氫氧化鈉溶液蒸發(fā)濃縮的管道設(shè)計(jì)_化工原理課程設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-09-30 19:12 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 出色表現(xiàn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也 加強(qiáng) 了我們自己的 鉆研精神和 解決問(wèn)題的 能力 。 這次 課程設(shè)計(jì) 是 我們 將 課堂理論 知識(shí)運(yùn)用到 實(shí)際生產(chǎn)的一次嘗試 。 課程設(shè)計(jì) 這一 平臺(tái) 給了我們 獨(dú)立思考 的 空間和自由發(fā)揮所學(xué) 知識(shí)的機(jī)會(huì) ，這 對(duì) 加深 我們所學(xué)知識(shí)的理解 有著很大的 幫助。 在這次 課程設(shè)計(jì)中我們自己操作，驗(yàn)證自己所學(xué)的理論知識(shí)，并在此基礎(chǔ)上靈活設(shè)計(jì)出自己的一套生產(chǎn)方案， 這一過(guò)程 培養(yǎng)了我們 嚴(yán)謹(jǐn)思考的習(xí)慣 和在實(shí)際工作中靈活應(yīng)變的能力。 總之 ， 此次課程計(jì)是理論聯(lián)系實(shí)際的橋梁，讓我體會(huì)到了工程實(shí)際問(wèn)題的復(fù)雜性，了解到了課程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容，掌握了課程設(shè)計(jì)的主要程序和方法，培養(yǎng)了我解決實(shí)際問(wèn)題的能力，也讓我養(yǎng)成實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真、高度負(fù)責(zé)的工作態(tài)度。 在氫氧化鈉溶液的濃縮過(guò)程中 ,先把稀的堿液用較高溫度的水加熱到接近沸點(diǎn) ,在用蒸發(fā)器將其中多 余的水分蒸發(fā)掉 ,達(dá)到實(shí)際生產(chǎn)中所需的濃度?？紤]到在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中料液都是在流動(dòng)且原料液與完成液的濃度相差較大，一個(gè)換熱器和一個(gè)蒸發(fā)器可能滿(mǎn)足不了實(shí)際生 2 產(chǎn)要求，所以在設(shè)計(jì)中采用多個(gè)換熱器和多個(gè)蒸發(fā)器。 多效蒸發(fā)是目前工業(yè)生產(chǎn)中濃縮溶液的常用裝置。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和節(jié)能降耗的需求，前期蒸發(fā)過(guò)程中如果將產(chǎn)生的蒸汽直接排向外界，不僅浪費(fèi)了蒸汽，造成熱能損失，而且其中夾雜的不良?xì)怏w又會(huì)污染空氣。多效蒸發(fā)器能夠很好的利用二次蒸汽，使二次蒸汽作為下一個(gè)蒸發(fā)器的熱源，這不僅節(jié)經(jīng)濟(jì)合理、節(jié)約能源， 而且減少了廢氣的排放，減輕了對(duì)環(huán)境的影響。蒸發(fā)器中產(chǎn)生的冷凝水具有很高的溫度，可以合理設(shè)計(jì)管道，把生成的冷凝水用于給換熱器中的料液進(jìn)行加熱。對(duì)于清洗管程和殼程的管道設(shè)計(jì)，我們盡量共用管道，以減少管道的成本。 本次課程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是將 10%的氫氧化鈉溶液加熱蒸發(fā)濃縮至 50%，年產(chǎn) 30 萬(wàn)噸。設(shè)計(jì)任務(wù)包括管路設(shè)計(jì)、換熱器設(shè)計(jì)以及蒸發(fā)器設(shè)計(jì)三個(gè)部分，而我負(fù)責(zé)的是管路設(shè)計(jì)。 在主要的輸送管路和鋪筑管路中的計(jì)算包括管路的直徑、流量和能量損失，根據(jù)計(jì)算結(jié)果選擇泵的類(lèi)型，根據(jù)泵的性能指標(biāo)和實(shí)際生產(chǎn)要求得 出泵的安裝高度。 設(shè)計(jì)管路中包括換熱器的清洗，換熱器包括管程和殼程，在設(shè)計(jì)清洗管路時(shí)要把清洗管程和清洗殼程的管路分開(kāi)，還要考慮到一次清洗和分別清洗的情況，要求設(shè)計(jì)的管路實(shí)際可行，總長(zhǎng)最短，清洗效果最佳。從經(jīng)濟(jì)的角度考慮，要求管路中盡可能的減少閥門(mén)和接頭的數(shù)量。 由于生產(chǎn)任務(wù)是連續(xù) 24 小時(shí)生產(chǎn)，所以所選管材必須內(nèi)疲勞，管路必須易檢修、易清洗和能替換。本次設(shè)計(jì)中的生產(chǎn)料液是氫氧化鈉溶液，是具有腐蝕性的堿液，所以所選管材可以選用耐腐蝕的無(wú)縫不銹鋼管。 、管材及其型號(hào) 從《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)》查得氫氧 化鈉溶液在 20℃ ， 1atm時(shí)的物性數(shù)據(jù)為： ρ =1109 Kg/h μ = Pa S 年產(chǎn) 30萬(wàn)噸 50%的氫氧化鈉溶液，一年工作 330天，每天連續(xù) 24小時(shí)工作，則完成液按小時(shí)算的產(chǎn)量是： hKg / 103 8 ??? 3 則 10%的原料液的質(zhì)量流量為： hKg /%10 % ?? 換算為體積流量是： sm / 3?? 因?yàn)橄〉臍溲趸c溶液與水的流速范圍相差不大，可取 ν =，之后再經(jīng)過(guò)核算求取 ν 。則： md ???? ? 由于輸送的是稀堿液，所以輸送管路都用耐腐蝕的鑄鐵管，其主要參數(shù)如下： 表 51 所選管道參數(shù) 項(xiàng)目 參數(shù) 型號(hào) 公稱(chēng)直徑 /mm 壁厚 /mm 內(nèi)徑 /mm GB/T14976 200 8 184 重新核算流速，即： m/ 2 ???? ?? 生產(chǎn)時(shí)需要將氫氧化鈉溶液輸送到距離液面高度為 7m 的第一效蒸發(fā)器入口，以?xún)?chǔ)液槽的液面為 11’面，出口管的內(nèi)側(cè)為 33’面。草圖如下： 圖 61 在 11’和 33’截面之間運(yùn)用伯努利方程： 4 ???????? fhgPgZHegPZ ???? 32331211 2g2 式中： Z1=0 Z3=7m P1=P3=1atm ν 1=0 ν 3= 因此方程簡(jiǎn)化為： ??? ????????? fff hhhgZHe 2233 ? 只要算出系統(tǒng)的總能量損失 ∑ hf ，就可以算出泵的壓頭。 總能量損失∑ hf 的計(jì)算 gd llh ef 22??? ????????? ??? ??? 表 61 閥門(mén)和彎頭的個(gè)數(shù)及當(dāng)量長(zhǎng)度 90 ?標(biāo)準(zhǔn)彎頭 標(biāo)準(zhǔn)三通 全開(kāi)閘閥 底閥 截止閥 個(gè)數(shù) 4 10 1 1 1 當(dāng)量長(zhǎng)度 /m 局部阻力系數(shù) ξ 總當(dāng)量長(zhǎng)度ml e ???????????? 總局部阻力系數(shù) ?????????? 取管壁的相對(duì)粗糙度 ε =,則管壁的相對(duì)粗糙度為 ??d? 雷諾數(shù) ????? ???dR e 查表得摩擦系數(shù) λ = 設(shè)管長(zhǎng)為 50m 則： mh f ) ( 2 ???????? 每一個(gè)換熱器間的能量損失是 20KPa，則： 5 202020h 39。f ???? 泵的確定 由以上計(jì)算的到泵的理論壓頭： ????H 泵的實(shí)際壓頭是理論壓頭的 到 倍，所以： 39。e ??? 最終選擇耐腐蝕泵 F5030 表 62 耐腐蝕泵 F5030 的參數(shù) 項(xiàng)目 參數(shù) 項(xiàng)目 參數(shù) 泵的型號(hào) 50F30 軸功率 kw 流量 L/s 50 電機(jī)功率 kw 揚(yáng)程 m 30 效率 % 44 轉(zhuǎn)速 r/min 6500 允許吸上真空度 m 6 泵的最大允許安裝高度的確定 如泵的工作草圖 61 所示，在面 11’和 22’之間列伯努利方程： 212239。sg g2 ???? fHHH
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