкой температурой, воспринимающая при теплообмене тепло, называется холодильным агентом (хладоагентом).
В химической технике приходится осуществлять тепловые процессы при самых различных температурах - от близких к абсолютному нулю до нескольких тысяч градусов. Для каждого конкретного процесса, протекающего в определенном интервале температур, подбираются наиболее подходящие теплоносители и хладоагенты. Выбранные теплоносители и хладоагенты должны быть вполне химически стойкими в рабочих условиях процесса, не давать отложений на стенках аппаратов, не вызывать коррозии аппаратуры и легко транспортироваться по трубам.
Процессы переноса теплоты часто сопутствуют другим технологическим процессам: химического взаимодействия; разделения смесей и т.д.
Основной характеристикой любого теплового процесса является количество передаваемого в процессе тепла; от этой величины зависят размеры тепловой аппаратуры. Основным размером теплового аппарата является теплопередающая поверхность, или поверхность теплообмена.[4]
4. Описание продукта. Натрий едкий 30%
теплопередача пар натрий сточный
Каустическая сода - самая распространённая щёлочь, объемы производства и потребления которой в год составляют до 57 миллионов.
Чистый гидроксид натрия NаОН представляет собой белую непрозрачную массу, жадно поглощающую из воздуха водяные пары и углекислый газ.
Существуют две модификации безводного едкого натра -б-NаОН с ромбической формой кристаллов и в-NаОН с кристаллами кубической формы. С водой NаОН образует ряд кристаллогидратов: NaOH*H2O, где n = 1, 2, 2,5, 3,5, 4, 5,25 и 7.
Температура плавления = 323 гр. С, температура кипения = 1403 гр. С.
Плотность = 2,02 г/см3.
Класс опасности
Едкий натр представляет собой едкое вещество. При попадании на кожу вызывает химические ожоги, а при длительном воздействии может вызывать язвы и экземы. Сильно действует на слизистые оболочки. Опасно попадание едкого натра в глаза. Предельно допустимая концентрация аэрозоля едкого натра в воздухе рабочей зоны производственных помещений (ПДК) - 0,5 мг/м3.
Каустическая сода пожаро- и взрывобезопасна, относится к вредным веществам 2-го класса опасности по ГОСТ 12.1.007.
Упаковка, транспортировка, хранение
Технический едкий натр транспортируют железнодорожным, автомобильным, водным транспортом в крытых транспортных средствах в упаковке и наливом в железнодорожных и автомобильных цистернах в соответствии с правилами перевозок грузов, действующими на данном виде транспорта. Железнодорожным транспортом продукт перевозят в бочках, барабанах, ящиках повагонно. Технический едкий натр, предназначенный для медицинской промышленности и производства искусственного волокна, по требованию потребителя транспортируют в железнодорожных цистернах с котлами из нержавеющей стали или гуммированными, принадлежащих потребителю или изготовителю.
Цистерны заполняют едким натром до полной вместимости с учетом объемного расширения продукта при возможном перепаде температур в пути следования. Перед заливом цистерн с остатком раствора едкого натра должен быть проведен анализ остатка на соответствие требованиям настоящего стандарта. Если анализ остатка соответствует требованиям настоящего стандарта, то цистерну заполняют продуктом; если анализ остатка не соответствует требованиям настоящего стандарта, то остаток удаляют, а цистерну промывают.
Технический едкий натр, упакованный в специализированные контейнеры, транспортируют только автомобильным транспортом.
Продукт, упакованный в бочки, барабаны и ящики, транспортируют в пакетированном виде по ГОСТ 26663, ГОСТ 24957, ГОСТ 21650, ГОСТ 21140, на поддонах по ГОСТ 9557 и ГОСТ 26381.
Раствор технического едкого натра хранят в закрытых емкостях из материала, стойкого к щелочам.
Применение
Едкий натр находит широкое применение в самых разнообразных отраслях промышленности и для бытовых нужд.
В химической и нефтехимической промышленности (на их долю приходится около 57% суммарного объема российского потребления NaOH)-- для нейтрализации кислот и кислотных оксидов, как реагент или катализатор в химических реакциях, в химическом анализе для титрования, для травления алюминия и в производстве чистых металлов, в нефтепереработке -- для производства масел.
Каустик применяется в целлюлозно-бумажной промышленности для делигнификации (сульфатный процесс) целлюлозы, в производстве бумаги, картона, искусственных волокон, древесно-волоконных плит.,
Для омыления жиров при производстве мыла, шампуня и других моющих средств.
В производстве биодизельного топлива, получаемого из растительных масел и используемого для замены обычного дизельного топлива.
В качестве агента для растворения засоров канализационных труб, в виде сухих гранул или в составе гелей. Гидроксид натрия дезагрегирует засор и способствует лёгкому продвижению его далее по трубе.
Дегазации и нейтрализации отравляющих веществ, в том числе зарина, в ребризерах (изолирующих дыхательных аппаратах (ИДА), для очистки выдыхаемого воздуха от углекислого газа).
В пищевой промышленности: для мытья и очистки фруктов и овощей от кожицы, в производстве шоколада и какао, напитков, мороженого, окрашивания карамели, для размягчения маслин и производстве хлебобулочных изделий. Зарегистрирован в качестве пищевой добавки E524.
В цветной металлургии, энергетике, в текстильной промышленности, для регенерации резины.[5]
5. Практическая часть. Ориентировочный расчет
5.1 Технологическая схема установки сточной воды
Рисунок 1 - Технологическая схема
5.2 Схема движения теплоносителей
25оС NaOH 85oС
110оС пар 110оС
5.3 Физико-химические характеристики теплоносителя
Раствор NaOH (30%)
с=1310 ;
м= 5,5*10-3 Па*с;
с = 0,768 ; с=0,768*4190=3217,92 ;
л= 0,470 ; л= 0,470*1,16=0,54 ;
Греющий пар
р=1,4 атм;
tпара= 110оС;
r= 2230,0 ;
с= 0,826 ;
мn= 12,46*106 Па*с;
Конденсат
tконд=tпара=110оС;
с= 951,0 ;
м= 259*106 Па*с;
л=68,5*102 ;
5.4 Тепловая нагрузка
Qполез=G*c(tк-tн) - полная тепловая нагрузка;
Qполез=*3217,92*(85-25)=5361698,3 Дж;
Полное тепло с учетом тепловых потерь
Qполн=1,1 Qполез;
Qполн=1,1*5361698,3=5897868,13 Дж;
5.5 Расчет расхода греющего пара
D= =2404,34 ;
5.6 Расчет поверхности теплообменника
?tбольш=tконд-tн=110-25=85оС;
?tменшь=tпар-tконд=110-85=250С;
=3,4;
?tср= = 50oC;
F - поверхность теплопередачи;
F= =235,9 м2;
K - коэффициент теплопередачи от пара конденсата к воде;
Принимаем К=500 ;
5.7 Выбор теплообменника
Длина трубы Н - 6 м;
D кожуха - 800 мм= 0,8м;
d труб - 20*2 мм=0,002м;
d внутренний - 16 мм= 0,016м;
Число ходов - 2;
Общее число труб n - 690 шт.;
Площадь сечения потолка 102 м2:
· в вырезе перехода - 6,9;
· между перегородками - 7,0;
Площадь сечения одного хода по трубам - 6,9 м2;
Поверхность теплообмена - 260м2;
5.8 Определение режима движения
K= ;
б1 - коэффициент теплоотдачи от стенки к раствору;
При расчете б1:
Re= ;
= ;
f= = 0, 00000031 м2;
V= = = 0, 21 ;
= =1 ;
Re= =13810, 9;
Re > 10000 - режим движения турбулентный;
5.9 Теплоотдача при развитом турбулентном течении в трубах и каналах
Nu=0,012*еi * Re0,8*Pr0,43*( )0,29;
= = =32,41;
еi =1;
( ) =1;
Nu=0,021*1*13810,90,8*32,410,43*10,29=192,19;
Nu=
= = =655, 84 ;
Теплопередача от конденсата к стенке трубы зависит от режима движения пленки конденсата по наружной поверхности трубы.
Re=;
Г - расход конденсата, который образуется на 1 м2 поверхности теплообмена.
Г= = =0,053;
Re= =818;
1000 < Re < 30 - ламинарный режим движения пленки;
=0,756* Re-0,22;
=0,756*(818)-0,22;
б2[0,063*10-12]0,33=0,166*68,5*10-2;
б2*0,00004=0,11
б2= =2750 ;
K= ;
K= ;
R1=0.5*10-4 ;
R2=5,4*10-4 ;
д=2 мм= 0,002м;
л= 15,08 ;
K= = 666,66;
К=666,66;
Вывод
Подобранный по предварительному расчету теплообменник отвечает условиям (К > 500) и подходит для нашей установки.
Список использованных источников
1. Мавривцев В.В. Основы экологии: Учебник/ В.В. Маривцев - Высш. школа, 2003.-416с.;
2. [www.wikipedia.ru] 23.03.2013;
3. [www.yaneuch.ru] 23.03.2013;
4. [www.allbest.ru] 23.03.2013;
5. [www.himtrade.ru] 23.03.2013;
Приложение
Схема теплообменника
А - вход в трубную решетку;
Б - выход из межтрубного пространства;
В - вход в межтрубное пространство;
Д - выход их трубной решетки;
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Экологическая проблема–проблема взаимоотношений общества и природы, сохранения окружающей среды. Тепловое загрязнение. Шумовое загрязнение. Электромагнитное загрязнение. Природоохранная политика человечества в сохранении и восстановлении экологии.
реферат [14,3 K], добавлен 19.12.2007Характеристика природных условий территории. Оценка воздействия предприятия на окружающую среду. Расчет платы за загрязнение окружающей среды цеха водоканализации ООО "Заводские Сети", расположенного в Автозаводском районе города Нижнего Новгорода.
курсовая работа [96,5 K], добавлен 11.12.2012Источники и виды загрязнителей окружающей среды, характерные для данного производства. Методы очистки сточных вод: механические, термические, физико-химические, химические и электрохимические. Описание технологического процесса и техника безопасности.
дипломная работа [813,1 K], добавлен 10.02.2009Характеристика целлюлозно-бумажной промышленности. Технологическая схема производства бумаги. Механическая очистка сточных вод. Физико-химические методы очистки. Напорные и безнапорные гидроциклоны. Расчет открытого гидроциклона без внутренних вставок.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 16.12.2009Основные объекты загрязнения окружающей среды. Физическое загрязнение, связанное с изменением физических, температурно-энергетических, волновых и радиационных параметров внешней среды. Процесс прогрессирующего накопления металлов в окружающей среде.
презентация [609,6 K], добавлен 28.03.2015Основные характеристики и требования к продукции (солоду). Основные цели и задачи в области качества сырья, физико-химические качества солода. Принципиальная схема получения, характеристика технологического процесса, хранение. Пример расчета фильтра.
курсовая работа [734,8 K], добавлен 04.10.2009Экология - наука о взаимоотношениях живых организмов с окружающей средой. Круговорот воды в биосфере. Тепловое загрязнение как один из видов загрязнения водоемов. Источники загрязнения природных вод, проблемы, возникающие в связи с деятельностью человека.
презентация [1,1 M], добавлен 23.11.2011Требования Закона "Об охране атмосферного воздуха", предъявляемые к промышленному предприятию. Основные направления безотходного промышленного производства. Источники промышленного загрязнения атмосферы. Физико-химические методы очистки сточных вод.
контрольная работа [114,7 K], добавлен 16.11.2014Нормирование качества окружающей среды. Расчет загрязнения атмосферы от организованного высокого источника выбросов. Источники антропогенного загрязнения атмосферного воздуха, водных и земельных ресурсов, определение максимальных приземных концентраций.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 15.03.2010Разработка и внедрение малоотходных технологий. Основные причины высокой энергоемкости продукции в Российской Федерации. Деградация окружающей среды и понятие системы стандартных загрязнений. Расчет платы предприятия за загрязнение окружающей среды.
курсовая работа [58,7 K], добавлен 19.08.2013