Расчет вакуум-дискового фильтра (ПАХТ)

чертеж фильтра.cdw

Головка распределительная
Диски фильтровальные
Отвод фильтрата из зоны фильтрования
Отвод фильтрата и воздуха из зоны просушки
Подача сжатого воздуха на отдувку осадка
Подача воды в узел уплотнения мешалки
Подача сжатого воздуха на регенерацию фильтровальной перегородки
Подача воздуха в воздухораспределитель
Слив суспензии из ванны
Подача воды в устроиство для промывки дисков
Слив конденсата из ресивера
Фильтр предназначен для разделения щелочной суспензии
Площадь фильтрования
подачи воздуха на отдувку
Мощьность электродвигатлей привода
Рабочее давление(вакуум)
Ось штуцера должна совпадать с осью симметтрии секторов в
двух плоскостях. Допустимое отклонение до 1 мм.
В собранном вале отверстия под сектора должны быть
расположены по прямой линии с предельными отклонениями
мм. Взаимное размещение ребер ячеек не допускается более чем
Основной конструкционный материал Сталь 10 ГОСТ1050-88 и сталь
Вакуум-фильтр дисковый
Техническая характеристика фильтра
Технические требования

ПЗ2.docx

Федеральное агентство по образованию РФ
Министерство образования РФ
Уральский Государственный Лесотехнический Университет
Кафедра химической технологии древесины
УСТАНОВКА ФИЛЬТРОВАЛЬНАЯ
Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту по курсу
«Процессы и аппараты химической технологии»
Характеристика фильтра вакуумного дискового
1 Расчет поверхности фильтрования
Расчет и выбор вспомогательного оборудования
1 Ресиверы и ловушки
2.1 Ресиверы для фильтрата
2.2 Ресивер для промывного фильтрата
2.3 Ресивер-водоотделитель для воздуходувки
3 Барометрический конденсатор смешения
Емкости. Механическая мешалка
Трубопроводы воздуховоды емкости
Расчет кожухотрубного теплообменника 1
Расчет кожухотрубного теплообменника 2
Насос подачи суспензии в фильтр
1. Гидравлическое сопротивление трубопровода подачи суспензии в корыто фильтра
2. Гидравлическое сопротивление теплообменника
Насос подачи фильтрата в подогреватель
1. Гидравлическое сопротивление трубопровода
Технико-экономические показатели
Предназначены для разделения суспензии с частицами твердой фазы более или менее однородной крупности с умеренной плотностью их осаждения и могут быть использованы в тех случаях когда при фильтровании под вакуумом образуется слой осадка толщиной не менее 8 мм за время не более 3 минут. Кроме того скорость осаждения наиболее крупных частиц твердой фазы составляющих в совокупности не менее 20% от общего его количества не должна превышать 18 ммс.
Суспензия не должна быть легко летучей ядо- огне- или взрывоопасной а жидкая фаза ее не должна кристаллизоваться под вакуумом. Образующийся на фильтре осадок не должен при просушки сильно растрескиваться. Осадок на фильтре не промывается.
Фильтры применяются преимущественно в крупнотоннажных производствах на обогатительных фабриках горнорудной угольной и металлургической промышленности.
Фильтр (рисунок 1) состоит из горизонтально расположенного вращающегося ячейкового вала 5 с установленными на нем дисками 3 частично погруженными в корыто 2 с фильтруемой суспензией.
Рисунок 1. Схема устройства фильтра
Каждый диск состоит из 12-18 разобщенных полых секторов 4 дренажная поверхность которая обтянута фильтровальной тканью или сеткой.
Вал фильтра полый двустенный. Между наружной и внутренней стенками расположены соответственно 12-18 каналов (ячеек).
Полость каждого сектора диска сообщается с соответствующим каналом (ячейкой) вала. Каналы выходят на торцевую поверхность вала к которой прижата неподвижная распределительная головка 1.
При вращении вала секторы последовательно сообщаются с камерами I-IV распределительной головки.[6]
В зоне А фильтрат под действием вакуума поступает через фильтровальную перегородку в полость секторов а затем через каналы вала и камеру 1 сообщающуюся с вакуумной линией отводится из фильтра.
Твердая фаза задерживается на поверхности перегородки образуя слой осадка.
В зонах А и В обезвоживания свободная жидкость отсасывается из осадка и отводится из фильтра через камеру I и II.
В зоне Г съем осадка через камеру III подают внутрь секций сжатый воздух для отделения осадка от фильтровальной перегородки и съема его ножом 6. Отдувка осадка осуществляется импульсом с помощью клапана отдувки.
В зоне Д происходит регенерация ткани воздухом или паром поступающим через камеру IV. Если фильтровальную перегородку не забивается осадком зону регенерации не используют.
У фильтров в углеродистом исполнении полый ячейковый вал – литой состоит из отдельных частей по длине у фильтров из коррозионностойких сталей вал сварной из отдельных секций (ячеек) – сегментов цельных по длине.
Секторы дисков могут быть сварными или отливаться из силумина.
Корыто фильтра – сварное с переливным желобом для обеспечения постоянного уровня суспензии.
Мешалка вращающегося типа имеет индивидуальный привод. Распределительная головка – литая со штуцерами для отвода фильтрата из зон фильтрования и просушки а также для импульсной подачи сжатого воздуха на отдувку осадка и регенерацию ткани.
У фильтров с поверхностью фильтрования до 51 включительно – одна распределительная головка у остальных фильтров - две. [6]
Рисунок 2. Схемы распределения технологических зон и фильтровальной установки
ФД-дисковый вакуум-фильтр; ЕМ-емкость с мешалкой; ЕД-емкость дозирующая; Р-ресивер; Л-ловушка; Н-насос; КБ-конденсатор барометрический; Т-конденсатор; В-воздуходувка; НВ-насос вакуумный; ЕГ-емкость-гидрозатвор; БТ-барометрическая труба; ВТ-вентиль регулирующий; ВЗ-вентиль запорный.
Cуcпензия из емкости ЕМ (рис.2) центробежным насосом Н1 подается в корыто дискового вакуум-фильтра ФД установленного на втором этаже. На фильтре суспензия разделяется на осадок и фильтрат отводимый в ресивер Р1. Далее самотеком фильтрат поступает в емкость-гидрозатвор ЕГ1 и дальнейшую переработку(нагрев).
Осадок можно удалить с фильтрующей ткани обратной отдувкой скребками. После удаления осадка фильтрующую ткань регенерируют удаляя из ее пор и поверхности частицы твердой фазы. Регенерацию можно осуществлять продувкой воздухом паром двухсторонней промывкой горячей водой.
Воздух для отдувки осадка и регенерации ткани подается воздуходувкой В перед которой установлен ресивер Р3 для отделение воды и масла и выравнивание давления воздуха. Промывная вода подогревается в теплообменнике Т1 и поступает на промывку осадка из емкости постоянного уровня ЕД. Промывной фильтрат отсасывается в ресивер Р2 и самотеком поступает в емкость-гидрозатвор ЕГ2. Отсасываемый из ресивера воздух содержит жидкость в виде мелких брызг которые перед вакуум-насосом НВ отделяются от воздуха в ловушках Л1Л2. При фильтровании суспензии с температурой выше 60° устанавливается конденсатор смешения КБ для конденсации паров охлаждения воздуха и снижения производительности вакуум-насоса. Высота установки ресивера ловушек и конденсатора должна обеспечивать свободный сток жидкости из вакуумного пространства через емкость-гидрозатвор ЕГ.
=[+(1- )]=027·974[027·974+(1-027)·2225]=014.
Суспензии =1[+(1-)]=1[0182225+(1-018)974]=1084 кг;
Влажного осадка =1[+(1-)]=1[0862225+(1-086)974]=
Количество твердой фазы в осадке:
Количество фильтрата:
Количество твердого вещества содержащегося в суспензии:
==26··0183600=13 кгс.
Количество воды в суспензии:
Количество воды в осадке:
Составляем таблицу материального баланса (таблица 1).
Объемная производительность по фазам:
Для суспензии ==7221084=00067 c;
Для фильтрата ==572974=00059 c;
Для влажного осадка ==151886=00008 c;
Для твердой фазы ==132225=058· c.
Таблица 1. Материальный баланс процесса фильтрования
Объемный и массовый расход промывной воды:
Результаты расчета заносим в таблицу 2.
Таблица 2. Результаты расчета материального баланса
Массовая производительность кгс
Объемная производительность c
1. Расчет поверхности фильтрования
Толщину слоя осадка на фильтре принимаем по таблице 6[3] для зернистого рассыпчатого осадка: =10· м.
Соотношение объемов осадка и фильтрата:
U==0000800059=0136 .
Удельная производительность фильтрата:
Продолжительность фильтрования при P=const:
=U2P+qP=[(·0136·0375··91·)2·0069+ +(0074·0375·7·)0069·]=187c.
Продолжительность промывки осадка:
=LUq(Uq+)P=[115·0136·0074·0483··(91··0136·0074+7·)]0069·=31c.
Продолжительность полного цикла фильтрования принимая долю поверхности фильтра предназначенной для фильтрования за 04; для промывки осадка – 03:
T=(+)07=(187+31)07=311c.
Поверхность фильтрования:
F=Tq=00059·3110074=25 .
Выбор дискового вакуум-фильтра.
По рассчитанной поверхности фильтрования F=25 и справочнику [6] выбираем дисковый вакуум-фильтр с фильтрующей поверхностью 32 типа ДОО32-25-1К. Выписываем параметры фильтра. Привести схемы распределения технологических зон и фильтровальной установки.
Техническая характеристика фильтра типа ДОО32-25-1К[6]
Поверхность фильтрования
Подача воздуха на отдувку
Частота вращения (обмин):
Мощность электродвигателей привода не более:
Габаритные размеры не более
Наиболее тяжелого монтируемого узла (ячейный вал)
Стандартные диаметры штуцеров фильтра ДОО32-25-1К[6]
Диаметр условного прохода мм
Условное давление МПа
Перелив суспензии из ванны
Отвод фильтрата из зоны фильтрования
Отвод фильтрата и воздуха из зоны просушки
Подача сжатого воздуха на отдувку осадка
Подача воды в узел уплотнения мешалки
Слив суспензии из ванны
Подача воздуха в воздухораспределитель
Подача сжатого воздуха для регенерации фильтровальной перегородки
Подача воды в устройство для промывки дисков
Слив конденсата из ресивера
Габаритные и присоединительные размеры (мм) ДОО32-25-1К[6]
Уточняем движущую силу процесса фильтрования:
P=+g=069·+0875·1084·981=078Па=0078 МПа где =07·252=0875 м; 25 – диаметр диска.
Пересчет фильтра не производим так как фильтр рассчитан и выбран с запасом.
Вакуум-насос. Производительность вакуум-насос:
=F=0008·32=026 c при удельном расходе воздуха =0008 (·с) принятому по таблице 7[3] и по f=13·360032=14625 кг(·ч).
Выбор вакуум-насоса:
По =026 c выбираем вакуум-насос типа ВВН2-25 создающего вакуум 008 МПа с производительностью =0375 c.
Мощность электродвигателя вакуум-насоса:
==96·026=25 кВт при удельной мощности =96 кВт с принятой по таблице 9[3] и по =026 c.
Принимаем электродвигатель по таблице 9[3] типа А02 – 72-2 N=30 кВт.
Воздуходувка. Производительность воздуходувки:
=F=0009·32=03 c при удельном расходе сжатого воздуха =0009(·с) принятому по таблице 10[3]. Тип воздуходувки выбираем по производительности =03 с и по таблице 8[3]. Принимаем воздуходувку типа ВК-25 производительностью =0417 с.
Мощность электродвигателя воздуходувки:
==108·03=324 кВт где =108 (кВт·с)по таблице 8 и по =
Выбираем электродвигатель по =324 кВт и по таблице 9[3] типа А02-81-2 =40 кВт =089.
1. Ресиверы и ловушки
2.1. Ресиверы для фильтрата
Производительность по паровоздушной смеси:
=+=026+064=09 с где =F=002·32=064 с принимая =002 (·с) по таблице 11[3].
D=[(+)0785=(125·090785·3=07 м где =025; =3. По D=07 м и по таблице 12[3] выбираем ресивер ближайший большего объема V=1 ; D=09 h=065 м.
2.2. Ресивер для промывного фильтрата
=+=026+064=09 с так как =F=002·32=064 с где =002(·с) при горячей промывки осадка (t=58°C) по таблице11[3].
Ресивер для промывного фильтрата принимаем тех же размеров что и для зоны фильтрования: V=1 ; D=09 h=065 м; 1шт.
2.3. Ресивер-водоотделитель для воздуходувки
D=(0785=(125·030785·1=069 м. Принимаем =1 мc для холодного воздуха; =025. Выбираем ресивер по таблице 1213[3] и по D=069 м. Принимаем ресивер водоотделитель =04 ; D=07 м; h=055 м; 1шт.
Ловушку перед барометрическим конденсатором принимаем по рассчитанному диаметру ресивера D=09 м и по таблице 12[3] ближайшего меньшего размера по сравнению с выбранным ресивером. Принимаем ловушку V=04 ; D=07 м; h=055 м.
Ловушка после конденсатора не рассчитывается так как она входит в комплект последнего.
3. Барометрический конденсатор смешения
Удельная теплота парообразования
Параметры греющей воды
Теплоемкость при =(+)2
В барометрический конденсатор поступает паровоздушная смесь. Объем отсасываемого воздуха из ресиверов равен =026 с. Ресиверы фильтрата и промывного фильтрата работают периодически а испарение паров воды из фильтратов происходит непрерывно потому объем паров равен сумме =064+064=128 с.
=+2=026+2·064=154 с.
Конденсатор выбираем по объему паровоздушной смеси =154 с и по таблице 14[3]. Принимаем конденсатор КБ-15 =42 с.
Расход греющей воды на конденсацию пара:
=r(-)=128·012·2361419·(88-55)=26 кгс.
Диаметр конденсатора:
=(0785=(1540785·135=038 м где =135 мс. Принимаем стандартный =06 м по таблице 14[3].
Количество воды и конденсата стекающего по барометрической трубе в емкость-гидрозатвор:
=+=26+0128·012=3 кгс а объемный расход воды ==39783=3· с.
Диаметр барометрической трубы:
=(0785=(3·0785·07=007 м где скорость воды в трубе =07 мc.
Принимаем диаметр барометрической трубы 5×05 по таблице 8[1].
Высота барометрической трубы:
=g+07=069·98·978+07=72 м. Принимаем =8 м. Высоту барометрической трубы при отводе фильтрата и промывного фильтрата из ресиверов принимаем также =8 м.
Рисунок 4. Конденсатор
Сравнение результатов расчета вспомогательного оборудование с рекомендуемой комплекцией вакуум-фильтров ресиверами ловушками конденсаторами вакуум-насосами и воздуходувками приведены в таблице 3.
Таблица 3. Результатов расчета вспомогательного оборудование
Механическая мешалка
Суспензия – это вода со взвешенными твердыми частицами.
Концентрация суспензии
Динамическая вязкасть воды
Выбор типа мешалки проводим по условиям ее работы по таблице 17[3] с учетом концентрации и вязкости суспензии.
Динамическая вязкость суспензии при до 02 масс. доли:
=059(077-φ=059·09·(077-0087=193· Па·с при объемной доле твердой фазы в суспензии φ==00005800067=0087.
Принимаем трехлопастную пропеллерную мешалку основные параметры которой:
D=3-4; h=04-10; b=01; =056 в соответствии с таблицей 17[3].
Емкость суспензии V=4 ; =16(таблица 26[3]).
Диаметр мешалки из соотношения D=3=163=053 м.
Выбираем стандартный диаметр мешалки из таблицы 18[3]:
=050 м тогда D=16050=32 что укладывается в пределы D=3-4.
Число оборотов мешалки:
N=w=73314·050=12 при окружной скорости мешалки w=73 мс по таблице 17[3].
Режим перемешивания:
=n=1084·16·193·=02·.
Критерий мощности определяем по зависимости =f() по рисунку VII[5]. Для трехлопастной пропеллерной мешалки при D=32; b=01 по кривой №15 по =02·: =1.
Мощность потребляемая мешалкой:
N==1·1084··=1110 Вт.
Мощность привода мешалки:
=ΣN=12·1·12·1·11108=2 кВт где =12 по таблице 19[3] =1 для емкости с перегородками (перегородки предотвращают образование воронки вокруг вала мешалки и увеличивают турбулентность жидкости); =(H=(22916=12 при H=229 м; =16 м по таблице 26[3] Σ=1; =08.
Принимаем вертикальный привод типа BO-II 2845-25 =28 кВт n=45 =25 число оборотов электродвигателя.
Принимаем электродвигатель по таблице 9[3] по =25 и =
=28 кВт типа AO2-32-4 =30 кВт =25 .
Рисунок 5. Привод вертикальных перемешивающих устройств
-редуктор вида ВО; 2-муфта зубчатая; 3-стойка(с надставкой); 4-стакан; 5-сальник или уплотнение торцевое или затвор гидравлический; 6-опора; 7-маслоуловитель; в-вал перемешивающего устройства.
Расчет диаметров трубопроводов:
Подача суспензии в корыто d=(0785w=(000670785·1=0093 м. Принимаем d=150 мм по таблице 2 =000670785·=038 мс. ГОСТу 301-44 159×45.
Слив и перелив суспензии из корыта d=150 мм. Принимаем без расчета по таблице 2[1].
Подача смеси (фильтрат пары и воздух) в ресивер d=[(+)0785w=[(00059+09)0785·30=0196 м. Принимаем d=225 мм по таблице 12[3]. =228 мс. ГОСТу 301-44 245×10.
Отвод фильтрата из ресивера d=(0785w=(000590785·1=0087 м. Принимаем d=100 мм по таблице 12[3]. =075 мс. ГОСТу 301-44 108×4.
Отвод фильтрата из емкости гидрозатвора d=(0785w= =(000590785·17=0067 м. Принимаем d=100 мм. =075 мс. ГОСТу 301-44 108×4.
Подача промывной воды в напорную емкость d=(0785w=(0000920785·12=0031 м. Принимаем d=32 мм. =00024 мс. По ГОСТу 301-44 32×3.
Отвод промывного фильтрата из ресивера d=(0785w=(0000920785·03=0063 м. Принимаем d=70 мм по таблице 12[3]. =00024 мс. По ГОСТу 301-44 70×4.
Подача воздуха на отдувку и регенерацию d=(0785w=(030785·18=015 м. Принимаем d=150 мм по таблице 12[3]. =1698 мс. По ГОСТу 301-44 159×9.
Отвод воздуха от ловушки к вакуум-насосу d=(0785w=(0260785·25=012 м. Принимаем d=120 мм по таблице 14[3]. =1438 мс. По ГОСТу 301-44 127×9.
Подача паровоздушной смеси в конденсатор и ловушку d=(0785w=(0090785·55=0046 м. Принимаем d=70 мм по таблице 14[3]. =373. По ГОСТу 301-44 70×45
Подача воды на орошение конденсатора d=(V0785w=(0090785·55=0046 м. Принимаем d=70 мм по таблице 14[3]. =373 мс. По ГОСТу 301-44 48×3.
Подача пара в подогреватель суспензии d=(0785w=(0640785·15=0233 м. Принимаем d=240 мм; =1415 мс. По ГОСТу 301-44 245×12.
Подача пара в подогреватель промывной воды d=(0785w=(0180785·15=0124 м. Принимаем d=127 мм; =57 мс. По ГОСТу 301-44 127×8.
Расчет и выбор емкостей
Емкость для суспензии V=08=00067·60·708=35 .
Номинальный объем 40. При =7 мин. =1600 мм L(H)=2250 мм.
Емкость гидрозатвор для фильтрата V=08=00059·60·1008=4425 .
Номинальный объем 50. При =10 мин. =1800 мм L(H)=2380 мм.
Емкость гидрозатвор для промывного фильтрата V=08=000092·60·3008=207 .
Номинальный объем 25. При =30 мин. =1400 мм L(H)=1850 мм.
Напорный бак для промывной воды V=08=000092·60·1008=07 .
Номинальный объем 10. При =10 мин. =900 мм L(H)=1750 мм.
Начальная температура суспензии =24 °С;
Конечная температура суспензии =58 °С;
Горячий теплоноситель (ГТ)-водяной пар давлением 11 ат;
Холодный теплоноситель (ХТ)-суспензия;
Производительность по ХТ =7223 кгс.
Рассчитываем среднюю разность температур:
Температура пара [таблица LVII 5]- 10165°C.
Средние температуры теплоносителей:
Средняя температура пара ==10165 °С;
Средняя температура суспензии =-=10165-6065=41 °С.
Теплоемкость суспензии =3606 Джкг·К исходя из расчетов ===3606 Джкг·К;
Коэффициент теплопроводности суспензии =0659 Вт(м·К);
Вязкость суспензии = Па·с;
Плотность суспензии =1084 кг.
Тепловую нагрузку =(-)= 7223·3606(58-24)=885569 Вт.
Ориентировочная поверхность теплообмена :
Принимаем ориентировочный критерий Рейнольда =10000
Принимаем диаметр труб теплообменника 20×2 мм. Тогда внутренний диаметр =20-2×2=16 мм=0016 м.
Рассчитываем величину n и число труб в пучке :
Поскольку 13 выбираем кожухотрубчатый теплообменник по ГОСТ 15118-79 и ГОСТ 15120-79[таблица 3 4]:
=34 ; число ходов Z – 1; общее число труб n – 181; диаметр труб - 20×2 мм; диаметр кожуха – 400; длина труб - 3 м; площадь сечения одного хода по трубам - =0036 ; площадь самого узкого сечения потока по межтрубному пространству =0017 .
Скорость в трубном пространстве :
Откорректированный критерий Рейнольда :
===15007 т.е. режим течения – турбулентный.
Критерий Прандтля для ГТ:
=()=(4230·028)0683=173.
Для вертикального конденсатора:
=(0796)()=[0796·068·075(22565··](028=7179.
Где r=22565кДжкг [таблица LVII5];
=95685 (плотность конденсата при ) [таблица XXXIX5];
Критерий Прандтля для суспензии:
=()=(3606·193)0659=1056.
Рассчитываем термическое сопротивление стенки и загрязнений:
=1+1+=11500+15800+0002465=0000883 (·К)Вт.
Принимаем падение температуры со стороны ГТ и '':
Принимаем =2 °С ''=4 °С.
Тогда температура стенки со стороны ГТ:
=-=10165-2=9965 °С; =-''=10165-4=9765 °С
Критерии Прандтля и при и
Тогда =(=(1731734=0999;
Коэффициент теплоотдачи от пара к стенке и :
=(=7179··0999=59067 Вт();
=(=7179··0991=48257 Вт().
Удельный тепловой поток от пара к стенке и :
==2·59067=118134 Вт;
==4·48257=193028 Вт.
Температура стенки со стороны раствора и :
=-=9965-118134·0000883=892 °С;
=-=9765-193028·0000883=806 °С.
Разность температур стенки и суспензии и '':
Критерии Нуссельта для суспензии:
Коэффициент теплоотдачи для суспензии:
==()=(139·0659)0016=5725 Вт(·К).
Удельный тепловой поток от стенки к суспензии:
==482·5725=275945 Вт;
==396·5725=226710 Вт.
Находим средний удельный тепловой поток :
Рассчитываем коэффициент теплоотдачи К:
Поверхность теплообмена F:
Окончательно выбираем кожухотрубчатый теплообменник по ГОСТ 15118-79 и ГОСТ 15120-79[таблица 3 4]:
=34 ; число ходов Z – 1; общее число труб n – 181; диаметр труб - 20×2 мм; диаметр кожуха – 400; длина труб - 3 м; площадь сечения одного хода по трубам - =0036 ; площадь самого узкого сечения потока по межтрубному пространству =0017
Производительность по фильтрату =572 кгс;
Начальная температура фильтрата =58 °С;
Конечная температура фильтрата =76 °С;
Начальная температура воды =88 °С;
Конечная температура воды =73 °С.
Средняя температура воды =(+)2=88+732=805 °С;
Средняя температура фильтрата =-=805-135=67 °С.
Теплоемкость фильтрата =4187 Джкг·К[рис. XI5];
Теплоемкость воды =4196 Дж(кг·К) [рис. XI5];
Коэффициент теплопроводности фильтрата =0578 Вт(м·К)[рис. X5];
Вязкость фильтрата =0423 Па·с;
Плотность фильтрата =9795 кг.
Тепловую нагрузку =(-)= 572·4187 (76-58)=431094 Вт.
=130 ; число ходов – 2; общее число труб – 690; диаметр труб - 20×2 мм; диаметр кожуха – 800; длина труб - 3 м; площадь сечения одного хода по трубам - =0069 ; площадь самого узкого сечения потока по межтрубному пространству =0069 .
===3149 т.е. режим течения – переходный.
Принимаем =2К ''=4К.
Тогда =+=67+2=69 °С; =+''=67+4=71 °С.
Критерий Прандтля при :
=()=(4187·0423)0578 =306.
Рассчитываем критерии Нуссельта для ХТ:
=1+1+=12900+12900+0002465=000073 (·К)Вт.
Коэффициент теплоотдачи от стенки к ХТ и :
==()=(1822·0578)0016=658 Вт(·К)
Тепловой поток от стенки к ХТ и :
Рассчитываем температуру стенки со стороны ГТ и :
=-=69+1316·000073=6996 °С;
=-=71+2632·000073=7292 °С.
Рассчитываем падение температуры от стенки к ГТ и '':
''=-=805-7292=758 К.
Находим по [XXXIX5] =972 кг; =0355 Па·с; =0675 Вт(м·К).
Тогда =()=(4196·0355)0675 =220;
=()==(4185·0451)0686 =275;
=()==(4184·0470)0659 =298.
Рассчитываем скорость воды в межтрубном пространстве :
Критерий Рейнольда для ГТ :
===9857 т.е. режим течения – переходный.
Критерий Нуссельта для ГТ:
=034(=034··(22275)=3592;
=034=034··(22298)=3322.
Коэффициент теплоотдачи от стенки к ГТ и :
=()=(3592·0675)002=12123 Вт(·К);
=()=(3322·0675)002=11212 Вт(·К).
Тепловой поток от ГТ к стенке и :
==1054·12123=12777 Вт;
==758·11212 =8498 Вт.
Коэффициент теплоотдачи К:
Насос подает суспензию через подогреватель в корыто дискового вакуум-фильтра
Концентрация масс доли
Плотность твердой фазы кг
Объемная производительность по суспензии c
Динамическая вязкость суспензии Па·с
Объемная производительность по твердой фазеч
Диаметр трубопроводаdм
Фактическая скорость суспензии в трубемс
Критерий Re==038·015·1084193·=32015
Коэффициент трения для стальной гладкой новой трубы принимаем по Re=32015 e=02 мм при e=15002=750 и по рисунку 1.5[5] λ=0025.
Длину трубы принимаем ориентировочно: L=20 30 м.
Местное сопротивление принимаем по таблице 1213:
Σ=2+2+3+2=2·1+2·45+3·13+2·1=169.
Гидравлическое сопротивление трубопровода:
=(1+(λL)+Σ)(2)=(1+(0025·25015)+169)·(2)=
Кожухотрубчатый теплообменник
Сечения: трубного пространст пространства
Межтрубного пространства
Суспензия (трубное пространство)
Теплоноситель: водяной пар(межтрубное пространство)
Расчет сопротивления теплообменника проводим по трубному пространству по которому проходит суспензия
Скорость фильтрата в трубах теплообменника:
Коэффициент трения для стальной гладкой новой трубы принимаем по Re=15007 e=02 мм при e=0216=00125 и по рисунку 1.6[5] λ=0021.
Скоростное давление в трубах:
Потери давления на преодоление трения в трубах теплообменника:
=λ(nl)=0021(1·30016)·188=74 Па.
Потери давления на преодоление местных сопротивлений теплообменника:
Местные сопротивления по трубному пространству:
Входная и выходная камеры
Поворот на 180° между ходами
Вход в трубы и выход из них
Диаметры штуцеров равны диаметру трубопровода суспензии.
Скорость суспензии в штуцерах:
=0785=000670785·=038 мс.
Скорость в штуцере больше скорости в трубах теплообменника поэтому потери давления на местные сопротивления для входной и выходной камер находим по скорости в штуцерах а потери при входе и выходе из труб и при поворотах из одной секции в другую – по скорости в трубах:
=Σ2+Σ2=15·2··10842+(2.5·5+1·12+1·2+15·2)··10842=788 Па.
Общее гидравлическое сопротивления трубного пространства теплообменника:
Суммарное гидравлическое сопротивление сети:
ΣP=++Hg+=1727+862+15·1084·98=161937 Па где H=12 15 м – высота подъема суспензии =0.
H= ΣPg=1619371084·98=153 м.
Полезная мощность насоса:
=ΣP1000=00067·1619371000=11 кВт.
Мощность электродвигателя:
Установочная мощность электродвигателя при коэффициенте запаса =125
Выбираем по таблице 18[1] фекальный насос для загрязненных жидкостей по =67 с (2412 ч) и H=153 м. Принимаем фекальный насос 2 НФ V=43 ч H=37 м.
Принимаем электродвигатель по таблице 16[1] и установочной мощности = 225 кВт типа 4А100S2 N=4 кВт n=483 .
Объемная производительность по фильтратус
Динамическая вязкость фильтрата Па·с
Диаметр трубопровода при скорости фильтрата =1 мс dм
Диаметр трубопровода принимаем 100.
Фактическая скорость фильтрата в трубе:
=0785=000590785·=075 мc.
Критерий Re==075·010·97950423·=173670
Коэффициент трения для стальной гладкой новой трубы принимаем по Re=173670 e=02 мм при e=10002=500 и по рисунку 1.5[5] λ=003.
Σ=2+2+2+2=2·1+2·45+2·13+2·1=156.
=(1+(λL)+Σ)(2)=(1+(003·25010)+156)·(2)=
Сечения: трубного пространства
Фильтрат (трубное пространство)
Теплоноситель: вода(межтрубное пространство)
Расчет сопротивления теплообменника проводим по трубному пространству по которому проходит фильтрат
Коэффициент трения для стальной гладкой новой трубы принимаем по Re=3149 e=02 мм при e=0216=00125 и по рисунку 1.6[5] λ=0026.
=λ(nl)=0026(2·30016)·4=39 Па.
Диаметры штуцеров равны диаметру трубопровода фильтрата.
=0785=000590785·=075 мс.
Скорость в штуцере больше скорости в трубах теплообменника поэтому потери давления на местные сопротивления для входной и выходной камер находим по скорости в штуцерах а потери при входе и выходе из труб и при
поворотах из одной секции в другую – по скорости в трубах:
=Σ2+Σ2=15·2··97952+(2.5·5+1·12+1·2+15·2)··97952=3065 Па.
ΣP=++Hg+=6639+3104+15·9795·98=153730 Па
где H=12 15 м – высота подъема суспензии =0.
H= ΣPg=1537309795·98=16 м.
=ΣP1000=00059·1537301000=1 кВт.
Выбираем по таблице 16[1] центробежный насос по =59 с (2124 ч) и H=16 м. Принимаем центробежный насос К 4530 V=45 чH=30 м.
Принимаем электродвигатель по таблице 16[1] и установочной мощности = 21 кВт типа 4А80B2 N=22 кВт n=483 .
Удельный расход электроэнергии:
=Σ=(22+3+3+225+21+3+40+30)572=15 кДжкг где =22 кВт – привод диска фильтра; =3 кВт – привод мешалки фильтра; =30 – привод мешалки в емкости; суспензии.
=225 кВт – насос подачи суспензии;
=21 кВт – насос подачи фильтрата на нагрев;
=30 кВт – насос подачи промывной воды;
=40 кВт – воздуходувка;
=30 кВт – вакуум-насос.
Удельный расход сжатого воздуха:
Удельный расход греющего пара:
=ΣD=(095+018)572=02 кгкг 095 кгс – расход пара на подогрев суспензии 018 кгс – расход конденсата из подогревателя на подогрев промывной воды.
Удельный расход воды на нагрев фильтрата:
==12572=21 кгкг где =12 кгc – расход воды на нагрев
Ведерникова М.И.Гидравлические расчеты. Ч.1. Расчет и выбор насосов и вентиляторов: Методическое указание.– Екатеринбург: УГЛТА 2000 – 40с.
Ведерникова М.И. Старцева Л.Г. Гидравлические расчеты. Ч.2. Примеры расчетов и выбора насосов и вентиляторов: Методическое указание.– Екатеринбург: УГЛТА 2000 – 44с.
Ведерникова М.И. Старцева Л.Г. Проектирование непрерывно действующей фильтровальной установки: Методическое указание.– Екатеринбург: УГЛТА 2000 – 44с.
Орлов В.П. Примерный расчет кожухотрубчатых теплообменников: Методическое указание.– Екатеринбург: УГЛТА 2000 – 46с.
Павлов К.Ф Романков П.Г. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: Учебное пособие для вузов. – 9-издание . переработанное и дополненное. – Л.: Химия 1981 – 560с.
Тимонин А.С. Основы конструирования и расчета химико-технологического и природоохранного оборудования: Справочник – 2-издание. переработанное и дополненное. Т. – 2 – Калуга: Н. Бочкаревой 2002 – 1017с.
Перечень замечаний нормоконтроля
Студенту Насртдинов А.Ф.
На «тему установка фильтровальная»
Содержание замечаний
Отметка об исполнении

схема фильтровальной установки.cdw

Дисковый вакуум-фильтр ДОО32-2
Ресивер-водоотделитель
Конденсатор барометрический
Вентиль регулирующий
Барометрическая труба
Емкость-гидрозатвор для промывного фильтрата
Подогреватель-конденсатор
Условные обозначения
Наименнования среды
вода технологическая горячая
Схема технологическая