Diploma - Www.tocilar.ro

63
Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori. Fabricarea alcoolului si a berii utilizand hidroliza enzimatica a amidonului din cartofi si cereale CAPITOLUL 1 TEMA DE PROIECTARE Intr-o instalatie de fabricare a alcoolului etilic absolut , cu o capacitate de 1800+10 kg/zi, solutia fermentata cu un continut de 0,05+0,001 kg alcool/kg apa este supusa rectificari intr-o coloana cu talere in vederea obtineri unui amestec cu cu continut de 66% alcool (procente de masa ) . Rezidul nu trebuie sa contina mai mult de 1%(procente de masa) alcool. Distilatul acestei coloane este trimis intr-o alta coloana de rectificare in vederea obtinerii alcoolului etilic absolut. Aceasta solutie tehnica este preferata deoarece alcolul formeaza cu apa un azeotrop si solutia obtinuta in prima coloana are o concentratie suficient de ridicata astfel incat aceasta sa poata fi comercializata ca atare. Solutia alcoolica provenita din fermentare are 58°C . La intrarea in coloana de reetificare starea termica a alimentari Pagina 1 din 63

description

a

Transcript of Diploma - Www.tocilar.ro

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Fabricarea alcoolului si a berii utilizand hidroliza enzimatica a

amidonului din cartofi si cereale

CAPITOLUL 1

TEMA DE PROIECTARE

Intr-o instalatie de fabricare a alcoolului etilic absolut cu o capacitate de 1800+10

kgzi

solutia fermentata cu un continut de 005+0001 kg alcoolkg apa este supusa

rectificari intr-o coloana cu talere in vederea obtineri unui amestec cu cu continut de 66

alcool

(procente de masa ) Rezidul nu trebuie sa contina mai mult de 1(procente de masa)

alcool Distilatul acestei coloane este trimis intr-o alta coloana de rectificare in

vederea

obtinerii alcoolului etilic absolut Aceasta solutie tehnica este preferata deoarece

alcolul

formeaza cu apa un azeotrop si solutia obtinuta in prima coloana are o concentratie

suficient de ridicata astfel incat aceasta sa poata fi comercializata ca atare

Solutia alcoolica provenita din fermentare are 58degC La intrarea in coloana de

reetificare starea termica a alimentari este q=1 Se cere sa se dimensioneze racitorul de

distalat daca este impar si racitorul de reziduri ( RW) daca n este par( n=2) precum si

coloana de rectificare cu talere sitaSe vor predimensiona toate utilajele de schimb termic

aferente coloanei

Racirea se face cu apa recirculata provenita de la turnurile de racire cu temperatura de

intrare de 28degC si de iesire de 38degIncalzirea se face cu abur saturat de 2atm

Presiunea la varful coloanei este de 760mmHg presiunea orientativa de alimentare

este 790mmHg iar in reziduri de 820mmHg

Pagina 1 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

CAPITOLUL 2

JUSTIFICAREA TEMEI PROIECTULUI A

SOLUTIILOR SI METODELOR DE CALCUL ALESE

Hidroliza enzimatica a amidonului din cereale si cartofi au aplicatii intense in

fabricarea alcoolului si a berii Ambele fabricatii sunt inrudite diferenta fiind aceea ca in

cazul berii materia prima de la care se pleaca este orzul In ambele fabricatii se zaharifica

intai amidonul din cereale sau cartofi cu amiloza de regula din orz incoltit Temperatura

optima a acestei operatii este 55-65degC iar durata 20 minute Se obtine 70-80 maltoza si

20-30 dextrina

La fabricarea alcoolului solutia de maltoza si dixtrina rezultata din operatia de

zaharificare se fermenteaza direct fara afi incalzita Drojdia de bere adaugata pentru

producerea fermentatiei contine si enzime de duorificare care rup legaturile 16 din dextrine

punand la dispozitia amilozei doxtrine neramificate pe care aceasta le hidrolizeaza cantitativ

la maltoza aceasta este apoi hidrolizata de α-glucozidoza (maltoza) din drojdie la glucoza In

modul acesta aproape intregul material este adus intr-o forma fermentabila

Fermentatia alcoolica este un proces anaerob prin care glucidele fermentescibile sunt

metabolizate prin reactii de oxidoreducere sub actiunea echipamentului al drojdiei in

produsi principali (alcool etilic CO2) si produsi secundari (alcooli superiori acizi aldehide)

Agentii tipici ai fermentatiei alcoolice sunt drojdiile genului Saccharomyces care prin

fermentarea glucidelor pot sa produca mai mult de 8deg ETOH

Pentru a putea fi folosite in practica drojdiile genului Saccharomyces sunt

studiate si selectionate in functie de unele proprietati care le recomanda penrtu

utilizarea industriala cum ar fi

-puterea alcooligena care se refera la concentratia mare de alcool ce se poate

acumula cand in mediu exista zahar in exces

-alcoolorezistenta care se refera la capacitatea drojdiei de a continua fermentatia la

cresterea concentratiei de alcool deoarece ETOH poate actiona ca un denaturant al

proteinelor si produce inactivarea enzimelor sensibile

-capacitatea de floculare si pulvembuta proprietati datorate structuri peretelui celular

si modificari de pH si rH din timpul fermentatiei

-asmotolerantei care se refera la capacitatea drojdiilor de a produce fermentatie in

mediu cu concentratie crescuta de zahar

-frigofilia

Pagina 2 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Fermentatia alcoolica in conditii industriale foloseste substraturi naturale bogate in

glucide fementescibile iar viteza de fermentatie a glucidelor in produsi primari si secundari

este dependenta defactori biologici dependenti de microagentii fermentarii si factori fizico-

chimice dependenti de compozitia mediului supus fermentari si mediului ambiant

Datorita importantei pe care o prezinta ETOH de fermentare in practica industriala in

afara glucidelor fermentescibile se pot folosi substraturi naturale ce contin poliglucide care

sunt hidrolizate pe cale chimica si enzimatica pana la formarea glucidelor fermentescibile

Pagina 3 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

CAPITOLUL 3

PROPRIETATILE FIZICE ALE COMPONENTILOR AMESTECULUI SI DATE

DE ECHILIBRU LICHID-NAPORI

EtOH vapori

Temperatura(degC

)

0degC 100degC 200degC 300degC 400degC

C(KcalKggrd) 032 0403 048 0554 0624

Ή(cP) 00079 00108 00137 00167 00197

Λ(Kcal

mhgrd)

0011 00198 00302 0043 00574

Temperatura(deg

C)

20 40 60 80 100 120

Tens

iune

a

supe

rfici

ala

dyn

cm1

0sup3=

Nm

ETOH 223 206 19 173 155 134

H2O 728 697 662 626 589 549

Temperatura(deg

C)

20 40 60 80 100 120

rETOH(kcal

kg)

218 215 210 203 194 182

H2Omiddot10 sup3־ (Jkg) 24482 2403 23569 2310 2260 2207

Temperatura(deg 20 40 60 80 100 120

Pagina 4 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

C)

Cp(kcalkg) 0593 0648 0708 0769 0839 0909

λ(kcalmmiddothmiddotgrd) 0145 0144 0142 0141 0139 0137

ή(Cp) 119 0825 0591 0435 0326 0248

φ(kgmsup3) 789 772 754 735 716 693

t(degC) 20 40 60 80 100

Cp(J

kgmiddotgrd)

4182 4175 4181 4194 4211

ή(kgmmiddots) 9934middot10ˉ5 658middot10ˉ5 4716middot10ˉ5 352middot10ˉ5 2775middot10ˉ5

λ(Wmmiddotgrd) 0597 0633 0658 0673 0682

Pr 7 43 3 225 175

φ(kgmsup3) 9982 9922 9832 9818 9584

APA

VAPORI

t(degC)

0 100 200 300 400

ή(Cp) 00085 00123 00161 00198 00232

Date de

echilibru

lichid-vapori

x(molETOH

)

0 19 721 966 1238 1661 2337

y(molETOH

)

0 17 3891 4375 4704 5089 5445

x(molETOH

)

3273 3965 5079 5732 6763 7472 8943

y(molETOH

)

5826 6122 6564 6841 7385 7815 8943

Pentru calculul presiuni de saturatie a vaporilor unui lichid pur se foloseste ecuatia

Antoine

LgPn= A-__B___ Pn=presiunea de vapori

t+c t= temperatura in

degC

A B C

Pagina 5 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Denumirea

substantei

APA 796681 168821 228

Alcool etilic 804494 15543 22265

σ =a+bt

φ =a+bt+ctsup2

λ=a+bt+ctsup2

Cp =a+bt+ctsup2+dtsup3

ή=at

r=a+bt+ctsup2

Proprietati de amestec

σam= sum σiexclxiexcl=xiexclσiexcl+x2σ2=x1σ1+(1-x1)σ1

_1__=_ω1__+_ω2___

φam φ1 φ2

λam=x1+λ1+x2λ2

cpam=ω1cp1+ω2cp2

lnήam=x1lnή1+x2lnή2

ram=ώ1r1+ώ2r2

CAPITOLUL 4

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A COLOANEI DE RECTIFICARE

41Bilantul de materiale al instalatiei de rectificare

Ecuatia de bilant de material este

F=W+D

FmiddotXF=WXw+DXD

In care F-debitul de alimentare al

Coloanei (kmolh)

W-debitul de reziduri

Pagina 6 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

D-debitul de distilat

Xfractia morala a componentului molatil

ΜD

XD=ωDmdashmdash

Mi

ωd=fractia masica(kmolkg amestec)

XD=066middot (XDmiddot46+18-18XD)

macrmacrmacrmacrmacr46macrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacr

XD=0431

GmD=1800+10middotn=1800+10middot2=1820kgzi=7583kgh

_

MD=0431middot46+(1-0431)middot18=30068KGKmol

GmD 7583 ndash4

D=mdashmdashmdash= mdashmdashmdashmdash=252Kmolh=7middot10 Kmols

ndash 30068

MD

ΩF=005+0001n

ΩF- se numeste raport masic

ΩF=005+0001middot2=0052Kg alcoolKmol

ndash

ΩF MF

XF= mdashmdashmdash∙mdashmdashmdash

1+ΩF Mi

XF=0019

ndash

MF=XF∙M ETOH+(1+XF)∙MH2O

Pagina 7 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

ndash

MF= 0019∙46+(1-0019)∙18=18532kgKmol

F=D+W

FXF=DXD+WXW

F=2519+W

Fmiddot0019=2519middot0431+Wmiddot001

ndash4

F=117849Kmolh=327middot10 Kmols

ndash3

W=11533Kmolh=3203∙10 Kmols

ndash

Mw=Xw∙METOH+(1-Xw)∙MH2O

ndash

Mw=001∙46+(1-001)∙18=1828KgKmol

ndash

Gmw=Mw∙W=1828∙11533=2108232Kgh

ndash

Gmw=MF∙F

GmF=18532∙117849=2183972Kgh

42 Determinarea numarului de talere reale

421 Calculul reflexsului minim si a numarului minim de talere

Dimensionarea tehnologica a coloanelor de rectificare consta in determinarea

prin calcul a diametrului coloanei si a numarului de talere reale

Aceste marimi depind atat de conditiile de operare impuse( debit de alimentare

distilat reziduri compozitia fiecarei faze) determinate cu ecuatiile de bilant de materiale cat

si de intensitatea transferului de masa

Pagina 8 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reflexul coloanelor de rectificare

Reflexul minim pentru amestecuri binare se determina cu relatia

Lmin XDndashyF

mdashmdashmdashmdash = mdashmdashmdashmdash

Lmin+1 XDndashXF

Lmin 0431-017

mdashmdashmdashmdash = mdashmdashmdashmdashmdash = 0633

Lmin+1 0431-0019

Lmin=1967KmoliKmolD

Lmin este refluxul minim

VF este fractia molara a componentului nolatil in faza de vapori corespunzatoare

compozitiei XF

Atunci cand coloana opereaza la reflux total numarul de talere este minim

Determinarea numarului de talere minim teoretice este prezentat in fig IV1

Numarul minim de talere teoretice este 2

Calculul reflexului optim

Reflexul optim al unei coloane de rectificare se poate calcula cu relatia urmatoare

Loptim Nmin

mdashmdashmdash ndash1= 0192

Lmin Lmin

Lmin- reflexul minim KmolKmoli distilat

Nmin- numarul minim de talere teoretice

Pagina 9 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Loptim Nmin

mdashmdashmdash = 1+0192 mdashmdashmdash

Lmin Lmin

Loptim 2

mdashmdashmdash =1+0192

1967 1967

L=Loptim=2347 KmolKmol distilat

Determinarea grafica si analitica a numarului de talere teoretice

Pentru determinarea grafica a numarului de talere se foloseste metoda McCalu ndash

Thiele Numarul de talere teoretice este egal cu numarul treptelor liniei trasate intre curba de

echilibru a sistemului si cele doua linii de operare ale caror ecuatii sunt

L

-dreapta de concentrare Y-XD= (X-XD)

L+1

L+F

-dreapta de epuizare Y-Xw = (X-XD)

L+1

Pe diagrama de echilibru din figura IV2 se traseaza dreptele de concentrare si

epuizare care trec prin punctele de coordonate (XDXD) si (Xw Xw) si se intersecteaza pe

verticala in punctul X=XF Verticala din XF corespunde stari termice a alimentarii q=1

Ordonata punctului de intersectie se poate determina trasand pe curba de echilibru

dreapta de concentrare avand ordonata la origine data de relatia

XD

Yo =

L+1

0431

Yo= = 0128

2347 +1

Pagina 10 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

NNT=3

Determinarea NTT prin metoda analitica

L L

Xn-1 yn

Xn Yn+1

L este debitul de lichid descendent

V este debitul de vapori ascedent

Compozitia lichidului care paraseste un teler n se noteaza cu Xn iar pentru vapori cu

Yn

Intre Yn si Xn (daca este talerul teoretic) exista o relatie de echilibru relatia Fenske

α x

Y=

1+(α-1)x

α este volatilitatea relativa

P1

α=

P2

P1P2 sunt presiunile de vapori ale componentilor puri (1- ETOH 2- H2O)

Y 1-X

α=

X 1-Y

X

Y

-

f

u

0 001

9

0721 009

6

0123 016

6

023

3

032

7

039

6

05079 057

3

06763 07472 0894

Pagina 11 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

n

c

t

i

i

l

e

m

o

l

a

r

e

a

l

e

a

l

c

o

o

l

u

l

u

i

α

gt

Pagina 12 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

1

X

Y 0 017 03891 043

7

047 050

8

054

4

058

2

061

2

0656 068

4

07385 07815 0894

α _ 10

57

819 727 628 520 391 286 240 1

85

16

1

13

5

121 1

αc=8676

Pentru calculul analitic se porneste cu o relatie de echilibru

αxi

φi =

1+(α- 1)Xi

intre compozitia vaporilor ce intra pe talerul n si lichidul ce paraseste talerul n exista

urmatoarea relatie de operare

L XD

Yn+1= Xn +

L+1 L+1

Vaporii care ies pe la varful coloanei si au compozitia φ1 sunt condesati total ceea ce

inseamna ca lichidul ce iese din condensator au aceeasi compozitie Se repeta calculul pana

cand XnleXF

Y1=XD=0431

X1=080 XnleXF 08gt0019

Y2=0184

X2=0025 XnleXF 0025gt0019

Y3=0145

X3=0019 XnleXF 0019=0019

X4=0018

Y4=0141

XnleXF 0018lt0019 NTT=3

424 Calculul diametrului coloanei si calculul hidrodinamic al talerului

Pagina 13 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Calculul debitelor de lichid si de vapori din zona de concentrare si epuizare

Cunoscand presiunea la varful coloanei (pF) presiunea orientativa in alimentare

(pF)si in reziduri(pW) se determina tD tFsi tW

Bi

Ai-

P=sumXiPi=sumXi∙10 t+Ci

PF=790mmHg

BETOH BH2O

AETOH AH2O-

PF=XF∙10 t+CETOH +(1-XF)∙10 t+CH2O

Tf=10044ordmC

PD=760mmHg

1 Yi

=sum XD=YD=0431

PD Pi

1 YD (1-YD)

= +

PD AETOH BETOH AH2O BH2O

10 10

t+CETOH t+CH2O

1 0431 0569

= +

760 804494 15543 796681 166821

10 10

t+22265 t+228

tD= 925ordmC

PW=820mmHg

BETOH BH2O

AETOHndash AH2Ondash

t+CETOH t+CH2O

Pagina 14 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Pw=Xwmiddot10 +(1ndashXw)∙10

15543 16682

804494ndash 796681ndash

t+22265 t+228

820=001∙10 + 099∙10

tw=101ordmC

Temperaturile medii in zona de concentrare si epuizare sunt

tD+tF

tc=

2

925+10044

tc= =9647ordmC

2

tf+tw

te=

2

10044+1018

te= =10112ordmC

2

Pentru zona de concentrare

Debitul de lichid

Lc=LmiddotD

Lc=2347middot2519= 5912Kmolh=00016Kmols

Debitul de vapori

Vc=(L+1)middotD

Vc=(2347+1)middot2519=8912Kmolh=000234Kmols

_

Mc=METOHmiddotXc+M2(1ndashX2)

XD+XF

Xc=

2

0431+0019

Xc= =0225kgKmol

2

Pagina 15 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

_

Mc=46middot0225+18middot0775=243KgKmol

Debitul masic de lichid

_

Gm liq=MmiddotLc=243middot000164=00398kgKmol

Debitul masic de vapori

_

Gm vap=McmiddotVc=243middot000234=005686kgs

Gm

Gv=

φ

φ=densitatea amestecului

Pentru faza lichida

1 ωі ( 1-ωі)

= +

φam φ1 φ2

φ1φ2mdashdensitatea etanolului respectiv a apei

ωі- fractia masica

Xc Mi 0225middot46

ωc= _ = =0425

Mc 243

Xe Mi

ωe= _

Me

1 0425 0575

= + = 000118

φc 72362 96377

φc=84745 kgmsup3

Pentru vapori _

To P M To P

φam= φo middot = middot middot

T Po 224 T Po

Pagina 16 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

PF+PD

Pc=

2

750+760

Pc= =775mmHg

2

Tc=To+Tc

Tc=273+9647=36947K

_

M=YcMETOH+(1-Yc)MH2O

αXc

Yc=

1+(α-1)Xc

86760225

Yc= =0715

1+(8676-1)0225

_

Mc=3802 KgKmol

3802 273 775

φc= = 1278Kgmsup3

224 36947 760

Pentru zona de epuizare

Le=Lc+F

Le=5912 +117849= 123761Kmolh=00343Kmolh

Ve=Vc=8431Kmolh=000234Kmols

_

Me=METOHmiddotXe+MH2O(1-Xe)

XF+Xw 0019+001

Xe= = =00145

2

_

Me=46middot00145+18middot0986=18392KgKmol

Pagina 17 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

_

Gm liq=Memiddot Le=18392middot00343=063084Kgs

_

Gm vap=MemiddotVe=18392middot000234=004303Kgs

1 ωe (1-ωe)

= +

φe φETOH φH2O

Xe Mi 0014546

ωe= _ = =0036

Me 18392

1 0036 0964

= + = 000105

φe 71781 95993

φe=94841kgmsup3

PF+Pw

Pe = Me=21164KgKmol

2

790+820

Pe = =805mmHg

2

Te=273+10112=37412

21164 273 805

φe= =0730Kgmsup3

224 37412 760

Zona de concentrare Zona de epuizare

liq vapori liq vapori

LV(Kmolh) 5912 8431 123761 8431

LV(Kmols) 000164 000234 00343 000234

Gm(kgs) 00398 008896 063084 004952

Gv(msup3s) 0000046 00696 000066 00678

Pagina 18 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Zona de concentrare

Determinarea diametrului coloanei

In vederea dimensionarii talerului este necesar sa se calculeze diametrul coloanei

Pentru o distanta intre talere H=03m din figura (III6) pentru valoarea raportului

φg 1278 -3

= = 000150=15middot10 viteza in coloane cu talere W=079ms

φe 84745

Pentru talere perforate viteza de lucru va fi

W=80-90 W max

Wmax=079135=10665ms

85

Wlucru= 10665=0906ms

100

Diametrul coloanei va fi

425056

dc= 46v = =0312m

πw 31418363600

Se standardizeazadc=03m

Recalculam viteza

46v

W= =0985ms

Π dcsup2

b)Calculul suprafetei efective a talerului

Suprafata ocupata de un deversor se calculeaza cu relatia

dcsup2 πα

Sd= ( -sin )

180

unde α este unghiul la centru corespunzator coardei deversorului

α b

=arcsin

dc

b este lungimea progului de deversare

b=(06divide08)dc

Se alege b=06middotdc =06middot03=018

Pagina 19 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

α = arcsin 018 =arcsin 06harrα=7374degC

03sup2 314middot7374

Sd= ( ndashsin 7374)=000367msup2

180

Suprafata efectiva a talerului va fi

_

Vdcsup2 314∙03sup2

St=Ac-25d= ndash25d = ndash 2∙000367=006331msup2

2 4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului Viteza gazului in orificiile

talerului trebuie sa fii mai mare decat viteza critica la care lichidul curge prin perforatii

Viteza minima a gazului

Wmin=067 g middot φe he

sect φg

g-acceleratia gravitationala ms

sect-coeficient de rezistenta

φgφe- densitatea lichidului respectiv gazului kgmsup3

he- inaltimea suspensiei pe talerm

h1

he= hp +

13k

hp- este inaltimea pragului de deversare m

k-raportul dintre densitatea spumei si lichidului(k=05)

ndash3 L ⅔

h1=C1middotC2middot10

b

C1-coeficientul ce depinde de forma placii deversoare (C1=28divide38 pentru placa

plana)

C2- coeficient adimensional determinat din figura III7

L-debitul de lichid care trece pe taler msup3 h

Pagina 20 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

L 01656

= =1204

25 25

b 018 din figura III7 se alege C2=101

b

=06

dc

-3 01656 ⅔ ndash3

h1=25middot101middot10 =26 ∙10 m

018

ndash3

ndash2 26∙10

he= 25middot10 + =0029 m

13∙05

ndash2

(k=05hp=25∙10 m)

Viteza minima in orificii va fi

Wmin=067 981 ∙ 84745 ∙0029 =682ms

182 1278

(sect=182)

Viteza gazului in orificiile talerului

100A

Wo=W

Stmiddotφ

St - suprafata activa a talerului msup2

φ- sectiunea libera a orificiilor talerului ()

W- viteza gazului in coloana ms

πdosup2

φ= 100 _

2radic3 tsup2

t=pasul dintre doua orificii

t=(25divide5)do

t=3middot2=6mm=6middot10ˉ sup3m

Pagina 21 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

100π(210ˉ sup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3(6middot10ˉsup3)sup2

314middot03sup2

Wo=0985 100 4 =1091ms

006331middot1007

Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler

he= hus+hσ+hst

ht-caderea totala de presiunem

hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm

hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim

hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm

sectwosup2φg 1821091sup2middot1278

hus= = =0016m

2gφe 2middot981middot84745

hσ= 4σe

138doφeg

σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm

hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m

138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981

hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m

ht=0016+000864+001885=004349m

Hge(18divide2)ht

H-distanta dintre talere

03gt0000769 adevarat

B zona de epuizare

determinarea diametrului coloanei

φg 0730 ndash4

= =0000769=769middot10

φe 94841

H= 03m

Pagina 22 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms

Viteza de lucru

85

Wlucru= (095135)=109ms

100

424408

dc= =028m

3143600109

Se standardizeaza dc=03m

Se calculeaza viteza w=0959ms

dcsup2 314α

Sd= ( ndashsinα)

8 180

α = b

dc

b=06dc=0603=018m

b 018 α

= =06 = arcsin06 α=7374ordm

dc 03 2

032 314middot7374

Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2

180

314∙03sup2

St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2

4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului

g φe

Wmin=067 middot middothe

sect φg

h1

he=hp+

13k

L 2376

Pentru = =172848

Pagina 23 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

25 25

b 018 C2=125

b

=06

dc

1921middot10ˉsup3

he=25middot10ˉsup2 + =0034m

13middot05

L ⅔ 2376 ⅔

h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m

b 018

981 94841

Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms

182 0730

t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m

100314 (210ˉsup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2

πmiddot03sup2

wo=0959middot 100 middot 4

006331middot1007

wo=1062ms

Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler

Ht=hus+hσ+hst

sectWosup2φ 18210620730

hus= = =0000758m

2gφe 298194841

4σe 4579710ˉsup3

hσ = = = 000903m

138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981

hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m

Pagina 24 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

ht=005207m

Hge(18divide2)ht

03gt0093 conditia se verifica

Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa

Zone de concentrare

a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia

XII57

05 072 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga

Ga= criteriul lui Galilui

Re=criteriul lui Reynolds

Sh= criteriul lui Sherwood

Sc= criteriul lui Schmidt

Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de

Gilliland(XII9) 23

ndash7 T 1 1

DA-B= 43 middot10 +

113 113 sup2 MA MB

P VA +VB

DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s

Tmdashtemperatura absoluta k

Pmdashpresiunea absoluta totala atm

Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)

MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor

VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol

VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol

23

ndash7 36946 1 1 ndash7

DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s

1019 194⅓ +638⅓ 18 46

Pagina 25 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

tc=9647ordmC Tc=36947k

Pc=775mmHg Pc=1019 atm

η

Sc=

φD

η=vascozitatea amestecului da P

φ=densitatea amestecului kgmsup3

ndash5

117middot10

Sc= =0478

ndash7

19121∙10∙1278

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4∙6v 4middot25056

W= = = 098ms

3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2

wmiddothstmiddotφ 0980018851278

Re= = =201782

ndash5

η 11710

ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5

Ga= = ndash5 =783middot10

η sup2 117middot10 sup2

05 072 024 05 072 5 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688

Coeficientul kg rezulta ndash7

ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600

Kg= = = 1084133mh

Hst 001885

Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se

utilizeaza relatia

Kmol 1 273 m 1 273

Pagina 26 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

= middot middot = middot

1084133=35761kmolmsup2hDy

msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia

XII59

05 11 024middotμ-1

Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga

hst

Γ= este un simplex geometric

hs

Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13

ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7

D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s

⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓

η VAndash Vo 116910 638 - 8

ηmdashvascozitatea P

Vomdashconstanta caracteristica a lichidului

ndash5

η 116910

Sc= = ndash5 = 01107

φD 124510∙84745

We∙hst∙φe 6e

Re= We=

ηe 3600St

ndash4

726510 00188584745

Re= ndash5 =99245

1169∙10

01656 ndash4

We= = 7265∙10 ms

Pagina 27 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

3600 ∙006331

g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2

Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm

ηsup2 1169middot10

05 11 024 -1 05 11 024 -1

Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386

Coeficientul ke ndash7

ShmiddotD 20540386middot1245middot10

Ke= = =4885mh

hst 001885

Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84

Kmol φв m

=

msup2middothDx Mв h

Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol

φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3

Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx

B Zona de epuizare

Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz

Coeficientul de difuziune este

ndash7 Tsup3sup2 1 1

DAB=4310 +

P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB

ndash7 ndash7

DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s

1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46

te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm

ndash5

Pagina 28 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η 12110

Sc= = ndash7 =088

φD 07301874510

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4Gv 4middot24408

W= = =0959ms

3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2

095middot003546middot0730

Re= ndash5 =203235

121middot10

981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5

Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10

121middot10

Sh=480082

Sh∙D

Kg= =9136179mh

Hst

1 273

Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy

224 37412

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid

ndash7 T ndash7

D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s

η(VA⅓ndash Vo⅓)

Ge

We= =001042ms

3600St

We hst φ

Re= =8612215

Pagina 29 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η

Ga=2376310sup1sup2

Sh=1597218683

micro= hst =0681

ht

Sh D

ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx

hst

Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49

1

kg=

m

kg + ke

m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)

dy α

m= = mc =1166 me=7025

dx (1+(α-1)x)sup2

c 1

kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy

1 1166

+

35761 170368837

e 1

kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx

1 7025

+

29762 3029445957

Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale

La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se

determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se

calculeaza cu relatia XIV39

Pagina 30 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Kg St

__ __

AB=BCmiddot Gv

Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este

prezentata in figura IV2

__ __

AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare

__ __

AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare

__ __

X=035 AB=44 BC=03

__ __

X=038 AB=42 BC=028

__ __

X=03 AB=47 BC=032

__ __

X=02 AB=51 BC=034

__ __

X=01 AB=49 BC=033

__ ___

X=05 AB=27 BC=018

__ ___

X=001 AB=17 BC=018

Din figura N2 se obtine

NTR=5

Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare

Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de

Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru

vapori

Π dsup2 stut

Gv=wmiddotA=w

Pagina 31 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4

46v

d=

πw

1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms

400696

d= =0066m=66mm

31420

Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms

2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms

Gv=LxD=234700007=0001642kmols

(GmMc) 0001642243

Gv= = =0000047msup3s

φ 84745

d=00044m=44mm

Standardizarea dext=25mm dint=9mm

Se recalculeaza vitezaw=073ms

3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid

F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg

1 ω1 (1-ω1) __

= + ω1=XFMMF

φam φ 1 φ2

φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s

Se alege w=3ms

d=00164m=164mm

Standardizarea dext =25mm dint=16mm

Se recalculeaza viteza w=318ms

4 Stutul de evacuare rapida

V coloana=Vcil+Vsfera

Consideramcoloana plina cu apa

Pagina 32 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute

Volumul de lichid

Debitul de golire=

Timp de golire

Π dsup3 314middot03sup3

V sfera = = =0014msup3

6 6

Vcilindru=Hcilindru πdsup24

Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He

Hc=2H+r =2middot03+015=075m

He=3H+r =3middot03+015=105m

Ht=(5-1)middot03+075+105=3m

Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m

Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3

4

Vcoloana=019+0014=0204msup3

Debitul de golire=0204600=0000341msup3s

Se alege w=3ms

d=0012m=12mm

Standardizare dext=25mm dint=17mm

Se calculeaza viteza w=29ms

6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare

Se alege w=20ms

d=00657m=657mm

Standardizare dext=76mm dint=66mm

Se recalculeaza viteza w=198ms

44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare

Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul

unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza

debitul

Pagina 33 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT

montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA

Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic

astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit

Reglare compozitiei si debitului de reflux

Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza

prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie

de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul

de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand

constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei

distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux

ramanand constant

Reglarea nivelului lichidului din blaz

Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin

intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care

comanda ventilul situat inainte de refierbator

Reglarea concentratiei de blaz

Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in

comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra

echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in

coloana

Pagina 34 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

CAPITOLUL 5

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA

51 Bilantul termic al schimbatorului

G2T2rdquo

G1=W=11534 kmolh

G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm

t1rdquo=40ordmC

G2t2rsquo

G2-debitul fluidului de racire

t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC

Calculul debitului de apa de racire

Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula

prin tevi

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)

Q-fluxul termic w

C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd

Temperatura medie a amestecului este

t1rsquo+t1rdquo 1018+40

tm= = =709ordmC

2 2

Temperatura medie a apei

28+38

tm= =33ordmC

2

Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol

W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs

Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd

G1C1(t1rsquo-t1rdquo)

G2= =1295137kgh=359kgs

C2(t2rdquo-t2rsquo)

Pagina 35 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)

Calculul preliminar al fortei motrice

Dtrsquo-Dtrdquo

Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo

Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo

ln

Dtrdquo

52 Predimensionarea schimbatorului de caldura

Q=KA Dtm

K=coeficientul total de transfer de caldura

A=aria suprafetei de transfer termic

Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta

Q 15033323

A= = =969msup2

K Dtm 500middot31

Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane

A=905 L=4000mm De=99mm

n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm

53 Verificarea ariei de transfer termic

a)Alegerea ecuatiei de transfer termic

Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de

caldura

-pentru fluidul ce circula prin tevi

W1 d φ1 4G1

Re= W1=

η1 3600 φ1 π dsup2m

Re1018ordmC=1186129

Re40ordmC=674144

-pentru fluidul ce circula printre tevi

w2 d φ2 4G2 d

Re= =

η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2

Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606

Pagina 36 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim

turbulent)

Criteriul Reynolds

4G1

Re= Re709ordmC=935752

3600πn d η1

Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32

08 04

Nn=0023RemiddotPr

Cp η

Pr=

λ

Cpam709ordmC=415399Jkggrd

ndash4

ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s

λam709ordmC=06702wmgrd

Pr=259

Nn=5057

Nn λ

α1= =10044wmsup2grd

d

c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi

Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)

06 03 η 014

Nn=Cre Pr

Ηp

-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma

06

C=116 d echin Dn-nsup2dsup2

dechin= =0057

Dn+nmiddotd

C=0209

Pagina 37 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4 G2d

Re= =7511914

3600π(Dsup2-ndsup2)η2

ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots

λh2o33ordmC=066wmgrd

Pr=496 -014

Nn=14336(ηp)

Nn λ2 -014

α2= =24899(ηp)

d

d)Calculul coeficientului total de transfer termic

Se utilizeaza ecuatia VIII9

1

K=

1 δp 1 1

+ +sum +

α1 λp i=1 αci α2

α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd

δ-grosimea peretelui tevii m

λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd

αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam

Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este

r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1

Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua

fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua

fete ale peretelui (tevii) tp1tp2

tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din

egalitatile

tp1 fluxului termic unitar prin cele trei

straturi

Tp2 tm2

Pagina 38 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)

tp1=293+095tp2

-014 -33

k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)

Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari

Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)

Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC

ηp=000118cp

1

K= =57315wmsup2grd

-5 1

+000055+43middot 10 +

10044 6399043

e)Calculul fortei motrice

Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se

recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)

DTmrsquo=FDtm

F-factor de corectie(Flt1)

In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)

t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo

P= =0156 R= =618

t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo

-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie

F=095

Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC

f)Determinarea suprafetei de transfer termic

Q

A= = 89msup2

KmiddotDtrsquom

Amc=89msup2ltAdisp=969msup2

Schimbatorul are o rezerva de 88

Calculul mecanic sumar si hidrodinamic

a)Calculul mecanic sumar

Pagina 39 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Dimensionarea stuturilor

G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv

d=

πw

G1trdquo1(2)

G2t2rdquo

(1)Stut de intrare amestec

G1=w=210841kgh=05856kgs

1 ω1 ω2

= +

φam φ1 φ2

1 0025 0974

La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3

φam 71693 95935

La 40ordmC φam=98754kgmsup3

05856

G1= =0000614msup3s(1018ordmC)

95225

05856

G1= =0000592msup3s(40ordmC)

98754

W=3ms

4middot0000614

d1= = 0016m

314middot3

Standardizare dext=25mm dint=16mm

Viteza recalculata w=305ms

(2)Stut de iesire amestec

d2= 4middot0000592

Pagina 40 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

314middot3 =00158m

Standardizare dext=25mm dint =16mm

Viteza recalculata w=294ms

(3) Stut de intrare apa

G2= 1295137kgh=359kgs

359

G2= =0003604msup3s (28ordmC)

99607

359

G2= =000361msup3s(38ordmC)

99419

d3= 4middot0003604 =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=301ms

Stut de iesire apa

4middot000361

D4= =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=302ms

Stut de aerisire

dext=32mm dint=25mm

Greutatea schimbatorului in functionare

Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace

Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi

Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg

4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3

Pagina 41 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Vcapace= = = = 001413msup3

3 6 6

Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg

πdsup2 intmiddotL

Vteava=πRsup2L= =000362msup3

4

Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg

V=Vmanta-Vtevi=01919msup3

Mapa=1413+72596+19191=27863kg

Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori

Mstut=10kg

Mcapace=Vmiddotφotel=911kg

dextmantasup3-dintmantasup3

V=34π =000116msup3

8

Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg

Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3

Mpereti despartitori=3kg

Mtevi =14197kg

V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3

Mplaci tubulare =2862kg

Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3

Mmetal=31259kg

G=mapa+mmetal=59122kg

G=59122middot981=579KN

Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600

B=255C=450K=25L2=625)

Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)

Caderea de presiune prin frecare(Dpf)

Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ

Pagina 42 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

CAPITOLUL 2

JUSTIFICAREA TEMEI PROIECTULUI A

SOLUTIILOR SI METODELOR DE CALCUL ALESE

Hidroliza enzimatica a amidonului din cereale si cartofi au aplicatii intense in

fabricarea alcoolului si a berii Ambele fabricatii sunt inrudite diferenta fiind aceea ca in

cazul berii materia prima de la care se pleaca este orzul In ambele fabricatii se zaharifica

intai amidonul din cereale sau cartofi cu amiloza de regula din orz incoltit Temperatura

optima a acestei operatii este 55-65degC iar durata 20 minute Se obtine 70-80 maltoza si

20-30 dextrina

La fabricarea alcoolului solutia de maltoza si dixtrina rezultata din operatia de

zaharificare se fermenteaza direct fara afi incalzita Drojdia de bere adaugata pentru

producerea fermentatiei contine si enzime de duorificare care rup legaturile 16 din dextrine

punand la dispozitia amilozei doxtrine neramificate pe care aceasta le hidrolizeaza cantitativ

la maltoza aceasta este apoi hidrolizata de α-glucozidoza (maltoza) din drojdie la glucoza In

modul acesta aproape intregul material este adus intr-o forma fermentabila

Fermentatia alcoolica este un proces anaerob prin care glucidele fermentescibile sunt

metabolizate prin reactii de oxidoreducere sub actiunea echipamentului al drojdiei in

produsi principali (alcool etilic CO2) si produsi secundari (alcooli superiori acizi aldehide)

Agentii tipici ai fermentatiei alcoolice sunt drojdiile genului Saccharomyces care prin

fermentarea glucidelor pot sa produca mai mult de 8deg ETOH

Pentru a putea fi folosite in practica drojdiile genului Saccharomyces sunt

studiate si selectionate in functie de unele proprietati care le recomanda penrtu

utilizarea industriala cum ar fi

-puterea alcooligena care se refera la concentratia mare de alcool ce se poate

acumula cand in mediu exista zahar in exces

-alcoolorezistenta care se refera la capacitatea drojdiei de a continua fermentatia la

cresterea concentratiei de alcool deoarece ETOH poate actiona ca un denaturant al

proteinelor si produce inactivarea enzimelor sensibile

-capacitatea de floculare si pulvembuta proprietati datorate structuri peretelui celular

si modificari de pH si rH din timpul fermentatiei

-asmotolerantei care se refera la capacitatea drojdiilor de a produce fermentatie in

mediu cu concentratie crescuta de zahar

-frigofilia

Pagina 2 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Fermentatia alcoolica in conditii industriale foloseste substraturi naturale bogate in

glucide fementescibile iar viteza de fermentatie a glucidelor in produsi primari si secundari

este dependenta defactori biologici dependenti de microagentii fermentarii si factori fizico-

chimice dependenti de compozitia mediului supus fermentari si mediului ambiant

Datorita importantei pe care o prezinta ETOH de fermentare in practica industriala in

afara glucidelor fermentescibile se pot folosi substraturi naturale ce contin poliglucide care

sunt hidrolizate pe cale chimica si enzimatica pana la formarea glucidelor fermentescibile

Pagina 3 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

CAPITOLUL 3

PROPRIETATILE FIZICE ALE COMPONENTILOR AMESTECULUI SI DATE

DE ECHILIBRU LICHID-NAPORI

EtOH vapori

Temperatura(degC

)

0degC 100degC 200degC 300degC 400degC

C(KcalKggrd) 032 0403 048 0554 0624

Ή(cP) 00079 00108 00137 00167 00197

Λ(Kcal

mhgrd)

0011 00198 00302 0043 00574

Temperatura(deg

C)

20 40 60 80 100 120

Tens

iune

a

supe

rfici

ala

dyn

cm1

0sup3=

Nm

ETOH 223 206 19 173 155 134

H2O 728 697 662 626 589 549

Temperatura(deg

C)

20 40 60 80 100 120

rETOH(kcal

kg)

218 215 210 203 194 182

H2Omiddot10 sup3־ (Jkg) 24482 2403 23569 2310 2260 2207

Temperatura(deg 20 40 60 80 100 120

Pagina 4 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

C)

Cp(kcalkg) 0593 0648 0708 0769 0839 0909

λ(kcalmmiddothmiddotgrd) 0145 0144 0142 0141 0139 0137

ή(Cp) 119 0825 0591 0435 0326 0248

φ(kgmsup3) 789 772 754 735 716 693

t(degC) 20 40 60 80 100

Cp(J

kgmiddotgrd)

4182 4175 4181 4194 4211

ή(kgmmiddots) 9934middot10ˉ5 658middot10ˉ5 4716middot10ˉ5 352middot10ˉ5 2775middot10ˉ5

λ(Wmmiddotgrd) 0597 0633 0658 0673 0682

Pr 7 43 3 225 175

φ(kgmsup3) 9982 9922 9832 9818 9584

APA

VAPORI

t(degC)

0 100 200 300 400

ή(Cp) 00085 00123 00161 00198 00232

Date de

echilibru

lichid-vapori

x(molETOH

)

0 19 721 966 1238 1661 2337

y(molETOH

)

0 17 3891 4375 4704 5089 5445

x(molETOH

)

3273 3965 5079 5732 6763 7472 8943

y(molETOH

)

5826 6122 6564 6841 7385 7815 8943

Pentru calculul presiuni de saturatie a vaporilor unui lichid pur se foloseste ecuatia

Antoine

LgPn= A-__B___ Pn=presiunea de vapori

t+c t= temperatura in

degC

A B C

Pagina 5 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Denumirea

substantei

APA 796681 168821 228

Alcool etilic 804494 15543 22265

σ =a+bt

φ =a+bt+ctsup2

λ=a+bt+ctsup2

Cp =a+bt+ctsup2+dtsup3

ή=at

r=a+bt+ctsup2

Proprietati de amestec

σam= sum σiexclxiexcl=xiexclσiexcl+x2σ2=x1σ1+(1-x1)σ1

_1__=_ω1__+_ω2___

φam φ1 φ2

λam=x1+λ1+x2λ2

cpam=ω1cp1+ω2cp2

lnήam=x1lnή1+x2lnή2

ram=ώ1r1+ώ2r2

CAPITOLUL 4

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A COLOANEI DE RECTIFICARE

41Bilantul de materiale al instalatiei de rectificare

Ecuatia de bilant de material este

F=W+D

FmiddotXF=WXw+DXD

In care F-debitul de alimentare al

Coloanei (kmolh)

W-debitul de reziduri

Pagina 6 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

D-debitul de distilat

Xfractia morala a componentului molatil

ΜD

XD=ωDmdashmdash

Mi

ωd=fractia masica(kmolkg amestec)

XD=066middot (XDmiddot46+18-18XD)

macrmacrmacrmacrmacr46macrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacr

XD=0431

GmD=1800+10middotn=1800+10middot2=1820kgzi=7583kgh

_

MD=0431middot46+(1-0431)middot18=30068KGKmol

GmD 7583 ndash4

D=mdashmdashmdash= mdashmdashmdashmdash=252Kmolh=7middot10 Kmols

ndash 30068

MD

ΩF=005+0001n

ΩF- se numeste raport masic

ΩF=005+0001middot2=0052Kg alcoolKmol

ndash

ΩF MF

XF= mdashmdashmdash∙mdashmdashmdash

1+ΩF Mi

XF=0019

ndash

MF=XF∙M ETOH+(1+XF)∙MH2O

Pagina 7 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

ndash

MF= 0019∙46+(1-0019)∙18=18532kgKmol

F=D+W

FXF=DXD+WXW

F=2519+W

Fmiddot0019=2519middot0431+Wmiddot001

ndash4

F=117849Kmolh=327middot10 Kmols

ndash3

W=11533Kmolh=3203∙10 Kmols

ndash

Mw=Xw∙METOH+(1-Xw)∙MH2O

ndash

Mw=001∙46+(1-001)∙18=1828KgKmol

ndash

Gmw=Mw∙W=1828∙11533=2108232Kgh

ndash

Gmw=MF∙F

GmF=18532∙117849=2183972Kgh

42 Determinarea numarului de talere reale

421 Calculul reflexsului minim si a numarului minim de talere

Dimensionarea tehnologica a coloanelor de rectificare consta in determinarea

prin calcul a diametrului coloanei si a numarului de talere reale

Aceste marimi depind atat de conditiile de operare impuse( debit de alimentare

distilat reziduri compozitia fiecarei faze) determinate cu ecuatiile de bilant de materiale cat

si de intensitatea transferului de masa

Pagina 8 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reflexul coloanelor de rectificare

Reflexul minim pentru amestecuri binare se determina cu relatia

Lmin XDndashyF

mdashmdashmdashmdash = mdashmdashmdashmdash

Lmin+1 XDndashXF

Lmin 0431-017

mdashmdashmdashmdash = mdashmdashmdashmdashmdash = 0633

Lmin+1 0431-0019

Lmin=1967KmoliKmolD

Lmin este refluxul minim

VF este fractia molara a componentului nolatil in faza de vapori corespunzatoare

compozitiei XF

Atunci cand coloana opereaza la reflux total numarul de talere este minim

Determinarea numarului de talere minim teoretice este prezentat in fig IV1

Numarul minim de talere teoretice este 2

Calculul reflexului optim

Reflexul optim al unei coloane de rectificare se poate calcula cu relatia urmatoare

Loptim Nmin

mdashmdashmdash ndash1= 0192

Lmin Lmin

Lmin- reflexul minim KmolKmoli distilat

Nmin- numarul minim de talere teoretice

Pagina 9 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Loptim Nmin

mdashmdashmdash = 1+0192 mdashmdashmdash

Lmin Lmin

Loptim 2

mdashmdashmdash =1+0192

1967 1967

L=Loptim=2347 KmolKmol distilat

Determinarea grafica si analitica a numarului de talere teoretice

Pentru determinarea grafica a numarului de talere se foloseste metoda McCalu ndash

Thiele Numarul de talere teoretice este egal cu numarul treptelor liniei trasate intre curba de

echilibru a sistemului si cele doua linii de operare ale caror ecuatii sunt

L

-dreapta de concentrare Y-XD= (X-XD)

L+1

L+F

-dreapta de epuizare Y-Xw = (X-XD)

L+1

Pe diagrama de echilibru din figura IV2 se traseaza dreptele de concentrare si

epuizare care trec prin punctele de coordonate (XDXD) si (Xw Xw) si se intersecteaza pe

verticala in punctul X=XF Verticala din XF corespunde stari termice a alimentarii q=1

Ordonata punctului de intersectie se poate determina trasand pe curba de echilibru

dreapta de concentrare avand ordonata la origine data de relatia

XD

Yo =

L+1

0431

Yo= = 0128

2347 +1

Pagina 10 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

NNT=3

Determinarea NTT prin metoda analitica

L L

Xn-1 yn

Xn Yn+1

L este debitul de lichid descendent

V este debitul de vapori ascedent

Compozitia lichidului care paraseste un teler n se noteaza cu Xn iar pentru vapori cu

Yn

Intre Yn si Xn (daca este talerul teoretic) exista o relatie de echilibru relatia Fenske

α x

Y=

1+(α-1)x

α este volatilitatea relativa

P1

α=

P2

P1P2 sunt presiunile de vapori ale componentilor puri (1- ETOH 2- H2O)

Y 1-X

α=

X 1-Y

X

Y

-

f

u

0 001

9

0721 009

6

0123 016

6

023

3

032

7

039

6

05079 057

3

06763 07472 0894

Pagina 11 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

n

c

t

i

i

l

e

m

o

l

a

r

e

a

l

e

a

l

c

o

o

l

u

l

u

i

α

gt

Pagina 12 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

1

X

Y 0 017 03891 043

7

047 050

8

054

4

058

2

061

2

0656 068

4

07385 07815 0894

α _ 10

57

819 727 628 520 391 286 240 1

85

16

1

13

5

121 1

αc=8676

Pentru calculul analitic se porneste cu o relatie de echilibru

αxi

φi =

1+(α- 1)Xi

intre compozitia vaporilor ce intra pe talerul n si lichidul ce paraseste talerul n exista

urmatoarea relatie de operare

L XD

Yn+1= Xn +

L+1 L+1

Vaporii care ies pe la varful coloanei si au compozitia φ1 sunt condesati total ceea ce

inseamna ca lichidul ce iese din condensator au aceeasi compozitie Se repeta calculul pana

cand XnleXF

Y1=XD=0431

X1=080 XnleXF 08gt0019

Y2=0184

X2=0025 XnleXF 0025gt0019

Y3=0145

X3=0019 XnleXF 0019=0019

X4=0018

Y4=0141

XnleXF 0018lt0019 NTT=3

424 Calculul diametrului coloanei si calculul hidrodinamic al talerului

Pagina 13 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Calculul debitelor de lichid si de vapori din zona de concentrare si epuizare

Cunoscand presiunea la varful coloanei (pF) presiunea orientativa in alimentare

(pF)si in reziduri(pW) se determina tD tFsi tW

Bi

Ai-

P=sumXiPi=sumXi∙10 t+Ci

PF=790mmHg

BETOH BH2O

AETOH AH2O-

PF=XF∙10 t+CETOH +(1-XF)∙10 t+CH2O

Tf=10044ordmC

PD=760mmHg

1 Yi

=sum XD=YD=0431

PD Pi

1 YD (1-YD)

= +

PD AETOH BETOH AH2O BH2O

10 10

t+CETOH t+CH2O

1 0431 0569

= +

760 804494 15543 796681 166821

10 10

t+22265 t+228

tD= 925ordmC

PW=820mmHg

BETOH BH2O

AETOHndash AH2Ondash

t+CETOH t+CH2O

Pagina 14 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Pw=Xwmiddot10 +(1ndashXw)∙10

15543 16682

804494ndash 796681ndash

t+22265 t+228

820=001∙10 + 099∙10

tw=101ordmC

Temperaturile medii in zona de concentrare si epuizare sunt

tD+tF

tc=

2

925+10044

tc= =9647ordmC

2

tf+tw

te=

2

10044+1018

te= =10112ordmC

2

Pentru zona de concentrare

Debitul de lichid

Lc=LmiddotD

Lc=2347middot2519= 5912Kmolh=00016Kmols

Debitul de vapori

Vc=(L+1)middotD

Vc=(2347+1)middot2519=8912Kmolh=000234Kmols

_

Mc=METOHmiddotXc+M2(1ndashX2)

XD+XF

Xc=

2

0431+0019

Xc= =0225kgKmol

2

Pagina 15 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

_

Mc=46middot0225+18middot0775=243KgKmol

Debitul masic de lichid

_

Gm liq=MmiddotLc=243middot000164=00398kgKmol

Debitul masic de vapori

_

Gm vap=McmiddotVc=243middot000234=005686kgs

Gm

Gv=

φ

φ=densitatea amestecului

Pentru faza lichida

1 ωі ( 1-ωі)

= +

φam φ1 φ2

φ1φ2mdashdensitatea etanolului respectiv a apei

ωі- fractia masica

Xc Mi 0225middot46

ωc= _ = =0425

Mc 243

Xe Mi

ωe= _

Me

1 0425 0575

= + = 000118

φc 72362 96377

φc=84745 kgmsup3

Pentru vapori _

To P M To P

φam= φo middot = middot middot

T Po 224 T Po

Pagina 16 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

PF+PD

Pc=

2

750+760

Pc= =775mmHg

2

Tc=To+Tc

Tc=273+9647=36947K

_

M=YcMETOH+(1-Yc)MH2O

αXc

Yc=

1+(α-1)Xc

86760225

Yc= =0715

1+(8676-1)0225

_

Mc=3802 KgKmol

3802 273 775

φc= = 1278Kgmsup3

224 36947 760

Pentru zona de epuizare

Le=Lc+F

Le=5912 +117849= 123761Kmolh=00343Kmolh

Ve=Vc=8431Kmolh=000234Kmols

_

Me=METOHmiddotXe+MH2O(1-Xe)

XF+Xw 0019+001

Xe= = =00145

2

_

Me=46middot00145+18middot0986=18392KgKmol

Pagina 17 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

_

Gm liq=Memiddot Le=18392middot00343=063084Kgs

_

Gm vap=MemiddotVe=18392middot000234=004303Kgs

1 ωe (1-ωe)

= +

φe φETOH φH2O

Xe Mi 0014546

ωe= _ = =0036

Me 18392

1 0036 0964

= + = 000105

φe 71781 95993

φe=94841kgmsup3

PF+Pw

Pe = Me=21164KgKmol

2

790+820

Pe = =805mmHg

2

Te=273+10112=37412

21164 273 805

φe= =0730Kgmsup3

224 37412 760

Zona de concentrare Zona de epuizare

liq vapori liq vapori

LV(Kmolh) 5912 8431 123761 8431

LV(Kmols) 000164 000234 00343 000234

Gm(kgs) 00398 008896 063084 004952

Gv(msup3s) 0000046 00696 000066 00678

Pagina 18 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Zona de concentrare

Determinarea diametrului coloanei

In vederea dimensionarii talerului este necesar sa se calculeze diametrul coloanei

Pentru o distanta intre talere H=03m din figura (III6) pentru valoarea raportului

φg 1278 -3

= = 000150=15middot10 viteza in coloane cu talere W=079ms

φe 84745

Pentru talere perforate viteza de lucru va fi

W=80-90 W max

Wmax=079135=10665ms

85

Wlucru= 10665=0906ms

100

Diametrul coloanei va fi

425056

dc= 46v = =0312m

πw 31418363600

Se standardizeazadc=03m

Recalculam viteza

46v

W= =0985ms

Π dcsup2

b)Calculul suprafetei efective a talerului

Suprafata ocupata de un deversor se calculeaza cu relatia

dcsup2 πα

Sd= ( -sin )

180

unde α este unghiul la centru corespunzator coardei deversorului

α b

=arcsin

dc

b este lungimea progului de deversare

b=(06divide08)dc

Se alege b=06middotdc =06middot03=018

Pagina 19 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

α = arcsin 018 =arcsin 06harrα=7374degC

03sup2 314middot7374

Sd= ( ndashsin 7374)=000367msup2

180

Suprafata efectiva a talerului va fi

_

Vdcsup2 314∙03sup2

St=Ac-25d= ndash25d = ndash 2∙000367=006331msup2

2 4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului Viteza gazului in orificiile

talerului trebuie sa fii mai mare decat viteza critica la care lichidul curge prin perforatii

Viteza minima a gazului

Wmin=067 g middot φe he

sect φg

g-acceleratia gravitationala ms

sect-coeficient de rezistenta

φgφe- densitatea lichidului respectiv gazului kgmsup3

he- inaltimea suspensiei pe talerm

h1

he= hp +

13k

hp- este inaltimea pragului de deversare m

k-raportul dintre densitatea spumei si lichidului(k=05)

ndash3 L ⅔

h1=C1middotC2middot10

b

C1-coeficientul ce depinde de forma placii deversoare (C1=28divide38 pentru placa

plana)

C2- coeficient adimensional determinat din figura III7

L-debitul de lichid care trece pe taler msup3 h

Pagina 20 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

L 01656

= =1204

25 25

b 018 din figura III7 se alege C2=101

b

=06

dc

-3 01656 ⅔ ndash3

h1=25middot101middot10 =26 ∙10 m

018

ndash3

ndash2 26∙10

he= 25middot10 + =0029 m

13∙05

ndash2

(k=05hp=25∙10 m)

Viteza minima in orificii va fi

Wmin=067 981 ∙ 84745 ∙0029 =682ms

182 1278

(sect=182)

Viteza gazului in orificiile talerului

100A

Wo=W

Stmiddotφ

St - suprafata activa a talerului msup2

φ- sectiunea libera a orificiilor talerului ()

W- viteza gazului in coloana ms

πdosup2

φ= 100 _

2radic3 tsup2

t=pasul dintre doua orificii

t=(25divide5)do

t=3middot2=6mm=6middot10ˉ sup3m

Pagina 21 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

100π(210ˉ sup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3(6middot10ˉsup3)sup2

314middot03sup2

Wo=0985 100 4 =1091ms

006331middot1007

Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler

he= hus+hσ+hst

ht-caderea totala de presiunem

hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm

hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim

hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm

sectwosup2φg 1821091sup2middot1278

hus= = =0016m

2gφe 2middot981middot84745

hσ= 4σe

138doφeg

σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm

hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m

138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981

hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m

ht=0016+000864+001885=004349m

Hge(18divide2)ht

H-distanta dintre talere

03gt0000769 adevarat

B zona de epuizare

determinarea diametrului coloanei

φg 0730 ndash4

= =0000769=769middot10

φe 94841

H= 03m

Pagina 22 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms

Viteza de lucru

85

Wlucru= (095135)=109ms

100

424408

dc= =028m

3143600109

Se standardizeaza dc=03m

Se calculeaza viteza w=0959ms

dcsup2 314α

Sd= ( ndashsinα)

8 180

α = b

dc

b=06dc=0603=018m

b 018 α

= =06 = arcsin06 α=7374ordm

dc 03 2

032 314middot7374

Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2

180

314∙03sup2

St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2

4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului

g φe

Wmin=067 middot middothe

sect φg

h1

he=hp+

13k

L 2376

Pentru = =172848

Pagina 23 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

25 25

b 018 C2=125

b

=06

dc

1921middot10ˉsup3

he=25middot10ˉsup2 + =0034m

13middot05

L ⅔ 2376 ⅔

h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m

b 018

981 94841

Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms

182 0730

t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m

100314 (210ˉsup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2

πmiddot03sup2

wo=0959middot 100 middot 4

006331middot1007

wo=1062ms

Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler

Ht=hus+hσ+hst

sectWosup2φ 18210620730

hus= = =0000758m

2gφe 298194841

4σe 4579710ˉsup3

hσ = = = 000903m

138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981

hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m

Pagina 24 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

ht=005207m

Hge(18divide2)ht

03gt0093 conditia se verifica

Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa

Zone de concentrare

a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia

XII57

05 072 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga

Ga= criteriul lui Galilui

Re=criteriul lui Reynolds

Sh= criteriul lui Sherwood

Sc= criteriul lui Schmidt

Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de

Gilliland(XII9) 23

ndash7 T 1 1

DA-B= 43 middot10 +

113 113 sup2 MA MB

P VA +VB

DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s

Tmdashtemperatura absoluta k

Pmdashpresiunea absoluta totala atm

Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)

MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor

VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol

VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol

23

ndash7 36946 1 1 ndash7

DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s

1019 194⅓ +638⅓ 18 46

Pagina 25 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

tc=9647ordmC Tc=36947k

Pc=775mmHg Pc=1019 atm

η

Sc=

φD

η=vascozitatea amestecului da P

φ=densitatea amestecului kgmsup3

ndash5

117middot10

Sc= =0478

ndash7

19121∙10∙1278

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4∙6v 4middot25056

W= = = 098ms

3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2

wmiddothstmiddotφ 0980018851278

Re= = =201782

ndash5

η 11710

ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5

Ga= = ndash5 =783middot10

η sup2 117middot10 sup2

05 072 024 05 072 5 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688

Coeficientul kg rezulta ndash7

ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600

Kg= = = 1084133mh

Hst 001885

Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se

utilizeaza relatia

Kmol 1 273 m 1 273

Pagina 26 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

= middot middot = middot

1084133=35761kmolmsup2hDy

msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia

XII59

05 11 024middotμ-1

Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga

hst

Γ= este un simplex geometric

hs

Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13

ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7

D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s

⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓

η VAndash Vo 116910 638 - 8

ηmdashvascozitatea P

Vomdashconstanta caracteristica a lichidului

ndash5

η 116910

Sc= = ndash5 = 01107

φD 124510∙84745

We∙hst∙φe 6e

Re= We=

ηe 3600St

ndash4

726510 00188584745

Re= ndash5 =99245

1169∙10

01656 ndash4

We= = 7265∙10 ms

Pagina 27 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

3600 ∙006331

g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2

Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm

ηsup2 1169middot10

05 11 024 -1 05 11 024 -1

Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386

Coeficientul ke ndash7

ShmiddotD 20540386middot1245middot10

Ke= = =4885mh

hst 001885

Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84

Kmol φв m

=

msup2middothDx Mв h

Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol

φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3

Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx

B Zona de epuizare

Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz

Coeficientul de difuziune este

ndash7 Tsup3sup2 1 1

DAB=4310 +

P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB

ndash7 ndash7

DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s

1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46

te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm

ndash5

Pagina 28 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η 12110

Sc= = ndash7 =088

φD 07301874510

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4Gv 4middot24408

W= = =0959ms

3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2

095middot003546middot0730

Re= ndash5 =203235

121middot10

981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5

Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10

121middot10

Sh=480082

Sh∙D

Kg= =9136179mh

Hst

1 273

Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy

224 37412

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid

ndash7 T ndash7

D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s

η(VA⅓ndash Vo⅓)

Ge

We= =001042ms

3600St

We hst φ

Re= =8612215

Pagina 29 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η

Ga=2376310sup1sup2

Sh=1597218683

micro= hst =0681

ht

Sh D

ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx

hst

Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49

1

kg=

m

kg + ke

m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)

dy α

m= = mc =1166 me=7025

dx (1+(α-1)x)sup2

c 1

kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy

1 1166

+

35761 170368837

e 1

kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx

1 7025

+

29762 3029445957

Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale

La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se

determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se

calculeaza cu relatia XIV39

Pagina 30 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Kg St

__ __

AB=BCmiddot Gv

Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este

prezentata in figura IV2

__ __

AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare

__ __

AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare

__ __

X=035 AB=44 BC=03

__ __

X=038 AB=42 BC=028

__ __

X=03 AB=47 BC=032

__ __

X=02 AB=51 BC=034

__ __

X=01 AB=49 BC=033

__ ___

X=05 AB=27 BC=018

__ ___

X=001 AB=17 BC=018

Din figura N2 se obtine

NTR=5

Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare

Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de

Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru

vapori

Π dsup2 stut

Gv=wmiddotA=w

Pagina 31 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4

46v

d=

πw

1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms

400696

d= =0066m=66mm

31420

Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms

2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms

Gv=LxD=234700007=0001642kmols

(GmMc) 0001642243

Gv= = =0000047msup3s

φ 84745

d=00044m=44mm

Standardizarea dext=25mm dint=9mm

Se recalculeaza vitezaw=073ms

3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid

F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg

1 ω1 (1-ω1) __

= + ω1=XFMMF

φam φ 1 φ2

φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s

Se alege w=3ms

d=00164m=164mm

Standardizarea dext =25mm dint=16mm

Se recalculeaza viteza w=318ms

4 Stutul de evacuare rapida

V coloana=Vcil+Vsfera

Consideramcoloana plina cu apa

Pagina 32 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute

Volumul de lichid

Debitul de golire=

Timp de golire

Π dsup3 314middot03sup3

V sfera = = =0014msup3

6 6

Vcilindru=Hcilindru πdsup24

Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He

Hc=2H+r =2middot03+015=075m

He=3H+r =3middot03+015=105m

Ht=(5-1)middot03+075+105=3m

Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m

Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3

4

Vcoloana=019+0014=0204msup3

Debitul de golire=0204600=0000341msup3s

Se alege w=3ms

d=0012m=12mm

Standardizare dext=25mm dint=17mm

Se calculeaza viteza w=29ms

6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare

Se alege w=20ms

d=00657m=657mm

Standardizare dext=76mm dint=66mm

Se recalculeaza viteza w=198ms

44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare

Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul

unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza

debitul

Pagina 33 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT

montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA

Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic

astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit

Reglare compozitiei si debitului de reflux

Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza

prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie

de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul

de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand

constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei

distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux

ramanand constant

Reglarea nivelului lichidului din blaz

Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin

intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care

comanda ventilul situat inainte de refierbator

Reglarea concentratiei de blaz

Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in

comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra

echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in

coloana

Pagina 34 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

CAPITOLUL 5

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA

51 Bilantul termic al schimbatorului

G2T2rdquo

G1=W=11534 kmolh

G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm

t1rdquo=40ordmC

G2t2rsquo

G2-debitul fluidului de racire

t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC

Calculul debitului de apa de racire

Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula

prin tevi

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)

Q-fluxul termic w

C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd

Temperatura medie a amestecului este

t1rsquo+t1rdquo 1018+40

tm= = =709ordmC

2 2

Temperatura medie a apei

28+38

tm= =33ordmC

2

Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol

W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs

Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd

G1C1(t1rsquo-t1rdquo)

G2= =1295137kgh=359kgs

C2(t2rdquo-t2rsquo)

Pagina 35 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)

Calculul preliminar al fortei motrice

Dtrsquo-Dtrdquo

Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo

Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo

ln

Dtrdquo

52 Predimensionarea schimbatorului de caldura

Q=KA Dtm

K=coeficientul total de transfer de caldura

A=aria suprafetei de transfer termic

Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta

Q 15033323

A= = =969msup2

K Dtm 500middot31

Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane

A=905 L=4000mm De=99mm

n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm

53 Verificarea ariei de transfer termic

a)Alegerea ecuatiei de transfer termic

Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de

caldura

-pentru fluidul ce circula prin tevi

W1 d φ1 4G1

Re= W1=

η1 3600 φ1 π dsup2m

Re1018ordmC=1186129

Re40ordmC=674144

-pentru fluidul ce circula printre tevi

w2 d φ2 4G2 d

Re= =

η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2

Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606

Pagina 36 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim

turbulent)

Criteriul Reynolds

4G1

Re= Re709ordmC=935752

3600πn d η1

Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32

08 04

Nn=0023RemiddotPr

Cp η

Pr=

λ

Cpam709ordmC=415399Jkggrd

ndash4

ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s

λam709ordmC=06702wmgrd

Pr=259

Nn=5057

Nn λ

α1= =10044wmsup2grd

d

c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi

Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)

06 03 η 014

Nn=Cre Pr

Ηp

-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma

06

C=116 d echin Dn-nsup2dsup2

dechin= =0057

Dn+nmiddotd

C=0209

Pagina 37 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4 G2d

Re= =7511914

3600π(Dsup2-ndsup2)η2

ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots

λh2o33ordmC=066wmgrd

Pr=496 -014

Nn=14336(ηp)

Nn λ2 -014

α2= =24899(ηp)

d

d)Calculul coeficientului total de transfer termic

Se utilizeaza ecuatia VIII9

1

K=

1 δp 1 1

+ +sum +

α1 λp i=1 αci α2

α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd

δ-grosimea peretelui tevii m

λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd

αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam

Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este

r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1

Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua

fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua

fete ale peretelui (tevii) tp1tp2

tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din

egalitatile

tp1 fluxului termic unitar prin cele trei

straturi

Tp2 tm2

Pagina 38 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)

tp1=293+095tp2

-014 -33

k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)

Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari

Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)

Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC

ηp=000118cp

1

K= =57315wmsup2grd

-5 1

+000055+43middot 10 +

10044 6399043

e)Calculul fortei motrice

Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se

recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)

DTmrsquo=FDtm

F-factor de corectie(Flt1)

In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)

t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo

P= =0156 R= =618

t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo

-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie

F=095

Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC

f)Determinarea suprafetei de transfer termic

Q

A= = 89msup2

KmiddotDtrsquom

Amc=89msup2ltAdisp=969msup2

Schimbatorul are o rezerva de 88

Calculul mecanic sumar si hidrodinamic

a)Calculul mecanic sumar

Pagina 39 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Dimensionarea stuturilor

G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv

d=

πw

G1trdquo1(2)

G2t2rdquo

(1)Stut de intrare amestec

G1=w=210841kgh=05856kgs

1 ω1 ω2

= +

φam φ1 φ2

1 0025 0974

La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3

φam 71693 95935

La 40ordmC φam=98754kgmsup3

05856

G1= =0000614msup3s(1018ordmC)

95225

05856

G1= =0000592msup3s(40ordmC)

98754

W=3ms

4middot0000614

d1= = 0016m

314middot3

Standardizare dext=25mm dint=16mm

Viteza recalculata w=305ms

(2)Stut de iesire amestec

d2= 4middot0000592

Pagina 40 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

314middot3 =00158m

Standardizare dext=25mm dint =16mm

Viteza recalculata w=294ms

(3) Stut de intrare apa

G2= 1295137kgh=359kgs

359

G2= =0003604msup3s (28ordmC)

99607

359

G2= =000361msup3s(38ordmC)

99419

d3= 4middot0003604 =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=301ms

Stut de iesire apa

4middot000361

D4= =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=302ms

Stut de aerisire

dext=32mm dint=25mm

Greutatea schimbatorului in functionare

Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace

Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi

Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg

4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3

Pagina 41 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Vcapace= = = = 001413msup3

3 6 6

Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg

πdsup2 intmiddotL

Vteava=πRsup2L= =000362msup3

4

Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg

V=Vmanta-Vtevi=01919msup3

Mapa=1413+72596+19191=27863kg

Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori

Mstut=10kg

Mcapace=Vmiddotφotel=911kg

dextmantasup3-dintmantasup3

V=34π =000116msup3

8

Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg

Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3

Mpereti despartitori=3kg

Mtevi =14197kg

V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3

Mplaci tubulare =2862kg

Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3

Mmetal=31259kg

G=mapa+mmetal=59122kg

G=59122middot981=579KN

Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600

B=255C=450K=25L2=625)

Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)

Caderea de presiune prin frecare(Dpf)

Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ

Pagina 42 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Fermentatia alcoolica in conditii industriale foloseste substraturi naturale bogate in

glucide fementescibile iar viteza de fermentatie a glucidelor in produsi primari si secundari

este dependenta defactori biologici dependenti de microagentii fermentarii si factori fizico-

chimice dependenti de compozitia mediului supus fermentari si mediului ambiant

Datorita importantei pe care o prezinta ETOH de fermentare in practica industriala in

afara glucidelor fermentescibile se pot folosi substraturi naturale ce contin poliglucide care

sunt hidrolizate pe cale chimica si enzimatica pana la formarea glucidelor fermentescibile

Pagina 3 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

CAPITOLUL 3

PROPRIETATILE FIZICE ALE COMPONENTILOR AMESTECULUI SI DATE

DE ECHILIBRU LICHID-NAPORI

EtOH vapori

Temperatura(degC

)

0degC 100degC 200degC 300degC 400degC

C(KcalKggrd) 032 0403 048 0554 0624

Ή(cP) 00079 00108 00137 00167 00197

Λ(Kcal

mhgrd)

0011 00198 00302 0043 00574

Temperatura(deg

C)

20 40 60 80 100 120

Tens

iune

a

supe

rfici

ala

dyn

cm1

0sup3=

Nm

ETOH 223 206 19 173 155 134

H2O 728 697 662 626 589 549

Temperatura(deg

C)

20 40 60 80 100 120

rETOH(kcal

kg)

218 215 210 203 194 182

H2Omiddot10 sup3־ (Jkg) 24482 2403 23569 2310 2260 2207

Temperatura(deg 20 40 60 80 100 120

Pagina 4 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

C)

Cp(kcalkg) 0593 0648 0708 0769 0839 0909

λ(kcalmmiddothmiddotgrd) 0145 0144 0142 0141 0139 0137

ή(Cp) 119 0825 0591 0435 0326 0248

φ(kgmsup3) 789 772 754 735 716 693

t(degC) 20 40 60 80 100

Cp(J

kgmiddotgrd)

4182 4175 4181 4194 4211

ή(kgmmiddots) 9934middot10ˉ5 658middot10ˉ5 4716middot10ˉ5 352middot10ˉ5 2775middot10ˉ5

λ(Wmmiddotgrd) 0597 0633 0658 0673 0682

Pr 7 43 3 225 175

φ(kgmsup3) 9982 9922 9832 9818 9584

APA

VAPORI

t(degC)

0 100 200 300 400

ή(Cp) 00085 00123 00161 00198 00232

Date de

echilibru

lichid-vapori

x(molETOH

)

0 19 721 966 1238 1661 2337

y(molETOH

)

0 17 3891 4375 4704 5089 5445

x(molETOH

)

3273 3965 5079 5732 6763 7472 8943

y(molETOH

)

5826 6122 6564 6841 7385 7815 8943

Pentru calculul presiuni de saturatie a vaporilor unui lichid pur se foloseste ecuatia

Antoine

LgPn= A-__B___ Pn=presiunea de vapori

t+c t= temperatura in

degC

A B C

Pagina 5 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Denumirea

substantei

APA 796681 168821 228

Alcool etilic 804494 15543 22265

σ =a+bt

φ =a+bt+ctsup2

λ=a+bt+ctsup2

Cp =a+bt+ctsup2+dtsup3

ή=at

r=a+bt+ctsup2

Proprietati de amestec

σam= sum σiexclxiexcl=xiexclσiexcl+x2σ2=x1σ1+(1-x1)σ1

_1__=_ω1__+_ω2___

φam φ1 φ2

λam=x1+λ1+x2λ2

cpam=ω1cp1+ω2cp2

lnήam=x1lnή1+x2lnή2

ram=ώ1r1+ώ2r2

CAPITOLUL 4

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A COLOANEI DE RECTIFICARE

41Bilantul de materiale al instalatiei de rectificare

Ecuatia de bilant de material este

F=W+D

FmiddotXF=WXw+DXD

In care F-debitul de alimentare al

Coloanei (kmolh)

W-debitul de reziduri

Pagina 6 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

D-debitul de distilat

Xfractia morala a componentului molatil

ΜD

XD=ωDmdashmdash

Mi

ωd=fractia masica(kmolkg amestec)

XD=066middot (XDmiddot46+18-18XD)

macrmacrmacrmacrmacr46macrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacr

XD=0431

GmD=1800+10middotn=1800+10middot2=1820kgzi=7583kgh

_

MD=0431middot46+(1-0431)middot18=30068KGKmol

GmD 7583 ndash4

D=mdashmdashmdash= mdashmdashmdashmdash=252Kmolh=7middot10 Kmols

ndash 30068

MD

ΩF=005+0001n

ΩF- se numeste raport masic

ΩF=005+0001middot2=0052Kg alcoolKmol

ndash

ΩF MF

XF= mdashmdashmdash∙mdashmdashmdash

1+ΩF Mi

XF=0019

ndash

MF=XF∙M ETOH+(1+XF)∙MH2O

Pagina 7 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

ndash

MF= 0019∙46+(1-0019)∙18=18532kgKmol

F=D+W

FXF=DXD+WXW

F=2519+W

Fmiddot0019=2519middot0431+Wmiddot001

ndash4

F=117849Kmolh=327middot10 Kmols

ndash3

W=11533Kmolh=3203∙10 Kmols

ndash

Mw=Xw∙METOH+(1-Xw)∙MH2O

ndash

Mw=001∙46+(1-001)∙18=1828KgKmol

ndash

Gmw=Mw∙W=1828∙11533=2108232Kgh

ndash

Gmw=MF∙F

GmF=18532∙117849=2183972Kgh

42 Determinarea numarului de talere reale

421 Calculul reflexsului minim si a numarului minim de talere

Dimensionarea tehnologica a coloanelor de rectificare consta in determinarea

prin calcul a diametrului coloanei si a numarului de talere reale

Aceste marimi depind atat de conditiile de operare impuse( debit de alimentare

distilat reziduri compozitia fiecarei faze) determinate cu ecuatiile de bilant de materiale cat

si de intensitatea transferului de masa

Pagina 8 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reflexul coloanelor de rectificare

Reflexul minim pentru amestecuri binare se determina cu relatia

Lmin XDndashyF

mdashmdashmdashmdash = mdashmdashmdashmdash

Lmin+1 XDndashXF

Lmin 0431-017

mdashmdashmdashmdash = mdashmdashmdashmdashmdash = 0633

Lmin+1 0431-0019

Lmin=1967KmoliKmolD

Lmin este refluxul minim

VF este fractia molara a componentului nolatil in faza de vapori corespunzatoare

compozitiei XF

Atunci cand coloana opereaza la reflux total numarul de talere este minim

Determinarea numarului de talere minim teoretice este prezentat in fig IV1

Numarul minim de talere teoretice este 2

Calculul reflexului optim

Reflexul optim al unei coloane de rectificare se poate calcula cu relatia urmatoare

Loptim Nmin

mdashmdashmdash ndash1= 0192

Lmin Lmin

Lmin- reflexul minim KmolKmoli distilat

Nmin- numarul minim de talere teoretice

Pagina 9 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Loptim Nmin

mdashmdashmdash = 1+0192 mdashmdashmdash

Lmin Lmin

Loptim 2

mdashmdashmdash =1+0192

1967 1967

L=Loptim=2347 KmolKmol distilat

Determinarea grafica si analitica a numarului de talere teoretice

Pentru determinarea grafica a numarului de talere se foloseste metoda McCalu ndash

Thiele Numarul de talere teoretice este egal cu numarul treptelor liniei trasate intre curba de

echilibru a sistemului si cele doua linii de operare ale caror ecuatii sunt

L

-dreapta de concentrare Y-XD= (X-XD)

L+1

L+F

-dreapta de epuizare Y-Xw = (X-XD)

L+1

Pe diagrama de echilibru din figura IV2 se traseaza dreptele de concentrare si

epuizare care trec prin punctele de coordonate (XDXD) si (Xw Xw) si se intersecteaza pe

verticala in punctul X=XF Verticala din XF corespunde stari termice a alimentarii q=1

Ordonata punctului de intersectie se poate determina trasand pe curba de echilibru

dreapta de concentrare avand ordonata la origine data de relatia

XD

Yo =

L+1

0431

Yo= = 0128

2347 +1

Pagina 10 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

NNT=3

Determinarea NTT prin metoda analitica

L L

Xn-1 yn

Xn Yn+1

L este debitul de lichid descendent

V este debitul de vapori ascedent

Compozitia lichidului care paraseste un teler n se noteaza cu Xn iar pentru vapori cu

Yn

Intre Yn si Xn (daca este talerul teoretic) exista o relatie de echilibru relatia Fenske

α x

Y=

1+(α-1)x

α este volatilitatea relativa

P1

α=

P2

P1P2 sunt presiunile de vapori ale componentilor puri (1- ETOH 2- H2O)

Y 1-X

α=

X 1-Y

X

Y

-

f

u

0 001

9

0721 009

6

0123 016

6

023

3

032

7

039

6

05079 057

3

06763 07472 0894

Pagina 11 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

n

c

t

i

i

l

e

m

o

l

a

r

e

a

l

e

a

l

c

o

o

l

u

l

u

i

α

gt

Pagina 12 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

1

X

Y 0 017 03891 043

7

047 050

8

054

4

058

2

061

2

0656 068

4

07385 07815 0894

α _ 10

57

819 727 628 520 391 286 240 1

85

16

1

13

5

121 1

αc=8676

Pentru calculul analitic se porneste cu o relatie de echilibru

αxi

φi =

1+(α- 1)Xi

intre compozitia vaporilor ce intra pe talerul n si lichidul ce paraseste talerul n exista

urmatoarea relatie de operare

L XD

Yn+1= Xn +

L+1 L+1

Vaporii care ies pe la varful coloanei si au compozitia φ1 sunt condesati total ceea ce

inseamna ca lichidul ce iese din condensator au aceeasi compozitie Se repeta calculul pana

cand XnleXF

Y1=XD=0431

X1=080 XnleXF 08gt0019

Y2=0184

X2=0025 XnleXF 0025gt0019

Y3=0145

X3=0019 XnleXF 0019=0019

X4=0018

Y4=0141

XnleXF 0018lt0019 NTT=3

424 Calculul diametrului coloanei si calculul hidrodinamic al talerului

Pagina 13 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Calculul debitelor de lichid si de vapori din zona de concentrare si epuizare

Cunoscand presiunea la varful coloanei (pF) presiunea orientativa in alimentare

(pF)si in reziduri(pW) se determina tD tFsi tW

Bi

Ai-

P=sumXiPi=sumXi∙10 t+Ci

PF=790mmHg

BETOH BH2O

AETOH AH2O-

PF=XF∙10 t+CETOH +(1-XF)∙10 t+CH2O

Tf=10044ordmC

PD=760mmHg

1 Yi

=sum XD=YD=0431

PD Pi

1 YD (1-YD)

= +

PD AETOH BETOH AH2O BH2O

10 10

t+CETOH t+CH2O

1 0431 0569

= +

760 804494 15543 796681 166821

10 10

t+22265 t+228

tD= 925ordmC

PW=820mmHg

BETOH BH2O

AETOHndash AH2Ondash

t+CETOH t+CH2O

Pagina 14 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Pw=Xwmiddot10 +(1ndashXw)∙10

15543 16682

804494ndash 796681ndash

t+22265 t+228

820=001∙10 + 099∙10

tw=101ordmC

Temperaturile medii in zona de concentrare si epuizare sunt

tD+tF

tc=

2

925+10044

tc= =9647ordmC

2

tf+tw

te=

2

10044+1018

te= =10112ordmC

2

Pentru zona de concentrare

Debitul de lichid

Lc=LmiddotD

Lc=2347middot2519= 5912Kmolh=00016Kmols

Debitul de vapori

Vc=(L+1)middotD

Vc=(2347+1)middot2519=8912Kmolh=000234Kmols

_

Mc=METOHmiddotXc+M2(1ndashX2)

XD+XF

Xc=

2

0431+0019

Xc= =0225kgKmol

2

Pagina 15 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

_

Mc=46middot0225+18middot0775=243KgKmol

Debitul masic de lichid

_

Gm liq=MmiddotLc=243middot000164=00398kgKmol

Debitul masic de vapori

_

Gm vap=McmiddotVc=243middot000234=005686kgs

Gm

Gv=

φ

φ=densitatea amestecului

Pentru faza lichida

1 ωі ( 1-ωі)

= +

φam φ1 φ2

φ1φ2mdashdensitatea etanolului respectiv a apei

ωі- fractia masica

Xc Mi 0225middot46

ωc= _ = =0425

Mc 243

Xe Mi

ωe= _

Me

1 0425 0575

= + = 000118

φc 72362 96377

φc=84745 kgmsup3

Pentru vapori _

To P M To P

φam= φo middot = middot middot

T Po 224 T Po

Pagina 16 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

PF+PD

Pc=

2

750+760

Pc= =775mmHg

2

Tc=To+Tc

Tc=273+9647=36947K

_

M=YcMETOH+(1-Yc)MH2O

αXc

Yc=

1+(α-1)Xc

86760225

Yc= =0715

1+(8676-1)0225

_

Mc=3802 KgKmol

3802 273 775

φc= = 1278Kgmsup3

224 36947 760

Pentru zona de epuizare

Le=Lc+F

Le=5912 +117849= 123761Kmolh=00343Kmolh

Ve=Vc=8431Kmolh=000234Kmols

_

Me=METOHmiddotXe+MH2O(1-Xe)

XF+Xw 0019+001

Xe= = =00145

2

_

Me=46middot00145+18middot0986=18392KgKmol

Pagina 17 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

_

Gm liq=Memiddot Le=18392middot00343=063084Kgs

_

Gm vap=MemiddotVe=18392middot000234=004303Kgs

1 ωe (1-ωe)

= +

φe φETOH φH2O

Xe Mi 0014546

ωe= _ = =0036

Me 18392

1 0036 0964

= + = 000105

φe 71781 95993

φe=94841kgmsup3

PF+Pw

Pe = Me=21164KgKmol

2

790+820

Pe = =805mmHg

2

Te=273+10112=37412

21164 273 805

φe= =0730Kgmsup3

224 37412 760

Zona de concentrare Zona de epuizare

liq vapori liq vapori

LV(Kmolh) 5912 8431 123761 8431

LV(Kmols) 000164 000234 00343 000234

Gm(kgs) 00398 008896 063084 004952

Gv(msup3s) 0000046 00696 000066 00678

Pagina 18 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Zona de concentrare

Determinarea diametrului coloanei

In vederea dimensionarii talerului este necesar sa se calculeze diametrul coloanei

Pentru o distanta intre talere H=03m din figura (III6) pentru valoarea raportului

φg 1278 -3

= = 000150=15middot10 viteza in coloane cu talere W=079ms

φe 84745

Pentru talere perforate viteza de lucru va fi

W=80-90 W max

Wmax=079135=10665ms

85

Wlucru= 10665=0906ms

100

Diametrul coloanei va fi

425056

dc= 46v = =0312m

πw 31418363600

Se standardizeazadc=03m

Recalculam viteza

46v

W= =0985ms

Π dcsup2

b)Calculul suprafetei efective a talerului

Suprafata ocupata de un deversor se calculeaza cu relatia

dcsup2 πα

Sd= ( -sin )

180

unde α este unghiul la centru corespunzator coardei deversorului

α b

=arcsin

dc

b este lungimea progului de deversare

b=(06divide08)dc

Se alege b=06middotdc =06middot03=018

Pagina 19 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

α = arcsin 018 =arcsin 06harrα=7374degC

03sup2 314middot7374

Sd= ( ndashsin 7374)=000367msup2

180

Suprafata efectiva a talerului va fi

_

Vdcsup2 314∙03sup2

St=Ac-25d= ndash25d = ndash 2∙000367=006331msup2

2 4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului Viteza gazului in orificiile

talerului trebuie sa fii mai mare decat viteza critica la care lichidul curge prin perforatii

Viteza minima a gazului

Wmin=067 g middot φe he

sect φg

g-acceleratia gravitationala ms

sect-coeficient de rezistenta

φgφe- densitatea lichidului respectiv gazului kgmsup3

he- inaltimea suspensiei pe talerm

h1

he= hp +

13k

hp- este inaltimea pragului de deversare m

k-raportul dintre densitatea spumei si lichidului(k=05)

ndash3 L ⅔

h1=C1middotC2middot10

b

C1-coeficientul ce depinde de forma placii deversoare (C1=28divide38 pentru placa

plana)

C2- coeficient adimensional determinat din figura III7

L-debitul de lichid care trece pe taler msup3 h

Pagina 20 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

L 01656

= =1204

25 25

b 018 din figura III7 se alege C2=101

b

=06

dc

-3 01656 ⅔ ndash3

h1=25middot101middot10 =26 ∙10 m

018

ndash3

ndash2 26∙10

he= 25middot10 + =0029 m

13∙05

ndash2

(k=05hp=25∙10 m)

Viteza minima in orificii va fi

Wmin=067 981 ∙ 84745 ∙0029 =682ms

182 1278

(sect=182)

Viteza gazului in orificiile talerului

100A

Wo=W

Stmiddotφ

St - suprafata activa a talerului msup2

φ- sectiunea libera a orificiilor talerului ()

W- viteza gazului in coloana ms

πdosup2

φ= 100 _

2radic3 tsup2

t=pasul dintre doua orificii

t=(25divide5)do

t=3middot2=6mm=6middot10ˉ sup3m

Pagina 21 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

100π(210ˉ sup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3(6middot10ˉsup3)sup2

314middot03sup2

Wo=0985 100 4 =1091ms

006331middot1007

Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler

he= hus+hσ+hst

ht-caderea totala de presiunem

hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm

hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim

hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm

sectwosup2φg 1821091sup2middot1278

hus= = =0016m

2gφe 2middot981middot84745

hσ= 4σe

138doφeg

σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm

hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m

138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981

hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m

ht=0016+000864+001885=004349m

Hge(18divide2)ht

H-distanta dintre talere

03gt0000769 adevarat

B zona de epuizare

determinarea diametrului coloanei

φg 0730 ndash4

= =0000769=769middot10

φe 94841

H= 03m

Pagina 22 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms

Viteza de lucru

85

Wlucru= (095135)=109ms

100

424408

dc= =028m

3143600109

Se standardizeaza dc=03m

Se calculeaza viteza w=0959ms

dcsup2 314α

Sd= ( ndashsinα)

8 180

α = b

dc

b=06dc=0603=018m

b 018 α

= =06 = arcsin06 α=7374ordm

dc 03 2

032 314middot7374

Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2

180

314∙03sup2

St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2

4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului

g φe

Wmin=067 middot middothe

sect φg

h1

he=hp+

13k

L 2376

Pentru = =172848

Pagina 23 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

25 25

b 018 C2=125

b

=06

dc

1921middot10ˉsup3

he=25middot10ˉsup2 + =0034m

13middot05

L ⅔ 2376 ⅔

h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m

b 018

981 94841

Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms

182 0730

t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m

100314 (210ˉsup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2

πmiddot03sup2

wo=0959middot 100 middot 4

006331middot1007

wo=1062ms

Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler

Ht=hus+hσ+hst

sectWosup2φ 18210620730

hus= = =0000758m

2gφe 298194841

4σe 4579710ˉsup3

hσ = = = 000903m

138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981

hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m

Pagina 24 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

ht=005207m

Hge(18divide2)ht

03gt0093 conditia se verifica

Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa

Zone de concentrare

a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia

XII57

05 072 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga

Ga= criteriul lui Galilui

Re=criteriul lui Reynolds

Sh= criteriul lui Sherwood

Sc= criteriul lui Schmidt

Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de

Gilliland(XII9) 23

ndash7 T 1 1

DA-B= 43 middot10 +

113 113 sup2 MA MB

P VA +VB

DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s

Tmdashtemperatura absoluta k

Pmdashpresiunea absoluta totala atm

Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)

MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor

VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol

VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol

23

ndash7 36946 1 1 ndash7

DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s

1019 194⅓ +638⅓ 18 46

Pagina 25 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

tc=9647ordmC Tc=36947k

Pc=775mmHg Pc=1019 atm

η

Sc=

φD

η=vascozitatea amestecului da P

φ=densitatea amestecului kgmsup3

ndash5

117middot10

Sc= =0478

ndash7

19121∙10∙1278

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4∙6v 4middot25056

W= = = 098ms

3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2

wmiddothstmiddotφ 0980018851278

Re= = =201782

ndash5

η 11710

ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5

Ga= = ndash5 =783middot10

η sup2 117middot10 sup2

05 072 024 05 072 5 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688

Coeficientul kg rezulta ndash7

ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600

Kg= = = 1084133mh

Hst 001885

Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se

utilizeaza relatia

Kmol 1 273 m 1 273

Pagina 26 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

= middot middot = middot

1084133=35761kmolmsup2hDy

msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia

XII59

05 11 024middotμ-1

Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga

hst

Γ= este un simplex geometric

hs

Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13

ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7

D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s

⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓

η VAndash Vo 116910 638 - 8

ηmdashvascozitatea P

Vomdashconstanta caracteristica a lichidului

ndash5

η 116910

Sc= = ndash5 = 01107

φD 124510∙84745

We∙hst∙φe 6e

Re= We=

ηe 3600St

ndash4

726510 00188584745

Re= ndash5 =99245

1169∙10

01656 ndash4

We= = 7265∙10 ms

Pagina 27 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

3600 ∙006331

g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2

Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm

ηsup2 1169middot10

05 11 024 -1 05 11 024 -1

Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386

Coeficientul ke ndash7

ShmiddotD 20540386middot1245middot10

Ke= = =4885mh

hst 001885

Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84

Kmol φв m

=

msup2middothDx Mв h

Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol

φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3

Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx

B Zona de epuizare

Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz

Coeficientul de difuziune este

ndash7 Tsup3sup2 1 1

DAB=4310 +

P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB

ndash7 ndash7

DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s

1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46

te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm

ndash5

Pagina 28 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η 12110

Sc= = ndash7 =088

φD 07301874510

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4Gv 4middot24408

W= = =0959ms

3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2

095middot003546middot0730

Re= ndash5 =203235

121middot10

981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5

Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10

121middot10

Sh=480082

Sh∙D

Kg= =9136179mh

Hst

1 273

Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy

224 37412

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid

ndash7 T ndash7

D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s

η(VA⅓ndash Vo⅓)

Ge

We= =001042ms

3600St

We hst φ

Re= =8612215

Pagina 29 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η

Ga=2376310sup1sup2

Sh=1597218683

micro= hst =0681

ht

Sh D

ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx

hst

Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49

1

kg=

m

kg + ke

m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)

dy α

m= = mc =1166 me=7025

dx (1+(α-1)x)sup2

c 1

kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy

1 1166

+

35761 170368837

e 1

kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx

1 7025

+

29762 3029445957

Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale

La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se

determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se

calculeaza cu relatia XIV39

Pagina 30 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Kg St

__ __

AB=BCmiddot Gv

Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este

prezentata in figura IV2

__ __

AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare

__ __

AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare

__ __

X=035 AB=44 BC=03

__ __

X=038 AB=42 BC=028

__ __

X=03 AB=47 BC=032

__ __

X=02 AB=51 BC=034

__ __

X=01 AB=49 BC=033

__ ___

X=05 AB=27 BC=018

__ ___

X=001 AB=17 BC=018

Din figura N2 se obtine

NTR=5

Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare

Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de

Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru

vapori

Π dsup2 stut

Gv=wmiddotA=w

Pagina 31 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4

46v

d=

πw

1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms

400696

d= =0066m=66mm

31420

Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms

2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms

Gv=LxD=234700007=0001642kmols

(GmMc) 0001642243

Gv= = =0000047msup3s

φ 84745

d=00044m=44mm

Standardizarea dext=25mm dint=9mm

Se recalculeaza vitezaw=073ms

3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid

F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg

1 ω1 (1-ω1) __

= + ω1=XFMMF

φam φ 1 φ2

φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s

Se alege w=3ms

d=00164m=164mm

Standardizarea dext =25mm dint=16mm

Se recalculeaza viteza w=318ms

4 Stutul de evacuare rapida

V coloana=Vcil+Vsfera

Consideramcoloana plina cu apa

Pagina 32 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute

Volumul de lichid

Debitul de golire=

Timp de golire

Π dsup3 314middot03sup3

V sfera = = =0014msup3

6 6

Vcilindru=Hcilindru πdsup24

Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He

Hc=2H+r =2middot03+015=075m

He=3H+r =3middot03+015=105m

Ht=(5-1)middot03+075+105=3m

Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m

Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3

4

Vcoloana=019+0014=0204msup3

Debitul de golire=0204600=0000341msup3s

Se alege w=3ms

d=0012m=12mm

Standardizare dext=25mm dint=17mm

Se calculeaza viteza w=29ms

6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare

Se alege w=20ms

d=00657m=657mm

Standardizare dext=76mm dint=66mm

Se recalculeaza viteza w=198ms

44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare

Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul

unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza

debitul

Pagina 33 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT

montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA

Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic

astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit

Reglare compozitiei si debitului de reflux

Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza

prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie

de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul

de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand

constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei

distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux

ramanand constant

Reglarea nivelului lichidului din blaz

Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin

intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care

comanda ventilul situat inainte de refierbator

Reglarea concentratiei de blaz

Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in

comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra

echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in

coloana

Pagina 34 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

CAPITOLUL 5

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA

51 Bilantul termic al schimbatorului

G2T2rdquo

G1=W=11534 kmolh

G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm

t1rdquo=40ordmC

G2t2rsquo

G2-debitul fluidului de racire

t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC

Calculul debitului de apa de racire

Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula

prin tevi

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)

Q-fluxul termic w

C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd

Temperatura medie a amestecului este

t1rsquo+t1rdquo 1018+40

tm= = =709ordmC

2 2

Temperatura medie a apei

28+38

tm= =33ordmC

2

Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol

W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs

Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd

G1C1(t1rsquo-t1rdquo)

G2= =1295137kgh=359kgs

C2(t2rdquo-t2rsquo)

Pagina 35 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)

Calculul preliminar al fortei motrice

Dtrsquo-Dtrdquo

Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo

Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo

ln

Dtrdquo

52 Predimensionarea schimbatorului de caldura

Q=KA Dtm

K=coeficientul total de transfer de caldura

A=aria suprafetei de transfer termic

Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta

Q 15033323

A= = =969msup2

K Dtm 500middot31

Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane

A=905 L=4000mm De=99mm

n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm

53 Verificarea ariei de transfer termic

a)Alegerea ecuatiei de transfer termic

Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de

caldura

-pentru fluidul ce circula prin tevi

W1 d φ1 4G1

Re= W1=

η1 3600 φ1 π dsup2m

Re1018ordmC=1186129

Re40ordmC=674144

-pentru fluidul ce circula printre tevi

w2 d φ2 4G2 d

Re= =

η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2

Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606

Pagina 36 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim

turbulent)

Criteriul Reynolds

4G1

Re= Re709ordmC=935752

3600πn d η1

Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32

08 04

Nn=0023RemiddotPr

Cp η

Pr=

λ

Cpam709ordmC=415399Jkggrd

ndash4

ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s

λam709ordmC=06702wmgrd

Pr=259

Nn=5057

Nn λ

α1= =10044wmsup2grd

d

c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi

Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)

06 03 η 014

Nn=Cre Pr

Ηp

-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma

06

C=116 d echin Dn-nsup2dsup2

dechin= =0057

Dn+nmiddotd

C=0209

Pagina 37 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4 G2d

Re= =7511914

3600π(Dsup2-ndsup2)η2

ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots

λh2o33ordmC=066wmgrd

Pr=496 -014

Nn=14336(ηp)

Nn λ2 -014

α2= =24899(ηp)

d

d)Calculul coeficientului total de transfer termic

Se utilizeaza ecuatia VIII9

1

K=

1 δp 1 1

+ +sum +

α1 λp i=1 αci α2

α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd

δ-grosimea peretelui tevii m

λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd

αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam

Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este

r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1

Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua

fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua

fete ale peretelui (tevii) tp1tp2

tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din

egalitatile

tp1 fluxului termic unitar prin cele trei

straturi

Tp2 tm2

Pagina 38 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)

tp1=293+095tp2

-014 -33

k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)

Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari

Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)

Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC

ηp=000118cp

1

K= =57315wmsup2grd

-5 1

+000055+43middot 10 +

10044 6399043

e)Calculul fortei motrice

Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se

recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)

DTmrsquo=FDtm

F-factor de corectie(Flt1)

In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)

t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo

P= =0156 R= =618

t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo

-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie

F=095

Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC

f)Determinarea suprafetei de transfer termic

Q

A= = 89msup2

KmiddotDtrsquom

Amc=89msup2ltAdisp=969msup2

Schimbatorul are o rezerva de 88

Calculul mecanic sumar si hidrodinamic

a)Calculul mecanic sumar

Pagina 39 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Dimensionarea stuturilor

G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv

d=

πw

G1trdquo1(2)

G2t2rdquo

(1)Stut de intrare amestec

G1=w=210841kgh=05856kgs

1 ω1 ω2

= +

φam φ1 φ2

1 0025 0974

La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3

φam 71693 95935

La 40ordmC φam=98754kgmsup3

05856

G1= =0000614msup3s(1018ordmC)

95225

05856

G1= =0000592msup3s(40ordmC)

98754

W=3ms

4middot0000614

d1= = 0016m

314middot3

Standardizare dext=25mm dint=16mm

Viteza recalculata w=305ms

(2)Stut de iesire amestec

d2= 4middot0000592

Pagina 40 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

314middot3 =00158m

Standardizare dext=25mm dint =16mm

Viteza recalculata w=294ms

(3) Stut de intrare apa

G2= 1295137kgh=359kgs

359

G2= =0003604msup3s (28ordmC)

99607

359

G2= =000361msup3s(38ordmC)

99419

d3= 4middot0003604 =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=301ms

Stut de iesire apa

4middot000361

D4= =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=302ms

Stut de aerisire

dext=32mm dint=25mm

Greutatea schimbatorului in functionare

Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace

Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi

Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg

4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3

Pagina 41 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Vcapace= = = = 001413msup3

3 6 6

Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg

πdsup2 intmiddotL

Vteava=πRsup2L= =000362msup3

4

Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg

V=Vmanta-Vtevi=01919msup3

Mapa=1413+72596+19191=27863kg

Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori

Mstut=10kg

Mcapace=Vmiddotφotel=911kg

dextmantasup3-dintmantasup3

V=34π =000116msup3

8

Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg

Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3

Mpereti despartitori=3kg

Mtevi =14197kg

V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3

Mplaci tubulare =2862kg

Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3

Mmetal=31259kg

G=mapa+mmetal=59122kg

G=59122middot981=579KN

Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600

B=255C=450K=25L2=625)

Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)

Caderea de presiune prin frecare(Dpf)

Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ

Pagina 42 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

CAPITOLUL 3

PROPRIETATILE FIZICE ALE COMPONENTILOR AMESTECULUI SI DATE

DE ECHILIBRU LICHID-NAPORI

EtOH vapori

Temperatura(degC

)

0degC 100degC 200degC 300degC 400degC

C(KcalKggrd) 032 0403 048 0554 0624

Ή(cP) 00079 00108 00137 00167 00197

Λ(Kcal

mhgrd)

0011 00198 00302 0043 00574

Temperatura(deg

C)

20 40 60 80 100 120

Tens

iune

a

supe

rfici

ala

dyn

cm1

0sup3=

Nm

ETOH 223 206 19 173 155 134

H2O 728 697 662 626 589 549

Temperatura(deg

C)

20 40 60 80 100 120

rETOH(kcal

kg)

218 215 210 203 194 182

H2Omiddot10 sup3־ (Jkg) 24482 2403 23569 2310 2260 2207

Temperatura(deg 20 40 60 80 100 120

Pagina 4 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

C)

Cp(kcalkg) 0593 0648 0708 0769 0839 0909

λ(kcalmmiddothmiddotgrd) 0145 0144 0142 0141 0139 0137

ή(Cp) 119 0825 0591 0435 0326 0248

φ(kgmsup3) 789 772 754 735 716 693

t(degC) 20 40 60 80 100

Cp(J

kgmiddotgrd)

4182 4175 4181 4194 4211

ή(kgmmiddots) 9934middot10ˉ5 658middot10ˉ5 4716middot10ˉ5 352middot10ˉ5 2775middot10ˉ5

λ(Wmmiddotgrd) 0597 0633 0658 0673 0682

Pr 7 43 3 225 175

φ(kgmsup3) 9982 9922 9832 9818 9584

APA

VAPORI

t(degC)

0 100 200 300 400

ή(Cp) 00085 00123 00161 00198 00232

Date de

echilibru

lichid-vapori

x(molETOH

)

0 19 721 966 1238 1661 2337

y(molETOH

)

0 17 3891 4375 4704 5089 5445

x(molETOH

)

3273 3965 5079 5732 6763 7472 8943

y(molETOH

)

5826 6122 6564 6841 7385 7815 8943

Pentru calculul presiuni de saturatie a vaporilor unui lichid pur se foloseste ecuatia

Antoine

LgPn= A-__B___ Pn=presiunea de vapori

t+c t= temperatura in

degC

A B C

Pagina 5 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Denumirea

substantei

APA 796681 168821 228

Alcool etilic 804494 15543 22265

σ =a+bt

φ =a+bt+ctsup2

λ=a+bt+ctsup2

Cp =a+bt+ctsup2+dtsup3

ή=at

r=a+bt+ctsup2

Proprietati de amestec

σam= sum σiexclxiexcl=xiexclσiexcl+x2σ2=x1σ1+(1-x1)σ1

_1__=_ω1__+_ω2___

φam φ1 φ2

λam=x1+λ1+x2λ2

cpam=ω1cp1+ω2cp2

lnήam=x1lnή1+x2lnή2

ram=ώ1r1+ώ2r2

CAPITOLUL 4

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A COLOANEI DE RECTIFICARE

41Bilantul de materiale al instalatiei de rectificare

Ecuatia de bilant de material este

F=W+D

FmiddotXF=WXw+DXD

In care F-debitul de alimentare al

Coloanei (kmolh)

W-debitul de reziduri

Pagina 6 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

D-debitul de distilat

Xfractia morala a componentului molatil

ΜD

XD=ωDmdashmdash

Mi

ωd=fractia masica(kmolkg amestec)

XD=066middot (XDmiddot46+18-18XD)

macrmacrmacrmacrmacr46macrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacr

XD=0431

GmD=1800+10middotn=1800+10middot2=1820kgzi=7583kgh

_

MD=0431middot46+(1-0431)middot18=30068KGKmol

GmD 7583 ndash4

D=mdashmdashmdash= mdashmdashmdashmdash=252Kmolh=7middot10 Kmols

ndash 30068

MD

ΩF=005+0001n

ΩF- se numeste raport masic

ΩF=005+0001middot2=0052Kg alcoolKmol

ndash

ΩF MF

XF= mdashmdashmdash∙mdashmdashmdash

1+ΩF Mi

XF=0019

ndash

MF=XF∙M ETOH+(1+XF)∙MH2O

Pagina 7 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

ndash

MF= 0019∙46+(1-0019)∙18=18532kgKmol

F=D+W

FXF=DXD+WXW

F=2519+W

Fmiddot0019=2519middot0431+Wmiddot001

ndash4

F=117849Kmolh=327middot10 Kmols

ndash3

W=11533Kmolh=3203∙10 Kmols

ndash

Mw=Xw∙METOH+(1-Xw)∙MH2O

ndash

Mw=001∙46+(1-001)∙18=1828KgKmol

ndash

Gmw=Mw∙W=1828∙11533=2108232Kgh

ndash

Gmw=MF∙F

GmF=18532∙117849=2183972Kgh

42 Determinarea numarului de talere reale

421 Calculul reflexsului minim si a numarului minim de talere

Dimensionarea tehnologica a coloanelor de rectificare consta in determinarea

prin calcul a diametrului coloanei si a numarului de talere reale

Aceste marimi depind atat de conditiile de operare impuse( debit de alimentare

distilat reziduri compozitia fiecarei faze) determinate cu ecuatiile de bilant de materiale cat

si de intensitatea transferului de masa

Pagina 8 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reflexul coloanelor de rectificare

Reflexul minim pentru amestecuri binare se determina cu relatia

Lmin XDndashyF

mdashmdashmdashmdash = mdashmdashmdashmdash

Lmin+1 XDndashXF

Lmin 0431-017

mdashmdashmdashmdash = mdashmdashmdashmdashmdash = 0633

Lmin+1 0431-0019

Lmin=1967KmoliKmolD

Lmin este refluxul minim

VF este fractia molara a componentului nolatil in faza de vapori corespunzatoare

compozitiei XF

Atunci cand coloana opereaza la reflux total numarul de talere este minim

Determinarea numarului de talere minim teoretice este prezentat in fig IV1

Numarul minim de talere teoretice este 2

Calculul reflexului optim

Reflexul optim al unei coloane de rectificare se poate calcula cu relatia urmatoare

Loptim Nmin

mdashmdashmdash ndash1= 0192

Lmin Lmin

Lmin- reflexul minim KmolKmoli distilat

Nmin- numarul minim de talere teoretice

Pagina 9 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Loptim Nmin

mdashmdashmdash = 1+0192 mdashmdashmdash

Lmin Lmin

Loptim 2

mdashmdashmdash =1+0192

1967 1967

L=Loptim=2347 KmolKmol distilat

Determinarea grafica si analitica a numarului de talere teoretice

Pentru determinarea grafica a numarului de talere se foloseste metoda McCalu ndash

Thiele Numarul de talere teoretice este egal cu numarul treptelor liniei trasate intre curba de

echilibru a sistemului si cele doua linii de operare ale caror ecuatii sunt

L

-dreapta de concentrare Y-XD= (X-XD)

L+1

L+F

-dreapta de epuizare Y-Xw = (X-XD)

L+1

Pe diagrama de echilibru din figura IV2 se traseaza dreptele de concentrare si

epuizare care trec prin punctele de coordonate (XDXD) si (Xw Xw) si se intersecteaza pe

verticala in punctul X=XF Verticala din XF corespunde stari termice a alimentarii q=1

Ordonata punctului de intersectie se poate determina trasand pe curba de echilibru

dreapta de concentrare avand ordonata la origine data de relatia

XD

Yo =

L+1

0431

Yo= = 0128

2347 +1

Pagina 10 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

NNT=3

Determinarea NTT prin metoda analitica

L L

Xn-1 yn

Xn Yn+1

L este debitul de lichid descendent

V este debitul de vapori ascedent

Compozitia lichidului care paraseste un teler n se noteaza cu Xn iar pentru vapori cu

Yn

Intre Yn si Xn (daca este talerul teoretic) exista o relatie de echilibru relatia Fenske

α x

Y=

1+(α-1)x

α este volatilitatea relativa

P1

α=

P2

P1P2 sunt presiunile de vapori ale componentilor puri (1- ETOH 2- H2O)

Y 1-X

α=

X 1-Y

X

Y

-

f

u

0 001

9

0721 009

6

0123 016

6

023

3

032

7

039

6

05079 057

3

06763 07472 0894

Pagina 11 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

n

c

t

i

i

l

e

m

o

l

a

r

e

a

l

e

a

l

c

o

o

l

u

l

u

i

α

gt

Pagina 12 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

1

X

Y 0 017 03891 043

7

047 050

8

054

4

058

2

061

2

0656 068

4

07385 07815 0894

α _ 10

57

819 727 628 520 391 286 240 1

85

16

1

13

5

121 1

αc=8676

Pentru calculul analitic se porneste cu o relatie de echilibru

αxi

φi =

1+(α- 1)Xi

intre compozitia vaporilor ce intra pe talerul n si lichidul ce paraseste talerul n exista

urmatoarea relatie de operare

L XD

Yn+1= Xn +

L+1 L+1

Vaporii care ies pe la varful coloanei si au compozitia φ1 sunt condesati total ceea ce

inseamna ca lichidul ce iese din condensator au aceeasi compozitie Se repeta calculul pana

cand XnleXF

Y1=XD=0431

X1=080 XnleXF 08gt0019

Y2=0184

X2=0025 XnleXF 0025gt0019

Y3=0145

X3=0019 XnleXF 0019=0019

X4=0018

Y4=0141

XnleXF 0018lt0019 NTT=3

424 Calculul diametrului coloanei si calculul hidrodinamic al talerului

Pagina 13 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Calculul debitelor de lichid si de vapori din zona de concentrare si epuizare

Cunoscand presiunea la varful coloanei (pF) presiunea orientativa in alimentare

(pF)si in reziduri(pW) se determina tD tFsi tW

Bi

Ai-

P=sumXiPi=sumXi∙10 t+Ci

PF=790mmHg

BETOH BH2O

AETOH AH2O-

PF=XF∙10 t+CETOH +(1-XF)∙10 t+CH2O

Tf=10044ordmC

PD=760mmHg

1 Yi

=sum XD=YD=0431

PD Pi

1 YD (1-YD)

= +

PD AETOH BETOH AH2O BH2O

10 10

t+CETOH t+CH2O

1 0431 0569

= +

760 804494 15543 796681 166821

10 10

t+22265 t+228

tD= 925ordmC

PW=820mmHg

BETOH BH2O

AETOHndash AH2Ondash

t+CETOH t+CH2O

Pagina 14 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Pw=Xwmiddot10 +(1ndashXw)∙10

15543 16682

804494ndash 796681ndash

t+22265 t+228

820=001∙10 + 099∙10

tw=101ordmC

Temperaturile medii in zona de concentrare si epuizare sunt

tD+tF

tc=

2

925+10044

tc= =9647ordmC

2

tf+tw

te=

2

10044+1018

te= =10112ordmC

2

Pentru zona de concentrare

Debitul de lichid

Lc=LmiddotD

Lc=2347middot2519= 5912Kmolh=00016Kmols

Debitul de vapori

Vc=(L+1)middotD

Vc=(2347+1)middot2519=8912Kmolh=000234Kmols

_

Mc=METOHmiddotXc+M2(1ndashX2)

XD+XF

Xc=

2

0431+0019

Xc= =0225kgKmol

2

Pagina 15 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

_

Mc=46middot0225+18middot0775=243KgKmol

Debitul masic de lichid

_

Gm liq=MmiddotLc=243middot000164=00398kgKmol

Debitul masic de vapori

_

Gm vap=McmiddotVc=243middot000234=005686kgs

Gm

Gv=

φ

φ=densitatea amestecului

Pentru faza lichida

1 ωі ( 1-ωі)

= +

φam φ1 φ2

φ1φ2mdashdensitatea etanolului respectiv a apei

ωі- fractia masica

Xc Mi 0225middot46

ωc= _ = =0425

Mc 243

Xe Mi

ωe= _

Me

1 0425 0575

= + = 000118

φc 72362 96377

φc=84745 kgmsup3

Pentru vapori _

To P M To P

φam= φo middot = middot middot

T Po 224 T Po

Pagina 16 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

PF+PD

Pc=

2

750+760

Pc= =775mmHg

2

Tc=To+Tc

Tc=273+9647=36947K

_

M=YcMETOH+(1-Yc)MH2O

αXc

Yc=

1+(α-1)Xc

86760225

Yc= =0715

1+(8676-1)0225

_

Mc=3802 KgKmol

3802 273 775

φc= = 1278Kgmsup3

224 36947 760

Pentru zona de epuizare

Le=Lc+F

Le=5912 +117849= 123761Kmolh=00343Kmolh

Ve=Vc=8431Kmolh=000234Kmols

_

Me=METOHmiddotXe+MH2O(1-Xe)

XF+Xw 0019+001

Xe= = =00145

2

_

Me=46middot00145+18middot0986=18392KgKmol

Pagina 17 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

_

Gm liq=Memiddot Le=18392middot00343=063084Kgs

_

Gm vap=MemiddotVe=18392middot000234=004303Kgs

1 ωe (1-ωe)

= +

φe φETOH φH2O

Xe Mi 0014546

ωe= _ = =0036

Me 18392

1 0036 0964

= + = 000105

φe 71781 95993

φe=94841kgmsup3

PF+Pw

Pe = Me=21164KgKmol

2

790+820

Pe = =805mmHg

2

Te=273+10112=37412

21164 273 805

φe= =0730Kgmsup3

224 37412 760

Zona de concentrare Zona de epuizare

liq vapori liq vapori

LV(Kmolh) 5912 8431 123761 8431

LV(Kmols) 000164 000234 00343 000234

Gm(kgs) 00398 008896 063084 004952

Gv(msup3s) 0000046 00696 000066 00678

Pagina 18 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Zona de concentrare

Determinarea diametrului coloanei

In vederea dimensionarii talerului este necesar sa se calculeze diametrul coloanei

Pentru o distanta intre talere H=03m din figura (III6) pentru valoarea raportului

φg 1278 -3

= = 000150=15middot10 viteza in coloane cu talere W=079ms

φe 84745

Pentru talere perforate viteza de lucru va fi

W=80-90 W max

Wmax=079135=10665ms

85

Wlucru= 10665=0906ms

100

Diametrul coloanei va fi

425056

dc= 46v = =0312m

πw 31418363600

Se standardizeazadc=03m

Recalculam viteza

46v

W= =0985ms

Π dcsup2

b)Calculul suprafetei efective a talerului

Suprafata ocupata de un deversor se calculeaza cu relatia

dcsup2 πα

Sd= ( -sin )

180

unde α este unghiul la centru corespunzator coardei deversorului

α b

=arcsin

dc

b este lungimea progului de deversare

b=(06divide08)dc

Se alege b=06middotdc =06middot03=018

Pagina 19 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

α = arcsin 018 =arcsin 06harrα=7374degC

03sup2 314middot7374

Sd= ( ndashsin 7374)=000367msup2

180

Suprafata efectiva a talerului va fi

_

Vdcsup2 314∙03sup2

St=Ac-25d= ndash25d = ndash 2∙000367=006331msup2

2 4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului Viteza gazului in orificiile

talerului trebuie sa fii mai mare decat viteza critica la care lichidul curge prin perforatii

Viteza minima a gazului

Wmin=067 g middot φe he

sect φg

g-acceleratia gravitationala ms

sect-coeficient de rezistenta

φgφe- densitatea lichidului respectiv gazului kgmsup3

he- inaltimea suspensiei pe talerm

h1

he= hp +

13k

hp- este inaltimea pragului de deversare m

k-raportul dintre densitatea spumei si lichidului(k=05)

ndash3 L ⅔

h1=C1middotC2middot10

b

C1-coeficientul ce depinde de forma placii deversoare (C1=28divide38 pentru placa

plana)

C2- coeficient adimensional determinat din figura III7

L-debitul de lichid care trece pe taler msup3 h

Pagina 20 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

L 01656

= =1204

25 25

b 018 din figura III7 se alege C2=101

b

=06

dc

-3 01656 ⅔ ndash3

h1=25middot101middot10 =26 ∙10 m

018

ndash3

ndash2 26∙10

he= 25middot10 + =0029 m

13∙05

ndash2

(k=05hp=25∙10 m)

Viteza minima in orificii va fi

Wmin=067 981 ∙ 84745 ∙0029 =682ms

182 1278

(sect=182)

Viteza gazului in orificiile talerului

100A

Wo=W

Stmiddotφ

St - suprafata activa a talerului msup2

φ- sectiunea libera a orificiilor talerului ()

W- viteza gazului in coloana ms

πdosup2

φ= 100 _

2radic3 tsup2

t=pasul dintre doua orificii

t=(25divide5)do

t=3middot2=6mm=6middot10ˉ sup3m

Pagina 21 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

100π(210ˉ sup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3(6middot10ˉsup3)sup2

314middot03sup2

Wo=0985 100 4 =1091ms

006331middot1007

Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler

he= hus+hσ+hst

ht-caderea totala de presiunem

hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm

hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim

hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm

sectwosup2φg 1821091sup2middot1278

hus= = =0016m

2gφe 2middot981middot84745

hσ= 4σe

138doφeg

σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm

hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m

138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981

hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m

ht=0016+000864+001885=004349m

Hge(18divide2)ht

H-distanta dintre talere

03gt0000769 adevarat

B zona de epuizare

determinarea diametrului coloanei

φg 0730 ndash4

= =0000769=769middot10

φe 94841

H= 03m

Pagina 22 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms

Viteza de lucru

85

Wlucru= (095135)=109ms

100

424408

dc= =028m

3143600109

Se standardizeaza dc=03m

Se calculeaza viteza w=0959ms

dcsup2 314α

Sd= ( ndashsinα)

8 180

α = b

dc

b=06dc=0603=018m

b 018 α

= =06 = arcsin06 α=7374ordm

dc 03 2

032 314middot7374

Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2

180

314∙03sup2

St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2

4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului

g φe

Wmin=067 middot middothe

sect φg

h1

he=hp+

13k

L 2376

Pentru = =172848

Pagina 23 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

25 25

b 018 C2=125

b

=06

dc

1921middot10ˉsup3

he=25middot10ˉsup2 + =0034m

13middot05

L ⅔ 2376 ⅔

h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m

b 018

981 94841

Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms

182 0730

t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m

100314 (210ˉsup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2

πmiddot03sup2

wo=0959middot 100 middot 4

006331middot1007

wo=1062ms

Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler

Ht=hus+hσ+hst

sectWosup2φ 18210620730

hus= = =0000758m

2gφe 298194841

4σe 4579710ˉsup3

hσ = = = 000903m

138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981

hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m

Pagina 24 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

ht=005207m

Hge(18divide2)ht

03gt0093 conditia se verifica

Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa

Zone de concentrare

a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia

XII57

05 072 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga

Ga= criteriul lui Galilui

Re=criteriul lui Reynolds

Sh= criteriul lui Sherwood

Sc= criteriul lui Schmidt

Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de

Gilliland(XII9) 23

ndash7 T 1 1

DA-B= 43 middot10 +

113 113 sup2 MA MB

P VA +VB

DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s

Tmdashtemperatura absoluta k

Pmdashpresiunea absoluta totala atm

Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)

MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor

VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol

VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol

23

ndash7 36946 1 1 ndash7

DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s

1019 194⅓ +638⅓ 18 46

Pagina 25 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

tc=9647ordmC Tc=36947k

Pc=775mmHg Pc=1019 atm

η

Sc=

φD

η=vascozitatea amestecului da P

φ=densitatea amestecului kgmsup3

ndash5

117middot10

Sc= =0478

ndash7

19121∙10∙1278

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4∙6v 4middot25056

W= = = 098ms

3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2

wmiddothstmiddotφ 0980018851278

Re= = =201782

ndash5

η 11710

ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5

Ga= = ndash5 =783middot10

η sup2 117middot10 sup2

05 072 024 05 072 5 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688

Coeficientul kg rezulta ndash7

ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600

Kg= = = 1084133mh

Hst 001885

Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se

utilizeaza relatia

Kmol 1 273 m 1 273

Pagina 26 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

= middot middot = middot

1084133=35761kmolmsup2hDy

msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia

XII59

05 11 024middotμ-1

Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga

hst

Γ= este un simplex geometric

hs

Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13

ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7

D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s

⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓

η VAndash Vo 116910 638 - 8

ηmdashvascozitatea P

Vomdashconstanta caracteristica a lichidului

ndash5

η 116910

Sc= = ndash5 = 01107

φD 124510∙84745

We∙hst∙φe 6e

Re= We=

ηe 3600St

ndash4

726510 00188584745

Re= ndash5 =99245

1169∙10

01656 ndash4

We= = 7265∙10 ms

Pagina 27 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

3600 ∙006331

g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2

Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm

ηsup2 1169middot10

05 11 024 -1 05 11 024 -1

Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386

Coeficientul ke ndash7

ShmiddotD 20540386middot1245middot10

Ke= = =4885mh

hst 001885

Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84

Kmol φв m

=

msup2middothDx Mв h

Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol

φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3

Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx

B Zona de epuizare

Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz

Coeficientul de difuziune este

ndash7 Tsup3sup2 1 1

DAB=4310 +

P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB

ndash7 ndash7

DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s

1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46

te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm

ndash5

Pagina 28 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η 12110

Sc= = ndash7 =088

φD 07301874510

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4Gv 4middot24408

W= = =0959ms

3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2

095middot003546middot0730

Re= ndash5 =203235

121middot10

981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5

Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10

121middot10

Sh=480082

Sh∙D

Kg= =9136179mh

Hst

1 273

Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy

224 37412

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid

ndash7 T ndash7

D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s

η(VA⅓ndash Vo⅓)

Ge

We= =001042ms

3600St

We hst φ

Re= =8612215

Pagina 29 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η

Ga=2376310sup1sup2

Sh=1597218683

micro= hst =0681

ht

Sh D

ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx

hst

Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49

1

kg=

m

kg + ke

m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)

dy α

m= = mc =1166 me=7025

dx (1+(α-1)x)sup2

c 1

kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy

1 1166

+

35761 170368837

e 1

kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx

1 7025

+

29762 3029445957

Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale

La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se

determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se

calculeaza cu relatia XIV39

Pagina 30 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Kg St

__ __

AB=BCmiddot Gv

Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este

prezentata in figura IV2

__ __

AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare

__ __

AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare

__ __

X=035 AB=44 BC=03

__ __

X=038 AB=42 BC=028

__ __

X=03 AB=47 BC=032

__ __

X=02 AB=51 BC=034

__ __

X=01 AB=49 BC=033

__ ___

X=05 AB=27 BC=018

__ ___

X=001 AB=17 BC=018

Din figura N2 se obtine

NTR=5

Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare

Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de

Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru

vapori

Π dsup2 stut

Gv=wmiddotA=w

Pagina 31 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4

46v

d=

πw

1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms

400696

d= =0066m=66mm

31420

Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms

2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms

Gv=LxD=234700007=0001642kmols

(GmMc) 0001642243

Gv= = =0000047msup3s

φ 84745

d=00044m=44mm

Standardizarea dext=25mm dint=9mm

Se recalculeaza vitezaw=073ms

3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid

F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg

1 ω1 (1-ω1) __

= + ω1=XFMMF

φam φ 1 φ2

φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s

Se alege w=3ms

d=00164m=164mm

Standardizarea dext =25mm dint=16mm

Se recalculeaza viteza w=318ms

4 Stutul de evacuare rapida

V coloana=Vcil+Vsfera

Consideramcoloana plina cu apa

Pagina 32 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute

Volumul de lichid

Debitul de golire=

Timp de golire

Π dsup3 314middot03sup3

V sfera = = =0014msup3

6 6

Vcilindru=Hcilindru πdsup24

Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He

Hc=2H+r =2middot03+015=075m

He=3H+r =3middot03+015=105m

Ht=(5-1)middot03+075+105=3m

Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m

Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3

4

Vcoloana=019+0014=0204msup3

Debitul de golire=0204600=0000341msup3s

Se alege w=3ms

d=0012m=12mm

Standardizare dext=25mm dint=17mm

Se calculeaza viteza w=29ms

6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare

Se alege w=20ms

d=00657m=657mm

Standardizare dext=76mm dint=66mm

Se recalculeaza viteza w=198ms

44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare

Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul

unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza

debitul

Pagina 33 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT

montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA

Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic

astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit

Reglare compozitiei si debitului de reflux

Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza

prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie

de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul

de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand

constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei

distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux

ramanand constant

Reglarea nivelului lichidului din blaz

Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin

intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care

comanda ventilul situat inainte de refierbator

Reglarea concentratiei de blaz

Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in

comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra

echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in

coloana

Pagina 34 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

CAPITOLUL 5

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA

51 Bilantul termic al schimbatorului

G2T2rdquo

G1=W=11534 kmolh

G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm

t1rdquo=40ordmC

G2t2rsquo

G2-debitul fluidului de racire

t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC

Calculul debitului de apa de racire

Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula

prin tevi

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)

Q-fluxul termic w

C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd

Temperatura medie a amestecului este

t1rsquo+t1rdquo 1018+40

tm= = =709ordmC

2 2

Temperatura medie a apei

28+38

tm= =33ordmC

2

Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol

W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs

Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd

G1C1(t1rsquo-t1rdquo)

G2= =1295137kgh=359kgs

C2(t2rdquo-t2rsquo)

Pagina 35 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)

Calculul preliminar al fortei motrice

Dtrsquo-Dtrdquo

Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo

Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo

ln

Dtrdquo

52 Predimensionarea schimbatorului de caldura

Q=KA Dtm

K=coeficientul total de transfer de caldura

A=aria suprafetei de transfer termic

Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta

Q 15033323

A= = =969msup2

K Dtm 500middot31

Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane

A=905 L=4000mm De=99mm

n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm

53 Verificarea ariei de transfer termic

a)Alegerea ecuatiei de transfer termic

Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de

caldura

-pentru fluidul ce circula prin tevi

W1 d φ1 4G1

Re= W1=

η1 3600 φ1 π dsup2m

Re1018ordmC=1186129

Re40ordmC=674144

-pentru fluidul ce circula printre tevi

w2 d φ2 4G2 d

Re= =

η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2

Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606

Pagina 36 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim

turbulent)

Criteriul Reynolds

4G1

Re= Re709ordmC=935752

3600πn d η1

Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32

08 04

Nn=0023RemiddotPr

Cp η

Pr=

λ

Cpam709ordmC=415399Jkggrd

ndash4

ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s

λam709ordmC=06702wmgrd

Pr=259

Nn=5057

Nn λ

α1= =10044wmsup2grd

d

c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi

Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)

06 03 η 014

Nn=Cre Pr

Ηp

-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma

06

C=116 d echin Dn-nsup2dsup2

dechin= =0057

Dn+nmiddotd

C=0209

Pagina 37 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4 G2d

Re= =7511914

3600π(Dsup2-ndsup2)η2

ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots

λh2o33ordmC=066wmgrd

Pr=496 -014

Nn=14336(ηp)

Nn λ2 -014

α2= =24899(ηp)

d

d)Calculul coeficientului total de transfer termic

Se utilizeaza ecuatia VIII9

1

K=

1 δp 1 1

+ +sum +

α1 λp i=1 αci α2

α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd

δ-grosimea peretelui tevii m

λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd

αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam

Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este

r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1

Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua

fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua

fete ale peretelui (tevii) tp1tp2

tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din

egalitatile

tp1 fluxului termic unitar prin cele trei

straturi

Tp2 tm2

Pagina 38 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)

tp1=293+095tp2

-014 -33

k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)

Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari

Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)

Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC

ηp=000118cp

1

K= =57315wmsup2grd

-5 1

+000055+43middot 10 +

10044 6399043

e)Calculul fortei motrice

Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se

recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)

DTmrsquo=FDtm

F-factor de corectie(Flt1)

In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)

t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo

P= =0156 R= =618

t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo

-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie

F=095

Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC

f)Determinarea suprafetei de transfer termic

Q

A= = 89msup2

KmiddotDtrsquom

Amc=89msup2ltAdisp=969msup2

Schimbatorul are o rezerva de 88

Calculul mecanic sumar si hidrodinamic

a)Calculul mecanic sumar

Pagina 39 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Dimensionarea stuturilor

G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv

d=

πw

G1trdquo1(2)

G2t2rdquo

(1)Stut de intrare amestec

G1=w=210841kgh=05856kgs

1 ω1 ω2

= +

φam φ1 φ2

1 0025 0974

La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3

φam 71693 95935

La 40ordmC φam=98754kgmsup3

05856

G1= =0000614msup3s(1018ordmC)

95225

05856

G1= =0000592msup3s(40ordmC)

98754

W=3ms

4middot0000614

d1= = 0016m

314middot3

Standardizare dext=25mm dint=16mm

Viteza recalculata w=305ms

(2)Stut de iesire amestec

d2= 4middot0000592

Pagina 40 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

314middot3 =00158m

Standardizare dext=25mm dint =16mm

Viteza recalculata w=294ms

(3) Stut de intrare apa

G2= 1295137kgh=359kgs

359

G2= =0003604msup3s (28ordmC)

99607

359

G2= =000361msup3s(38ordmC)

99419

d3= 4middot0003604 =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=301ms

Stut de iesire apa

4middot000361

D4= =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=302ms

Stut de aerisire

dext=32mm dint=25mm

Greutatea schimbatorului in functionare

Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace

Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi

Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg

4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3

Pagina 41 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Vcapace= = = = 001413msup3

3 6 6

Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg

πdsup2 intmiddotL

Vteava=πRsup2L= =000362msup3

4

Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg

V=Vmanta-Vtevi=01919msup3

Mapa=1413+72596+19191=27863kg

Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori

Mstut=10kg

Mcapace=Vmiddotφotel=911kg

dextmantasup3-dintmantasup3

V=34π =000116msup3

8

Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg

Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3

Mpereti despartitori=3kg

Mtevi =14197kg

V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3

Mplaci tubulare =2862kg

Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3

Mmetal=31259kg

G=mapa+mmetal=59122kg

G=59122middot981=579KN

Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600

B=255C=450K=25L2=625)

Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)

Caderea de presiune prin frecare(Dpf)

Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ

Pagina 42 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

C)

Cp(kcalkg) 0593 0648 0708 0769 0839 0909

λ(kcalmmiddothmiddotgrd) 0145 0144 0142 0141 0139 0137

ή(Cp) 119 0825 0591 0435 0326 0248

φ(kgmsup3) 789 772 754 735 716 693

t(degC) 20 40 60 80 100

Cp(J

kgmiddotgrd)

4182 4175 4181 4194 4211

ή(kgmmiddots) 9934middot10ˉ5 658middot10ˉ5 4716middot10ˉ5 352middot10ˉ5 2775middot10ˉ5

λ(Wmmiddotgrd) 0597 0633 0658 0673 0682

Pr 7 43 3 225 175

φ(kgmsup3) 9982 9922 9832 9818 9584

APA

VAPORI

t(degC)

0 100 200 300 400

ή(Cp) 00085 00123 00161 00198 00232

Date de

echilibru

lichid-vapori

x(molETOH

)

0 19 721 966 1238 1661 2337

y(molETOH

)

0 17 3891 4375 4704 5089 5445

x(molETOH

)

3273 3965 5079 5732 6763 7472 8943

y(molETOH

)

5826 6122 6564 6841 7385 7815 8943

Pentru calculul presiuni de saturatie a vaporilor unui lichid pur se foloseste ecuatia

Antoine

LgPn= A-__B___ Pn=presiunea de vapori

t+c t= temperatura in

degC

A B C

Pagina 5 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Denumirea

substantei

APA 796681 168821 228

Alcool etilic 804494 15543 22265

σ =a+bt

φ =a+bt+ctsup2

λ=a+bt+ctsup2

Cp =a+bt+ctsup2+dtsup3

ή=at

r=a+bt+ctsup2

Proprietati de amestec

σam= sum σiexclxiexcl=xiexclσiexcl+x2σ2=x1σ1+(1-x1)σ1

_1__=_ω1__+_ω2___

φam φ1 φ2

λam=x1+λ1+x2λ2

cpam=ω1cp1+ω2cp2

lnήam=x1lnή1+x2lnή2

ram=ώ1r1+ώ2r2

CAPITOLUL 4

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A COLOANEI DE RECTIFICARE

41Bilantul de materiale al instalatiei de rectificare

Ecuatia de bilant de material este

F=W+D

FmiddotXF=WXw+DXD

In care F-debitul de alimentare al

Coloanei (kmolh)

W-debitul de reziduri

Pagina 6 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

D-debitul de distilat

Xfractia morala a componentului molatil

ΜD

XD=ωDmdashmdash

Mi

ωd=fractia masica(kmolkg amestec)

XD=066middot (XDmiddot46+18-18XD)

macrmacrmacrmacrmacr46macrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacr

XD=0431

GmD=1800+10middotn=1800+10middot2=1820kgzi=7583kgh

_

MD=0431middot46+(1-0431)middot18=30068KGKmol

GmD 7583 ndash4

D=mdashmdashmdash= mdashmdashmdashmdash=252Kmolh=7middot10 Kmols

ndash 30068

MD

ΩF=005+0001n

ΩF- se numeste raport masic

ΩF=005+0001middot2=0052Kg alcoolKmol

ndash

ΩF MF

XF= mdashmdashmdash∙mdashmdashmdash

1+ΩF Mi

XF=0019

ndash

MF=XF∙M ETOH+(1+XF)∙MH2O

Pagina 7 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

ndash

MF= 0019∙46+(1-0019)∙18=18532kgKmol

F=D+W

FXF=DXD+WXW

F=2519+W

Fmiddot0019=2519middot0431+Wmiddot001

ndash4

F=117849Kmolh=327middot10 Kmols

ndash3

W=11533Kmolh=3203∙10 Kmols

ndash

Mw=Xw∙METOH+(1-Xw)∙MH2O

ndash

Mw=001∙46+(1-001)∙18=1828KgKmol

ndash

Gmw=Mw∙W=1828∙11533=2108232Kgh

ndash

Gmw=MF∙F

GmF=18532∙117849=2183972Kgh

42 Determinarea numarului de talere reale

421 Calculul reflexsului minim si a numarului minim de talere

Dimensionarea tehnologica a coloanelor de rectificare consta in determinarea

prin calcul a diametrului coloanei si a numarului de talere reale

Aceste marimi depind atat de conditiile de operare impuse( debit de alimentare

distilat reziduri compozitia fiecarei faze) determinate cu ecuatiile de bilant de materiale cat

si de intensitatea transferului de masa

Pagina 8 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reflexul coloanelor de rectificare

Reflexul minim pentru amestecuri binare se determina cu relatia

Lmin XDndashyF

mdashmdashmdashmdash = mdashmdashmdashmdash

Lmin+1 XDndashXF

Lmin 0431-017

mdashmdashmdashmdash = mdashmdashmdashmdashmdash = 0633

Lmin+1 0431-0019

Lmin=1967KmoliKmolD

Lmin este refluxul minim

VF este fractia molara a componentului nolatil in faza de vapori corespunzatoare

compozitiei XF

Atunci cand coloana opereaza la reflux total numarul de talere este minim

Determinarea numarului de talere minim teoretice este prezentat in fig IV1

Numarul minim de talere teoretice este 2

Calculul reflexului optim

Reflexul optim al unei coloane de rectificare se poate calcula cu relatia urmatoare

Loptim Nmin

mdashmdashmdash ndash1= 0192

Lmin Lmin

Lmin- reflexul minim KmolKmoli distilat

Nmin- numarul minim de talere teoretice

Pagina 9 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Loptim Nmin

mdashmdashmdash = 1+0192 mdashmdashmdash

Lmin Lmin

Loptim 2

mdashmdashmdash =1+0192

1967 1967

L=Loptim=2347 KmolKmol distilat

Determinarea grafica si analitica a numarului de talere teoretice

Pentru determinarea grafica a numarului de talere se foloseste metoda McCalu ndash

Thiele Numarul de talere teoretice este egal cu numarul treptelor liniei trasate intre curba de

echilibru a sistemului si cele doua linii de operare ale caror ecuatii sunt

L

-dreapta de concentrare Y-XD= (X-XD)

L+1

L+F

-dreapta de epuizare Y-Xw = (X-XD)

L+1

Pe diagrama de echilibru din figura IV2 se traseaza dreptele de concentrare si

epuizare care trec prin punctele de coordonate (XDXD) si (Xw Xw) si se intersecteaza pe

verticala in punctul X=XF Verticala din XF corespunde stari termice a alimentarii q=1

Ordonata punctului de intersectie se poate determina trasand pe curba de echilibru

dreapta de concentrare avand ordonata la origine data de relatia

XD

Yo =

L+1

0431

Yo= = 0128

2347 +1

Pagina 10 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

NNT=3

Determinarea NTT prin metoda analitica

L L

Xn-1 yn

Xn Yn+1

L este debitul de lichid descendent

V este debitul de vapori ascedent

Compozitia lichidului care paraseste un teler n se noteaza cu Xn iar pentru vapori cu

Yn

Intre Yn si Xn (daca este talerul teoretic) exista o relatie de echilibru relatia Fenske

α x

Y=

1+(α-1)x

α este volatilitatea relativa

P1

α=

P2

P1P2 sunt presiunile de vapori ale componentilor puri (1- ETOH 2- H2O)

Y 1-X

α=

X 1-Y

X

Y

-

f

u

0 001

9

0721 009

6

0123 016

6

023

3

032

7

039

6

05079 057

3

06763 07472 0894

Pagina 11 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

n

c

t

i

i

l

e

m

o

l

a

r

e

a

l

e

a

l

c

o

o

l

u

l

u

i

α

gt

Pagina 12 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

1

X

Y 0 017 03891 043

7

047 050

8

054

4

058

2

061

2

0656 068

4

07385 07815 0894

α _ 10

57

819 727 628 520 391 286 240 1

85

16

1

13

5

121 1

αc=8676

Pentru calculul analitic se porneste cu o relatie de echilibru

αxi

φi =

1+(α- 1)Xi

intre compozitia vaporilor ce intra pe talerul n si lichidul ce paraseste talerul n exista

urmatoarea relatie de operare

L XD

Yn+1= Xn +

L+1 L+1

Vaporii care ies pe la varful coloanei si au compozitia φ1 sunt condesati total ceea ce

inseamna ca lichidul ce iese din condensator au aceeasi compozitie Se repeta calculul pana

cand XnleXF

Y1=XD=0431

X1=080 XnleXF 08gt0019

Y2=0184

X2=0025 XnleXF 0025gt0019

Y3=0145

X3=0019 XnleXF 0019=0019

X4=0018

Y4=0141

XnleXF 0018lt0019 NTT=3

424 Calculul diametrului coloanei si calculul hidrodinamic al talerului

Pagina 13 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Calculul debitelor de lichid si de vapori din zona de concentrare si epuizare

Cunoscand presiunea la varful coloanei (pF) presiunea orientativa in alimentare

(pF)si in reziduri(pW) se determina tD tFsi tW

Bi

Ai-

P=sumXiPi=sumXi∙10 t+Ci

PF=790mmHg

BETOH BH2O

AETOH AH2O-

PF=XF∙10 t+CETOH +(1-XF)∙10 t+CH2O

Tf=10044ordmC

PD=760mmHg

1 Yi

=sum XD=YD=0431

PD Pi

1 YD (1-YD)

= +

PD AETOH BETOH AH2O BH2O

10 10

t+CETOH t+CH2O

1 0431 0569

= +

760 804494 15543 796681 166821

10 10

t+22265 t+228

tD= 925ordmC

PW=820mmHg

BETOH BH2O

AETOHndash AH2Ondash

t+CETOH t+CH2O

Pagina 14 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Pw=Xwmiddot10 +(1ndashXw)∙10

15543 16682

804494ndash 796681ndash

t+22265 t+228

820=001∙10 + 099∙10

tw=101ordmC

Temperaturile medii in zona de concentrare si epuizare sunt

tD+tF

tc=

2

925+10044

tc= =9647ordmC

2

tf+tw

te=

2

10044+1018

te= =10112ordmC

2

Pentru zona de concentrare

Debitul de lichid

Lc=LmiddotD

Lc=2347middot2519= 5912Kmolh=00016Kmols

Debitul de vapori

Vc=(L+1)middotD

Vc=(2347+1)middot2519=8912Kmolh=000234Kmols

_

Mc=METOHmiddotXc+M2(1ndashX2)

XD+XF

Xc=

2

0431+0019

Xc= =0225kgKmol

2

Pagina 15 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

_

Mc=46middot0225+18middot0775=243KgKmol

Debitul masic de lichid

_

Gm liq=MmiddotLc=243middot000164=00398kgKmol

Debitul masic de vapori

_

Gm vap=McmiddotVc=243middot000234=005686kgs

Gm

Gv=

φ

φ=densitatea amestecului

Pentru faza lichida

1 ωі ( 1-ωі)

= +

φam φ1 φ2

φ1φ2mdashdensitatea etanolului respectiv a apei

ωі- fractia masica

Xc Mi 0225middot46

ωc= _ = =0425

Mc 243

Xe Mi

ωe= _

Me

1 0425 0575

= + = 000118

φc 72362 96377

φc=84745 kgmsup3

Pentru vapori _

To P M To P

φam= φo middot = middot middot

T Po 224 T Po

Pagina 16 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

PF+PD

Pc=

2

750+760

Pc= =775mmHg

2

Tc=To+Tc

Tc=273+9647=36947K

_

M=YcMETOH+(1-Yc)MH2O

αXc

Yc=

1+(α-1)Xc

86760225

Yc= =0715

1+(8676-1)0225

_

Mc=3802 KgKmol

3802 273 775

φc= = 1278Kgmsup3

224 36947 760

Pentru zona de epuizare

Le=Lc+F

Le=5912 +117849= 123761Kmolh=00343Kmolh

Ve=Vc=8431Kmolh=000234Kmols

_

Me=METOHmiddotXe+MH2O(1-Xe)

XF+Xw 0019+001

Xe= = =00145

2

_

Me=46middot00145+18middot0986=18392KgKmol

Pagina 17 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

_

Gm liq=Memiddot Le=18392middot00343=063084Kgs

_

Gm vap=MemiddotVe=18392middot000234=004303Kgs

1 ωe (1-ωe)

= +

φe φETOH φH2O

Xe Mi 0014546

ωe= _ = =0036

Me 18392

1 0036 0964

= + = 000105

φe 71781 95993

φe=94841kgmsup3

PF+Pw

Pe = Me=21164KgKmol

2

790+820

Pe = =805mmHg

2

Te=273+10112=37412

21164 273 805

φe= =0730Kgmsup3

224 37412 760

Zona de concentrare Zona de epuizare

liq vapori liq vapori

LV(Kmolh) 5912 8431 123761 8431

LV(Kmols) 000164 000234 00343 000234

Gm(kgs) 00398 008896 063084 004952

Gv(msup3s) 0000046 00696 000066 00678

Pagina 18 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Zona de concentrare

Determinarea diametrului coloanei

In vederea dimensionarii talerului este necesar sa se calculeze diametrul coloanei

Pentru o distanta intre talere H=03m din figura (III6) pentru valoarea raportului

φg 1278 -3

= = 000150=15middot10 viteza in coloane cu talere W=079ms

φe 84745

Pentru talere perforate viteza de lucru va fi

W=80-90 W max

Wmax=079135=10665ms

85

Wlucru= 10665=0906ms

100

Diametrul coloanei va fi

425056

dc= 46v = =0312m

πw 31418363600

Se standardizeazadc=03m

Recalculam viteza

46v

W= =0985ms

Π dcsup2

b)Calculul suprafetei efective a talerului

Suprafata ocupata de un deversor se calculeaza cu relatia

dcsup2 πα

Sd= ( -sin )

180

unde α este unghiul la centru corespunzator coardei deversorului

α b

=arcsin

dc

b este lungimea progului de deversare

b=(06divide08)dc

Se alege b=06middotdc =06middot03=018

Pagina 19 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

α = arcsin 018 =arcsin 06harrα=7374degC

03sup2 314middot7374

Sd= ( ndashsin 7374)=000367msup2

180

Suprafata efectiva a talerului va fi

_

Vdcsup2 314∙03sup2

St=Ac-25d= ndash25d = ndash 2∙000367=006331msup2

2 4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului Viteza gazului in orificiile

talerului trebuie sa fii mai mare decat viteza critica la care lichidul curge prin perforatii

Viteza minima a gazului

Wmin=067 g middot φe he

sect φg

g-acceleratia gravitationala ms

sect-coeficient de rezistenta

φgφe- densitatea lichidului respectiv gazului kgmsup3

he- inaltimea suspensiei pe talerm

h1

he= hp +

13k

hp- este inaltimea pragului de deversare m

k-raportul dintre densitatea spumei si lichidului(k=05)

ndash3 L ⅔

h1=C1middotC2middot10

b

C1-coeficientul ce depinde de forma placii deversoare (C1=28divide38 pentru placa

plana)

C2- coeficient adimensional determinat din figura III7

L-debitul de lichid care trece pe taler msup3 h

Pagina 20 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

L 01656

= =1204

25 25

b 018 din figura III7 se alege C2=101

b

=06

dc

-3 01656 ⅔ ndash3

h1=25middot101middot10 =26 ∙10 m

018

ndash3

ndash2 26∙10

he= 25middot10 + =0029 m

13∙05

ndash2

(k=05hp=25∙10 m)

Viteza minima in orificii va fi

Wmin=067 981 ∙ 84745 ∙0029 =682ms

182 1278

(sect=182)

Viteza gazului in orificiile talerului

100A

Wo=W

Stmiddotφ

St - suprafata activa a talerului msup2

φ- sectiunea libera a orificiilor talerului ()

W- viteza gazului in coloana ms

πdosup2

φ= 100 _

2radic3 tsup2

t=pasul dintre doua orificii

t=(25divide5)do

t=3middot2=6mm=6middot10ˉ sup3m

Pagina 21 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

100π(210ˉ sup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3(6middot10ˉsup3)sup2

314middot03sup2

Wo=0985 100 4 =1091ms

006331middot1007

Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler

he= hus+hσ+hst

ht-caderea totala de presiunem

hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm

hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim

hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm

sectwosup2φg 1821091sup2middot1278

hus= = =0016m

2gφe 2middot981middot84745

hσ= 4σe

138doφeg

σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm

hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m

138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981

hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m

ht=0016+000864+001885=004349m

Hge(18divide2)ht

H-distanta dintre talere

03gt0000769 adevarat

B zona de epuizare

determinarea diametrului coloanei

φg 0730 ndash4

= =0000769=769middot10

φe 94841

H= 03m

Pagina 22 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms

Viteza de lucru

85

Wlucru= (095135)=109ms

100

424408

dc= =028m

3143600109

Se standardizeaza dc=03m

Se calculeaza viteza w=0959ms

dcsup2 314α

Sd= ( ndashsinα)

8 180

α = b

dc

b=06dc=0603=018m

b 018 α

= =06 = arcsin06 α=7374ordm

dc 03 2

032 314middot7374

Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2

180

314∙03sup2

St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2

4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului

g φe

Wmin=067 middot middothe

sect φg

h1

he=hp+

13k

L 2376

Pentru = =172848

Pagina 23 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

25 25

b 018 C2=125

b

=06

dc

1921middot10ˉsup3

he=25middot10ˉsup2 + =0034m

13middot05

L ⅔ 2376 ⅔

h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m

b 018

981 94841

Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms

182 0730

t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m

100314 (210ˉsup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2

πmiddot03sup2

wo=0959middot 100 middot 4

006331middot1007

wo=1062ms

Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler

Ht=hus+hσ+hst

sectWosup2φ 18210620730

hus= = =0000758m

2gφe 298194841

4σe 4579710ˉsup3

hσ = = = 000903m

138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981

hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m

Pagina 24 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

ht=005207m

Hge(18divide2)ht

03gt0093 conditia se verifica

Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa

Zone de concentrare

a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia

XII57

05 072 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga

Ga= criteriul lui Galilui

Re=criteriul lui Reynolds

Sh= criteriul lui Sherwood

Sc= criteriul lui Schmidt

Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de

Gilliland(XII9) 23

ndash7 T 1 1

DA-B= 43 middot10 +

113 113 sup2 MA MB

P VA +VB

DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s

Tmdashtemperatura absoluta k

Pmdashpresiunea absoluta totala atm

Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)

MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor

VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol

VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol

23

ndash7 36946 1 1 ndash7

DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s

1019 194⅓ +638⅓ 18 46

Pagina 25 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

tc=9647ordmC Tc=36947k

Pc=775mmHg Pc=1019 atm

η

Sc=

φD

η=vascozitatea amestecului da P

φ=densitatea amestecului kgmsup3

ndash5

117middot10

Sc= =0478

ndash7

19121∙10∙1278

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4∙6v 4middot25056

W= = = 098ms

3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2

wmiddothstmiddotφ 0980018851278

Re= = =201782

ndash5

η 11710

ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5

Ga= = ndash5 =783middot10

η sup2 117middot10 sup2

05 072 024 05 072 5 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688

Coeficientul kg rezulta ndash7

ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600

Kg= = = 1084133mh

Hst 001885

Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se

utilizeaza relatia

Kmol 1 273 m 1 273

Pagina 26 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

= middot middot = middot

1084133=35761kmolmsup2hDy

msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia

XII59

05 11 024middotμ-1

Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga

hst

Γ= este un simplex geometric

hs

Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13

ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7

D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s

⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓

η VAndash Vo 116910 638 - 8

ηmdashvascozitatea P

Vomdashconstanta caracteristica a lichidului

ndash5

η 116910

Sc= = ndash5 = 01107

φD 124510∙84745

We∙hst∙φe 6e

Re= We=

ηe 3600St

ndash4

726510 00188584745

Re= ndash5 =99245

1169∙10

01656 ndash4

We= = 7265∙10 ms

Pagina 27 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

3600 ∙006331

g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2

Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm

ηsup2 1169middot10

05 11 024 -1 05 11 024 -1

Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386

Coeficientul ke ndash7

ShmiddotD 20540386middot1245middot10

Ke= = =4885mh

hst 001885

Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84

Kmol φв m

=

msup2middothDx Mв h

Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol

φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3

Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx

B Zona de epuizare

Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz

Coeficientul de difuziune este

ndash7 Tsup3sup2 1 1

DAB=4310 +

P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB

ndash7 ndash7

DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s

1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46

te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm

ndash5

Pagina 28 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η 12110

Sc= = ndash7 =088

φD 07301874510

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4Gv 4middot24408

W= = =0959ms

3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2

095middot003546middot0730

Re= ndash5 =203235

121middot10

981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5

Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10

121middot10

Sh=480082

Sh∙D

Kg= =9136179mh

Hst

1 273

Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy

224 37412

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid

ndash7 T ndash7

D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s

η(VA⅓ndash Vo⅓)

Ge

We= =001042ms

3600St

We hst φ

Re= =8612215

Pagina 29 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η

Ga=2376310sup1sup2

Sh=1597218683

micro= hst =0681

ht

Sh D

ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx

hst

Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49

1

kg=

m

kg + ke

m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)

dy α

m= = mc =1166 me=7025

dx (1+(α-1)x)sup2

c 1

kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy

1 1166

+

35761 170368837

e 1

kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx

1 7025

+

29762 3029445957

Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale

La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se

determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se

calculeaza cu relatia XIV39

Pagina 30 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Kg St

__ __

AB=BCmiddot Gv

Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este

prezentata in figura IV2

__ __

AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare

__ __

AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare

__ __

X=035 AB=44 BC=03

__ __

X=038 AB=42 BC=028

__ __

X=03 AB=47 BC=032

__ __

X=02 AB=51 BC=034

__ __

X=01 AB=49 BC=033

__ ___

X=05 AB=27 BC=018

__ ___

X=001 AB=17 BC=018

Din figura N2 se obtine

NTR=5

Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare

Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de

Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru

vapori

Π dsup2 stut

Gv=wmiddotA=w

Pagina 31 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4

46v

d=

πw

1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms

400696

d= =0066m=66mm

31420

Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms

2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms

Gv=LxD=234700007=0001642kmols

(GmMc) 0001642243

Gv= = =0000047msup3s

φ 84745

d=00044m=44mm

Standardizarea dext=25mm dint=9mm

Se recalculeaza vitezaw=073ms

3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid

F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg

1 ω1 (1-ω1) __

= + ω1=XFMMF

φam φ 1 φ2

φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s

Se alege w=3ms

d=00164m=164mm

Standardizarea dext =25mm dint=16mm

Se recalculeaza viteza w=318ms

4 Stutul de evacuare rapida

V coloana=Vcil+Vsfera

Consideramcoloana plina cu apa

Pagina 32 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute

Volumul de lichid

Debitul de golire=

Timp de golire

Π dsup3 314middot03sup3

V sfera = = =0014msup3

6 6

Vcilindru=Hcilindru πdsup24

Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He

Hc=2H+r =2middot03+015=075m

He=3H+r =3middot03+015=105m

Ht=(5-1)middot03+075+105=3m

Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m

Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3

4

Vcoloana=019+0014=0204msup3

Debitul de golire=0204600=0000341msup3s

Se alege w=3ms

d=0012m=12mm

Standardizare dext=25mm dint=17mm

Se calculeaza viteza w=29ms

6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare

Se alege w=20ms

d=00657m=657mm

Standardizare dext=76mm dint=66mm

Se recalculeaza viteza w=198ms

44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare

Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul

unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza

debitul

Pagina 33 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT

montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA

Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic

astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit

Reglare compozitiei si debitului de reflux

Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza

prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie

de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul

de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand

constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei

distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux

ramanand constant

Reglarea nivelului lichidului din blaz

Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin

intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care

comanda ventilul situat inainte de refierbator

Reglarea concentratiei de blaz

Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in

comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra

echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in

coloana

Pagina 34 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

CAPITOLUL 5

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA

51 Bilantul termic al schimbatorului

G2T2rdquo

G1=W=11534 kmolh

G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm

t1rdquo=40ordmC

G2t2rsquo

G2-debitul fluidului de racire

t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC

Calculul debitului de apa de racire

Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula

prin tevi

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)

Q-fluxul termic w

C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd

Temperatura medie a amestecului este

t1rsquo+t1rdquo 1018+40

tm= = =709ordmC

2 2

Temperatura medie a apei

28+38

tm= =33ordmC

2

Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol

W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs

Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd

G1C1(t1rsquo-t1rdquo)

G2= =1295137kgh=359kgs

C2(t2rdquo-t2rsquo)

Pagina 35 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)

Calculul preliminar al fortei motrice

Dtrsquo-Dtrdquo

Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo

Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo

ln

Dtrdquo

52 Predimensionarea schimbatorului de caldura

Q=KA Dtm

K=coeficientul total de transfer de caldura

A=aria suprafetei de transfer termic

Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta

Q 15033323

A= = =969msup2

K Dtm 500middot31

Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane

A=905 L=4000mm De=99mm

n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm

53 Verificarea ariei de transfer termic

a)Alegerea ecuatiei de transfer termic

Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de

caldura

-pentru fluidul ce circula prin tevi

W1 d φ1 4G1

Re= W1=

η1 3600 φ1 π dsup2m

Re1018ordmC=1186129

Re40ordmC=674144

-pentru fluidul ce circula printre tevi

w2 d φ2 4G2 d

Re= =

η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2

Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606

Pagina 36 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim

turbulent)

Criteriul Reynolds

4G1

Re= Re709ordmC=935752

3600πn d η1

Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32

08 04

Nn=0023RemiddotPr

Cp η

Pr=

λ

Cpam709ordmC=415399Jkggrd

ndash4

ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s

λam709ordmC=06702wmgrd

Pr=259

Nn=5057

Nn λ

α1= =10044wmsup2grd

d

c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi

Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)

06 03 η 014

Nn=Cre Pr

Ηp

-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma

06

C=116 d echin Dn-nsup2dsup2

dechin= =0057

Dn+nmiddotd

C=0209

Pagina 37 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4 G2d

Re= =7511914

3600π(Dsup2-ndsup2)η2

ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots

λh2o33ordmC=066wmgrd

Pr=496 -014

Nn=14336(ηp)

Nn λ2 -014

α2= =24899(ηp)

d

d)Calculul coeficientului total de transfer termic

Se utilizeaza ecuatia VIII9

1

K=

1 δp 1 1

+ +sum +

α1 λp i=1 αci α2

α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd

δ-grosimea peretelui tevii m

λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd

αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam

Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este

r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1

Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua

fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua

fete ale peretelui (tevii) tp1tp2

tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din

egalitatile

tp1 fluxului termic unitar prin cele trei

straturi

Tp2 tm2

Pagina 38 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)

tp1=293+095tp2

-014 -33

k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)

Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari

Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)

Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC

ηp=000118cp

1

K= =57315wmsup2grd

-5 1

+000055+43middot 10 +

10044 6399043

e)Calculul fortei motrice

Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se

recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)

DTmrsquo=FDtm

F-factor de corectie(Flt1)

In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)

t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo

P= =0156 R= =618

t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo

-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie

F=095

Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC

f)Determinarea suprafetei de transfer termic

Q

A= = 89msup2

KmiddotDtrsquom

Amc=89msup2ltAdisp=969msup2

Schimbatorul are o rezerva de 88

Calculul mecanic sumar si hidrodinamic

a)Calculul mecanic sumar

Pagina 39 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Dimensionarea stuturilor

G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv

d=

πw

G1trdquo1(2)

G2t2rdquo

(1)Stut de intrare amestec

G1=w=210841kgh=05856kgs

1 ω1 ω2

= +

φam φ1 φ2

1 0025 0974

La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3

φam 71693 95935

La 40ordmC φam=98754kgmsup3

05856

G1= =0000614msup3s(1018ordmC)

95225

05856

G1= =0000592msup3s(40ordmC)

98754

W=3ms

4middot0000614

d1= = 0016m

314middot3

Standardizare dext=25mm dint=16mm

Viteza recalculata w=305ms

(2)Stut de iesire amestec

d2= 4middot0000592

Pagina 40 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

314middot3 =00158m

Standardizare dext=25mm dint =16mm

Viteza recalculata w=294ms

(3) Stut de intrare apa

G2= 1295137kgh=359kgs

359

G2= =0003604msup3s (28ordmC)

99607

359

G2= =000361msup3s(38ordmC)

99419

d3= 4middot0003604 =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=301ms

Stut de iesire apa

4middot000361

D4= =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=302ms

Stut de aerisire

dext=32mm dint=25mm

Greutatea schimbatorului in functionare

Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace

Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi

Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg

4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3

Pagina 41 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Vcapace= = = = 001413msup3

3 6 6

Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg

πdsup2 intmiddotL

Vteava=πRsup2L= =000362msup3

4

Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg

V=Vmanta-Vtevi=01919msup3

Mapa=1413+72596+19191=27863kg

Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori

Mstut=10kg

Mcapace=Vmiddotφotel=911kg

dextmantasup3-dintmantasup3

V=34π =000116msup3

8

Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg

Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3

Mpereti despartitori=3kg

Mtevi =14197kg

V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3

Mplaci tubulare =2862kg

Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3

Mmetal=31259kg

G=mapa+mmetal=59122kg

G=59122middot981=579KN

Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600

B=255C=450K=25L2=625)

Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)

Caderea de presiune prin frecare(Dpf)

Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ

Pagina 42 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Denumirea

substantei

APA 796681 168821 228

Alcool etilic 804494 15543 22265

σ =a+bt

φ =a+bt+ctsup2

λ=a+bt+ctsup2

Cp =a+bt+ctsup2+dtsup3

ή=at

r=a+bt+ctsup2

Proprietati de amestec

σam= sum σiexclxiexcl=xiexclσiexcl+x2σ2=x1σ1+(1-x1)σ1

_1__=_ω1__+_ω2___

φam φ1 φ2

λam=x1+λ1+x2λ2

cpam=ω1cp1+ω2cp2

lnήam=x1lnή1+x2lnή2

ram=ώ1r1+ώ2r2

CAPITOLUL 4

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A COLOANEI DE RECTIFICARE

41Bilantul de materiale al instalatiei de rectificare

Ecuatia de bilant de material este

F=W+D

FmiddotXF=WXw+DXD

In care F-debitul de alimentare al

Coloanei (kmolh)

W-debitul de reziduri

Pagina 6 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

D-debitul de distilat

Xfractia morala a componentului molatil

ΜD

XD=ωDmdashmdash

Mi

ωd=fractia masica(kmolkg amestec)

XD=066middot (XDmiddot46+18-18XD)

macrmacrmacrmacrmacr46macrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacr

XD=0431

GmD=1800+10middotn=1800+10middot2=1820kgzi=7583kgh

_

MD=0431middot46+(1-0431)middot18=30068KGKmol

GmD 7583 ndash4

D=mdashmdashmdash= mdashmdashmdashmdash=252Kmolh=7middot10 Kmols

ndash 30068

MD

ΩF=005+0001n

ΩF- se numeste raport masic

ΩF=005+0001middot2=0052Kg alcoolKmol

ndash

ΩF MF

XF= mdashmdashmdash∙mdashmdashmdash

1+ΩF Mi

XF=0019

ndash

MF=XF∙M ETOH+(1+XF)∙MH2O

Pagina 7 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

ndash

MF= 0019∙46+(1-0019)∙18=18532kgKmol

F=D+W

FXF=DXD+WXW

F=2519+W

Fmiddot0019=2519middot0431+Wmiddot001

ndash4

F=117849Kmolh=327middot10 Kmols

ndash3

W=11533Kmolh=3203∙10 Kmols

ndash

Mw=Xw∙METOH+(1-Xw)∙MH2O

ndash

Mw=001∙46+(1-001)∙18=1828KgKmol

ndash

Gmw=Mw∙W=1828∙11533=2108232Kgh

ndash

Gmw=MF∙F

GmF=18532∙117849=2183972Kgh

42 Determinarea numarului de talere reale

421 Calculul reflexsului minim si a numarului minim de talere

Dimensionarea tehnologica a coloanelor de rectificare consta in determinarea

prin calcul a diametrului coloanei si a numarului de talere reale

Aceste marimi depind atat de conditiile de operare impuse( debit de alimentare

distilat reziduri compozitia fiecarei faze) determinate cu ecuatiile de bilant de materiale cat

si de intensitatea transferului de masa

Pagina 8 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reflexul coloanelor de rectificare

Reflexul minim pentru amestecuri binare se determina cu relatia

Lmin XDndashyF

mdashmdashmdashmdash = mdashmdashmdashmdash

Lmin+1 XDndashXF

Lmin 0431-017

mdashmdashmdashmdash = mdashmdashmdashmdashmdash = 0633

Lmin+1 0431-0019

Lmin=1967KmoliKmolD

Lmin este refluxul minim

VF este fractia molara a componentului nolatil in faza de vapori corespunzatoare

compozitiei XF

Atunci cand coloana opereaza la reflux total numarul de talere este minim

Determinarea numarului de talere minim teoretice este prezentat in fig IV1

Numarul minim de talere teoretice este 2

Calculul reflexului optim

Reflexul optim al unei coloane de rectificare se poate calcula cu relatia urmatoare

Loptim Nmin

mdashmdashmdash ndash1= 0192

Lmin Lmin

Lmin- reflexul minim KmolKmoli distilat

Nmin- numarul minim de talere teoretice

Pagina 9 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Loptim Nmin

mdashmdashmdash = 1+0192 mdashmdashmdash

Lmin Lmin

Loptim 2

mdashmdashmdash =1+0192

1967 1967

L=Loptim=2347 KmolKmol distilat

Determinarea grafica si analitica a numarului de talere teoretice

Pentru determinarea grafica a numarului de talere se foloseste metoda McCalu ndash

Thiele Numarul de talere teoretice este egal cu numarul treptelor liniei trasate intre curba de

echilibru a sistemului si cele doua linii de operare ale caror ecuatii sunt

L

-dreapta de concentrare Y-XD= (X-XD)

L+1

L+F

-dreapta de epuizare Y-Xw = (X-XD)

L+1

Pe diagrama de echilibru din figura IV2 se traseaza dreptele de concentrare si

epuizare care trec prin punctele de coordonate (XDXD) si (Xw Xw) si se intersecteaza pe

verticala in punctul X=XF Verticala din XF corespunde stari termice a alimentarii q=1

Ordonata punctului de intersectie se poate determina trasand pe curba de echilibru

dreapta de concentrare avand ordonata la origine data de relatia

XD

Yo =

L+1

0431

Yo= = 0128

2347 +1

Pagina 10 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

NNT=3

Determinarea NTT prin metoda analitica

L L

Xn-1 yn

Xn Yn+1

L este debitul de lichid descendent

V este debitul de vapori ascedent

Compozitia lichidului care paraseste un teler n se noteaza cu Xn iar pentru vapori cu

Yn

Intre Yn si Xn (daca este talerul teoretic) exista o relatie de echilibru relatia Fenske

α x

Y=

1+(α-1)x

α este volatilitatea relativa

P1

α=

P2

P1P2 sunt presiunile de vapori ale componentilor puri (1- ETOH 2- H2O)

Y 1-X

α=

X 1-Y

X

Y

-

f

u

0 001

9

0721 009

6

0123 016

6

023

3

032

7

039

6

05079 057

3

06763 07472 0894

Pagina 11 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

n

c

t

i

i

l

e

m

o

l

a

r

e

a

l

e

a

l

c

o

o

l

u

l

u

i

α

gt

Pagina 12 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

1

X

Y 0 017 03891 043

7

047 050

8

054

4

058

2

061

2

0656 068

4

07385 07815 0894

α _ 10

57

819 727 628 520 391 286 240 1

85

16

1

13

5

121 1

αc=8676

Pentru calculul analitic se porneste cu o relatie de echilibru

αxi

φi =

1+(α- 1)Xi

intre compozitia vaporilor ce intra pe talerul n si lichidul ce paraseste talerul n exista

urmatoarea relatie de operare

L XD

Yn+1= Xn +

L+1 L+1

Vaporii care ies pe la varful coloanei si au compozitia φ1 sunt condesati total ceea ce

inseamna ca lichidul ce iese din condensator au aceeasi compozitie Se repeta calculul pana

cand XnleXF

Y1=XD=0431

X1=080 XnleXF 08gt0019

Y2=0184

X2=0025 XnleXF 0025gt0019

Y3=0145

X3=0019 XnleXF 0019=0019

X4=0018

Y4=0141

XnleXF 0018lt0019 NTT=3

424 Calculul diametrului coloanei si calculul hidrodinamic al talerului

Pagina 13 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Calculul debitelor de lichid si de vapori din zona de concentrare si epuizare

Cunoscand presiunea la varful coloanei (pF) presiunea orientativa in alimentare

(pF)si in reziduri(pW) se determina tD tFsi tW

Bi

Ai-

P=sumXiPi=sumXi∙10 t+Ci

PF=790mmHg

BETOH BH2O

AETOH AH2O-

PF=XF∙10 t+CETOH +(1-XF)∙10 t+CH2O

Tf=10044ordmC

PD=760mmHg

1 Yi

=sum XD=YD=0431

PD Pi

1 YD (1-YD)

= +

PD AETOH BETOH AH2O BH2O

10 10

t+CETOH t+CH2O

1 0431 0569

= +

760 804494 15543 796681 166821

10 10

t+22265 t+228

tD= 925ordmC

PW=820mmHg

BETOH BH2O

AETOHndash AH2Ondash

t+CETOH t+CH2O

Pagina 14 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Pw=Xwmiddot10 +(1ndashXw)∙10

15543 16682

804494ndash 796681ndash

t+22265 t+228

820=001∙10 + 099∙10

tw=101ordmC

Temperaturile medii in zona de concentrare si epuizare sunt

tD+tF

tc=

2

925+10044

tc= =9647ordmC

2

tf+tw

te=

2

10044+1018

te= =10112ordmC

2

Pentru zona de concentrare

Debitul de lichid

Lc=LmiddotD

Lc=2347middot2519= 5912Kmolh=00016Kmols

Debitul de vapori

Vc=(L+1)middotD

Vc=(2347+1)middot2519=8912Kmolh=000234Kmols

_

Mc=METOHmiddotXc+M2(1ndashX2)

XD+XF

Xc=

2

0431+0019

Xc= =0225kgKmol

2

Pagina 15 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

_

Mc=46middot0225+18middot0775=243KgKmol

Debitul masic de lichid

_

Gm liq=MmiddotLc=243middot000164=00398kgKmol

Debitul masic de vapori

_

Gm vap=McmiddotVc=243middot000234=005686kgs

Gm

Gv=

φ

φ=densitatea amestecului

Pentru faza lichida

1 ωі ( 1-ωі)

= +

φam φ1 φ2

φ1φ2mdashdensitatea etanolului respectiv a apei

ωі- fractia masica

Xc Mi 0225middot46

ωc= _ = =0425

Mc 243

Xe Mi

ωe= _

Me

1 0425 0575

= + = 000118

φc 72362 96377

φc=84745 kgmsup3

Pentru vapori _

To P M To P

φam= φo middot = middot middot

T Po 224 T Po

Pagina 16 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

PF+PD

Pc=

2

750+760

Pc= =775mmHg

2

Tc=To+Tc

Tc=273+9647=36947K

_

M=YcMETOH+(1-Yc)MH2O

αXc

Yc=

1+(α-1)Xc

86760225

Yc= =0715

1+(8676-1)0225

_

Mc=3802 KgKmol

3802 273 775

φc= = 1278Kgmsup3

224 36947 760

Pentru zona de epuizare

Le=Lc+F

Le=5912 +117849= 123761Kmolh=00343Kmolh

Ve=Vc=8431Kmolh=000234Kmols

_

Me=METOHmiddotXe+MH2O(1-Xe)

XF+Xw 0019+001

Xe= = =00145

2

_

Me=46middot00145+18middot0986=18392KgKmol

Pagina 17 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

_

Gm liq=Memiddot Le=18392middot00343=063084Kgs

_

Gm vap=MemiddotVe=18392middot000234=004303Kgs

1 ωe (1-ωe)

= +

φe φETOH φH2O

Xe Mi 0014546

ωe= _ = =0036

Me 18392

1 0036 0964

= + = 000105

φe 71781 95993

φe=94841kgmsup3

PF+Pw

Pe = Me=21164KgKmol

2

790+820

Pe = =805mmHg

2

Te=273+10112=37412

21164 273 805

φe= =0730Kgmsup3

224 37412 760

Zona de concentrare Zona de epuizare

liq vapori liq vapori

LV(Kmolh) 5912 8431 123761 8431

LV(Kmols) 000164 000234 00343 000234

Gm(kgs) 00398 008896 063084 004952

Gv(msup3s) 0000046 00696 000066 00678

Pagina 18 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Zona de concentrare

Determinarea diametrului coloanei

In vederea dimensionarii talerului este necesar sa se calculeze diametrul coloanei

Pentru o distanta intre talere H=03m din figura (III6) pentru valoarea raportului

φg 1278 -3

= = 000150=15middot10 viteza in coloane cu talere W=079ms

φe 84745

Pentru talere perforate viteza de lucru va fi

W=80-90 W max

Wmax=079135=10665ms

85

Wlucru= 10665=0906ms

100

Diametrul coloanei va fi

425056

dc= 46v = =0312m

πw 31418363600

Se standardizeazadc=03m

Recalculam viteza

46v

W= =0985ms

Π dcsup2

b)Calculul suprafetei efective a talerului

Suprafata ocupata de un deversor se calculeaza cu relatia

dcsup2 πα

Sd= ( -sin )

180

unde α este unghiul la centru corespunzator coardei deversorului

α b

=arcsin

dc

b este lungimea progului de deversare

b=(06divide08)dc

Se alege b=06middotdc =06middot03=018

Pagina 19 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

α = arcsin 018 =arcsin 06harrα=7374degC

03sup2 314middot7374

Sd= ( ndashsin 7374)=000367msup2

180

Suprafata efectiva a talerului va fi

_

Vdcsup2 314∙03sup2

St=Ac-25d= ndash25d = ndash 2∙000367=006331msup2

2 4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului Viteza gazului in orificiile

talerului trebuie sa fii mai mare decat viteza critica la care lichidul curge prin perforatii

Viteza minima a gazului

Wmin=067 g middot φe he

sect φg

g-acceleratia gravitationala ms

sect-coeficient de rezistenta

φgφe- densitatea lichidului respectiv gazului kgmsup3

he- inaltimea suspensiei pe talerm

h1

he= hp +

13k

hp- este inaltimea pragului de deversare m

k-raportul dintre densitatea spumei si lichidului(k=05)

ndash3 L ⅔

h1=C1middotC2middot10

b

C1-coeficientul ce depinde de forma placii deversoare (C1=28divide38 pentru placa

plana)

C2- coeficient adimensional determinat din figura III7

L-debitul de lichid care trece pe taler msup3 h

Pagina 20 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

L 01656

= =1204

25 25

b 018 din figura III7 se alege C2=101

b

=06

dc

-3 01656 ⅔ ndash3

h1=25middot101middot10 =26 ∙10 m

018

ndash3

ndash2 26∙10

he= 25middot10 + =0029 m

13∙05

ndash2

(k=05hp=25∙10 m)

Viteza minima in orificii va fi

Wmin=067 981 ∙ 84745 ∙0029 =682ms

182 1278

(sect=182)

Viteza gazului in orificiile talerului

100A

Wo=W

Stmiddotφ

St - suprafata activa a talerului msup2

φ- sectiunea libera a orificiilor talerului ()

W- viteza gazului in coloana ms

πdosup2

φ= 100 _

2radic3 tsup2

t=pasul dintre doua orificii

t=(25divide5)do

t=3middot2=6mm=6middot10ˉ sup3m

Pagina 21 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

100π(210ˉ sup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3(6middot10ˉsup3)sup2

314middot03sup2

Wo=0985 100 4 =1091ms

006331middot1007

Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler

he= hus+hσ+hst

ht-caderea totala de presiunem

hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm

hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim

hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm

sectwosup2φg 1821091sup2middot1278

hus= = =0016m

2gφe 2middot981middot84745

hσ= 4σe

138doφeg

σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm

hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m

138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981

hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m

ht=0016+000864+001885=004349m

Hge(18divide2)ht

H-distanta dintre talere

03gt0000769 adevarat

B zona de epuizare

determinarea diametrului coloanei

φg 0730 ndash4

= =0000769=769middot10

φe 94841

H= 03m

Pagina 22 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms

Viteza de lucru

85

Wlucru= (095135)=109ms

100

424408

dc= =028m

3143600109

Se standardizeaza dc=03m

Se calculeaza viteza w=0959ms

dcsup2 314α

Sd= ( ndashsinα)

8 180

α = b

dc

b=06dc=0603=018m

b 018 α

= =06 = arcsin06 α=7374ordm

dc 03 2

032 314middot7374

Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2

180

314∙03sup2

St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2

4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului

g φe

Wmin=067 middot middothe

sect φg

h1

he=hp+

13k

L 2376

Pentru = =172848

Pagina 23 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

25 25

b 018 C2=125

b

=06

dc

1921middot10ˉsup3

he=25middot10ˉsup2 + =0034m

13middot05

L ⅔ 2376 ⅔

h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m

b 018

981 94841

Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms

182 0730

t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m

100314 (210ˉsup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2

πmiddot03sup2

wo=0959middot 100 middot 4

006331middot1007

wo=1062ms

Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler

Ht=hus+hσ+hst

sectWosup2φ 18210620730

hus= = =0000758m

2gφe 298194841

4σe 4579710ˉsup3

hσ = = = 000903m

138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981

hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m

Pagina 24 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

ht=005207m

Hge(18divide2)ht

03gt0093 conditia se verifica

Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa

Zone de concentrare

a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia

XII57

05 072 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga

Ga= criteriul lui Galilui

Re=criteriul lui Reynolds

Sh= criteriul lui Sherwood

Sc= criteriul lui Schmidt

Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de

Gilliland(XII9) 23

ndash7 T 1 1

DA-B= 43 middot10 +

113 113 sup2 MA MB

P VA +VB

DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s

Tmdashtemperatura absoluta k

Pmdashpresiunea absoluta totala atm

Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)

MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor

VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol

VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol

23

ndash7 36946 1 1 ndash7

DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s

1019 194⅓ +638⅓ 18 46

Pagina 25 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

tc=9647ordmC Tc=36947k

Pc=775mmHg Pc=1019 atm

η

Sc=

φD

η=vascozitatea amestecului da P

φ=densitatea amestecului kgmsup3

ndash5

117middot10

Sc= =0478

ndash7

19121∙10∙1278

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4∙6v 4middot25056

W= = = 098ms

3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2

wmiddothstmiddotφ 0980018851278

Re= = =201782

ndash5

η 11710

ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5

Ga= = ndash5 =783middot10

η sup2 117middot10 sup2

05 072 024 05 072 5 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688

Coeficientul kg rezulta ndash7

ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600

Kg= = = 1084133mh

Hst 001885

Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se

utilizeaza relatia

Kmol 1 273 m 1 273

Pagina 26 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

= middot middot = middot

1084133=35761kmolmsup2hDy

msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia

XII59

05 11 024middotμ-1

Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga

hst

Γ= este un simplex geometric

hs

Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13

ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7

D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s

⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓

η VAndash Vo 116910 638 - 8

ηmdashvascozitatea P

Vomdashconstanta caracteristica a lichidului

ndash5

η 116910

Sc= = ndash5 = 01107

φD 124510∙84745

We∙hst∙φe 6e

Re= We=

ηe 3600St

ndash4

726510 00188584745

Re= ndash5 =99245

1169∙10

01656 ndash4

We= = 7265∙10 ms

Pagina 27 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

3600 ∙006331

g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2

Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm

ηsup2 1169middot10

05 11 024 -1 05 11 024 -1

Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386

Coeficientul ke ndash7

ShmiddotD 20540386middot1245middot10

Ke= = =4885mh

hst 001885

Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84

Kmol φв m

=

msup2middothDx Mв h

Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol

φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3

Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx

B Zona de epuizare

Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz

Coeficientul de difuziune este

ndash7 Tsup3sup2 1 1

DAB=4310 +

P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB

ndash7 ndash7

DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s

1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46

te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm

ndash5

Pagina 28 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η 12110

Sc= = ndash7 =088

φD 07301874510

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4Gv 4middot24408

W= = =0959ms

3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2

095middot003546middot0730

Re= ndash5 =203235

121middot10

981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5

Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10

121middot10

Sh=480082

Sh∙D

Kg= =9136179mh

Hst

1 273

Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy

224 37412

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid

ndash7 T ndash7

D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s

η(VA⅓ndash Vo⅓)

Ge

We= =001042ms

3600St

We hst φ

Re= =8612215

Pagina 29 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η

Ga=2376310sup1sup2

Sh=1597218683

micro= hst =0681

ht

Sh D

ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx

hst

Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49

1

kg=

m

kg + ke

m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)

dy α

m= = mc =1166 me=7025

dx (1+(α-1)x)sup2

c 1

kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy

1 1166

+

35761 170368837

e 1

kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx

1 7025

+

29762 3029445957

Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale

La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se

determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se

calculeaza cu relatia XIV39

Pagina 30 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Kg St

__ __

AB=BCmiddot Gv

Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este

prezentata in figura IV2

__ __

AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare

__ __

AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare

__ __

X=035 AB=44 BC=03

__ __

X=038 AB=42 BC=028

__ __

X=03 AB=47 BC=032

__ __

X=02 AB=51 BC=034

__ __

X=01 AB=49 BC=033

__ ___

X=05 AB=27 BC=018

__ ___

X=001 AB=17 BC=018

Din figura N2 se obtine

NTR=5

Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare

Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de

Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru

vapori

Π dsup2 stut

Gv=wmiddotA=w

Pagina 31 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4

46v

d=

πw

1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms

400696

d= =0066m=66mm

31420

Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms

2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms

Gv=LxD=234700007=0001642kmols

(GmMc) 0001642243

Gv= = =0000047msup3s

φ 84745

d=00044m=44mm

Standardizarea dext=25mm dint=9mm

Se recalculeaza vitezaw=073ms

3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid

F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg

1 ω1 (1-ω1) __

= + ω1=XFMMF

φam φ 1 φ2

φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s

Se alege w=3ms

d=00164m=164mm

Standardizarea dext =25mm dint=16mm

Se recalculeaza viteza w=318ms

4 Stutul de evacuare rapida

V coloana=Vcil+Vsfera

Consideramcoloana plina cu apa

Pagina 32 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute

Volumul de lichid

Debitul de golire=

Timp de golire

Π dsup3 314middot03sup3

V sfera = = =0014msup3

6 6

Vcilindru=Hcilindru πdsup24

Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He

Hc=2H+r =2middot03+015=075m

He=3H+r =3middot03+015=105m

Ht=(5-1)middot03+075+105=3m

Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m

Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3

4

Vcoloana=019+0014=0204msup3

Debitul de golire=0204600=0000341msup3s

Se alege w=3ms

d=0012m=12mm

Standardizare dext=25mm dint=17mm

Se calculeaza viteza w=29ms

6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare

Se alege w=20ms

d=00657m=657mm

Standardizare dext=76mm dint=66mm

Se recalculeaza viteza w=198ms

44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare

Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul

unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza

debitul

Pagina 33 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT

montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA

Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic

astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit

Reglare compozitiei si debitului de reflux

Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza

prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie

de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul

de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand

constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei

distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux

ramanand constant

Reglarea nivelului lichidului din blaz

Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin

intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care

comanda ventilul situat inainte de refierbator

Reglarea concentratiei de blaz

Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in

comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra

echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in

coloana

Pagina 34 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

CAPITOLUL 5

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA

51 Bilantul termic al schimbatorului

G2T2rdquo

G1=W=11534 kmolh

G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm

t1rdquo=40ordmC

G2t2rsquo

G2-debitul fluidului de racire

t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC

Calculul debitului de apa de racire

Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula

prin tevi

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)

Q-fluxul termic w

C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd

Temperatura medie a amestecului este

t1rsquo+t1rdquo 1018+40

tm= = =709ordmC

2 2

Temperatura medie a apei

28+38

tm= =33ordmC

2

Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol

W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs

Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd

G1C1(t1rsquo-t1rdquo)

G2= =1295137kgh=359kgs

C2(t2rdquo-t2rsquo)

Pagina 35 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)

Calculul preliminar al fortei motrice

Dtrsquo-Dtrdquo

Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo

Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo

ln

Dtrdquo

52 Predimensionarea schimbatorului de caldura

Q=KA Dtm

K=coeficientul total de transfer de caldura

A=aria suprafetei de transfer termic

Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta

Q 15033323

A= = =969msup2

K Dtm 500middot31

Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane

A=905 L=4000mm De=99mm

n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm

53 Verificarea ariei de transfer termic

a)Alegerea ecuatiei de transfer termic

Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de

caldura

-pentru fluidul ce circula prin tevi

W1 d φ1 4G1

Re= W1=

η1 3600 φ1 π dsup2m

Re1018ordmC=1186129

Re40ordmC=674144

-pentru fluidul ce circula printre tevi

w2 d φ2 4G2 d

Re= =

η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2

Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606

Pagina 36 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim

turbulent)

Criteriul Reynolds

4G1

Re= Re709ordmC=935752

3600πn d η1

Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32

08 04

Nn=0023RemiddotPr

Cp η

Pr=

λ

Cpam709ordmC=415399Jkggrd

ndash4

ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s

λam709ordmC=06702wmgrd

Pr=259

Nn=5057

Nn λ

α1= =10044wmsup2grd

d

c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi

Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)

06 03 η 014

Nn=Cre Pr

Ηp

-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma

06

C=116 d echin Dn-nsup2dsup2

dechin= =0057

Dn+nmiddotd

C=0209

Pagina 37 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4 G2d

Re= =7511914

3600π(Dsup2-ndsup2)η2

ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots

λh2o33ordmC=066wmgrd

Pr=496 -014

Nn=14336(ηp)

Nn λ2 -014

α2= =24899(ηp)

d

d)Calculul coeficientului total de transfer termic

Se utilizeaza ecuatia VIII9

1

K=

1 δp 1 1

+ +sum +

α1 λp i=1 αci α2

α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd

δ-grosimea peretelui tevii m

λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd

αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam

Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este

r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1

Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua

fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua

fete ale peretelui (tevii) tp1tp2

tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din

egalitatile

tp1 fluxului termic unitar prin cele trei

straturi

Tp2 tm2

Pagina 38 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)

tp1=293+095tp2

-014 -33

k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)

Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari

Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)

Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC

ηp=000118cp

1

K= =57315wmsup2grd

-5 1

+000055+43middot 10 +

10044 6399043

e)Calculul fortei motrice

Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se

recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)

DTmrsquo=FDtm

F-factor de corectie(Flt1)

In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)

t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo

P= =0156 R= =618

t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo

-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie

F=095

Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC

f)Determinarea suprafetei de transfer termic

Q

A= = 89msup2

KmiddotDtrsquom

Amc=89msup2ltAdisp=969msup2

Schimbatorul are o rezerva de 88

Calculul mecanic sumar si hidrodinamic

a)Calculul mecanic sumar

Pagina 39 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Dimensionarea stuturilor

G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv

d=

πw

G1trdquo1(2)

G2t2rdquo

(1)Stut de intrare amestec

G1=w=210841kgh=05856kgs

1 ω1 ω2

= +

φam φ1 φ2

1 0025 0974

La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3

φam 71693 95935

La 40ordmC φam=98754kgmsup3

05856

G1= =0000614msup3s(1018ordmC)

95225

05856

G1= =0000592msup3s(40ordmC)

98754

W=3ms

4middot0000614

d1= = 0016m

314middot3

Standardizare dext=25mm dint=16mm

Viteza recalculata w=305ms

(2)Stut de iesire amestec

d2= 4middot0000592

Pagina 40 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

314middot3 =00158m

Standardizare dext=25mm dint =16mm

Viteza recalculata w=294ms

(3) Stut de intrare apa

G2= 1295137kgh=359kgs

359

G2= =0003604msup3s (28ordmC)

99607

359

G2= =000361msup3s(38ordmC)

99419

d3= 4middot0003604 =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=301ms

Stut de iesire apa

4middot000361

D4= =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=302ms

Stut de aerisire

dext=32mm dint=25mm

Greutatea schimbatorului in functionare

Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace

Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi

Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg

4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3

Pagina 41 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Vcapace= = = = 001413msup3

3 6 6

Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg

πdsup2 intmiddotL

Vteava=πRsup2L= =000362msup3

4

Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg

V=Vmanta-Vtevi=01919msup3

Mapa=1413+72596+19191=27863kg

Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori

Mstut=10kg

Mcapace=Vmiddotφotel=911kg

dextmantasup3-dintmantasup3

V=34π =000116msup3

8

Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg

Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3

Mpereti despartitori=3kg

Mtevi =14197kg

V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3

Mplaci tubulare =2862kg

Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3

Mmetal=31259kg

G=mapa+mmetal=59122kg

G=59122middot981=579KN

Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600

B=255C=450K=25L2=625)

Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)

Caderea de presiune prin frecare(Dpf)

Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ

Pagina 42 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

D-debitul de distilat

Xfractia morala a componentului molatil

ΜD

XD=ωDmdashmdash

Mi

ωd=fractia masica(kmolkg amestec)

XD=066middot (XDmiddot46+18-18XD)

macrmacrmacrmacrmacr46macrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacr

XD=0431

GmD=1800+10middotn=1800+10middot2=1820kgzi=7583kgh

_

MD=0431middot46+(1-0431)middot18=30068KGKmol

GmD 7583 ndash4

D=mdashmdashmdash= mdashmdashmdashmdash=252Kmolh=7middot10 Kmols

ndash 30068

MD

ΩF=005+0001n

ΩF- se numeste raport masic

ΩF=005+0001middot2=0052Kg alcoolKmol

ndash

ΩF MF

XF= mdashmdashmdash∙mdashmdashmdash

1+ΩF Mi

XF=0019

ndash

MF=XF∙M ETOH+(1+XF)∙MH2O

Pagina 7 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

ndash

MF= 0019∙46+(1-0019)∙18=18532kgKmol

F=D+W

FXF=DXD+WXW

F=2519+W

Fmiddot0019=2519middot0431+Wmiddot001

ndash4

F=117849Kmolh=327middot10 Kmols

ndash3

W=11533Kmolh=3203∙10 Kmols

ndash

Mw=Xw∙METOH+(1-Xw)∙MH2O

ndash

Mw=001∙46+(1-001)∙18=1828KgKmol

ndash

Gmw=Mw∙W=1828∙11533=2108232Kgh

ndash

Gmw=MF∙F

GmF=18532∙117849=2183972Kgh

42 Determinarea numarului de talere reale

421 Calculul reflexsului minim si a numarului minim de talere

Dimensionarea tehnologica a coloanelor de rectificare consta in determinarea

prin calcul a diametrului coloanei si a numarului de talere reale

Aceste marimi depind atat de conditiile de operare impuse( debit de alimentare

distilat reziduri compozitia fiecarei faze) determinate cu ecuatiile de bilant de materiale cat

si de intensitatea transferului de masa

Pagina 8 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reflexul coloanelor de rectificare

Reflexul minim pentru amestecuri binare se determina cu relatia

Lmin XDndashyF

mdashmdashmdashmdash = mdashmdashmdashmdash

Lmin+1 XDndashXF

Lmin 0431-017

mdashmdashmdashmdash = mdashmdashmdashmdashmdash = 0633

Lmin+1 0431-0019

Lmin=1967KmoliKmolD

Lmin este refluxul minim

VF este fractia molara a componentului nolatil in faza de vapori corespunzatoare

compozitiei XF

Atunci cand coloana opereaza la reflux total numarul de talere este minim

Determinarea numarului de talere minim teoretice este prezentat in fig IV1

Numarul minim de talere teoretice este 2

Calculul reflexului optim

Reflexul optim al unei coloane de rectificare se poate calcula cu relatia urmatoare

Loptim Nmin

mdashmdashmdash ndash1= 0192

Lmin Lmin

Lmin- reflexul minim KmolKmoli distilat

Nmin- numarul minim de talere teoretice

Pagina 9 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Loptim Nmin

mdashmdashmdash = 1+0192 mdashmdashmdash

Lmin Lmin

Loptim 2

mdashmdashmdash =1+0192

1967 1967

L=Loptim=2347 KmolKmol distilat

Determinarea grafica si analitica a numarului de talere teoretice

Pentru determinarea grafica a numarului de talere se foloseste metoda McCalu ndash

Thiele Numarul de talere teoretice este egal cu numarul treptelor liniei trasate intre curba de

echilibru a sistemului si cele doua linii de operare ale caror ecuatii sunt

L

-dreapta de concentrare Y-XD= (X-XD)

L+1

L+F

-dreapta de epuizare Y-Xw = (X-XD)

L+1

Pe diagrama de echilibru din figura IV2 se traseaza dreptele de concentrare si

epuizare care trec prin punctele de coordonate (XDXD) si (Xw Xw) si se intersecteaza pe

verticala in punctul X=XF Verticala din XF corespunde stari termice a alimentarii q=1

Ordonata punctului de intersectie se poate determina trasand pe curba de echilibru

dreapta de concentrare avand ordonata la origine data de relatia

XD

Yo =

L+1

0431

Yo= = 0128

2347 +1

Pagina 10 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

NNT=3

Determinarea NTT prin metoda analitica

L L

Xn-1 yn

Xn Yn+1

L este debitul de lichid descendent

V este debitul de vapori ascedent

Compozitia lichidului care paraseste un teler n se noteaza cu Xn iar pentru vapori cu

Yn

Intre Yn si Xn (daca este talerul teoretic) exista o relatie de echilibru relatia Fenske

α x

Y=

1+(α-1)x

α este volatilitatea relativa

P1

α=

P2

P1P2 sunt presiunile de vapori ale componentilor puri (1- ETOH 2- H2O)

Y 1-X

α=

X 1-Y

X

Y

-

f

u

0 001

9

0721 009

6

0123 016

6

023

3

032

7

039

6

05079 057

3

06763 07472 0894

Pagina 11 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

n

c

t

i

i

l

e

m

o

l

a

r

e

a

l

e

a

l

c

o

o

l

u

l

u

i

α

gt

Pagina 12 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

1

X

Y 0 017 03891 043

7

047 050

8

054

4

058

2

061

2

0656 068

4

07385 07815 0894

α _ 10

57

819 727 628 520 391 286 240 1

85

16

1

13

5

121 1

αc=8676

Pentru calculul analitic se porneste cu o relatie de echilibru

αxi

φi =

1+(α- 1)Xi

intre compozitia vaporilor ce intra pe talerul n si lichidul ce paraseste talerul n exista

urmatoarea relatie de operare

L XD

Yn+1= Xn +

L+1 L+1

Vaporii care ies pe la varful coloanei si au compozitia φ1 sunt condesati total ceea ce

inseamna ca lichidul ce iese din condensator au aceeasi compozitie Se repeta calculul pana

cand XnleXF

Y1=XD=0431

X1=080 XnleXF 08gt0019

Y2=0184

X2=0025 XnleXF 0025gt0019

Y3=0145

X3=0019 XnleXF 0019=0019

X4=0018

Y4=0141

XnleXF 0018lt0019 NTT=3

424 Calculul diametrului coloanei si calculul hidrodinamic al talerului

Pagina 13 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Calculul debitelor de lichid si de vapori din zona de concentrare si epuizare

Cunoscand presiunea la varful coloanei (pF) presiunea orientativa in alimentare

(pF)si in reziduri(pW) se determina tD tFsi tW

Bi

Ai-

P=sumXiPi=sumXi∙10 t+Ci

PF=790mmHg

BETOH BH2O

AETOH AH2O-

PF=XF∙10 t+CETOH +(1-XF)∙10 t+CH2O

Tf=10044ordmC

PD=760mmHg

1 Yi

=sum XD=YD=0431

PD Pi

1 YD (1-YD)

= +

PD AETOH BETOH AH2O BH2O

10 10

t+CETOH t+CH2O

1 0431 0569

= +

760 804494 15543 796681 166821

10 10

t+22265 t+228

tD= 925ordmC

PW=820mmHg

BETOH BH2O

AETOHndash AH2Ondash

t+CETOH t+CH2O

Pagina 14 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Pw=Xwmiddot10 +(1ndashXw)∙10

15543 16682

804494ndash 796681ndash

t+22265 t+228

820=001∙10 + 099∙10

tw=101ordmC

Temperaturile medii in zona de concentrare si epuizare sunt

tD+tF

tc=

2

925+10044

tc= =9647ordmC

2

tf+tw

te=

2

10044+1018

te= =10112ordmC

2

Pentru zona de concentrare

Debitul de lichid

Lc=LmiddotD

Lc=2347middot2519= 5912Kmolh=00016Kmols

Debitul de vapori

Vc=(L+1)middotD

Vc=(2347+1)middot2519=8912Kmolh=000234Kmols

_

Mc=METOHmiddotXc+M2(1ndashX2)

XD+XF

Xc=

2

0431+0019

Xc= =0225kgKmol

2

Pagina 15 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

_

Mc=46middot0225+18middot0775=243KgKmol

Debitul masic de lichid

_

Gm liq=MmiddotLc=243middot000164=00398kgKmol

Debitul masic de vapori

_

Gm vap=McmiddotVc=243middot000234=005686kgs

Gm

Gv=

φ

φ=densitatea amestecului

Pentru faza lichida

1 ωі ( 1-ωі)

= +

φam φ1 φ2

φ1φ2mdashdensitatea etanolului respectiv a apei

ωі- fractia masica

Xc Mi 0225middot46

ωc= _ = =0425

Mc 243

Xe Mi

ωe= _

Me

1 0425 0575

= + = 000118

φc 72362 96377

φc=84745 kgmsup3

Pentru vapori _

To P M To P

φam= φo middot = middot middot

T Po 224 T Po

Pagina 16 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

PF+PD

Pc=

2

750+760

Pc= =775mmHg

2

Tc=To+Tc

Tc=273+9647=36947K

_

M=YcMETOH+(1-Yc)MH2O

αXc

Yc=

1+(α-1)Xc

86760225

Yc= =0715

1+(8676-1)0225

_

Mc=3802 KgKmol

3802 273 775

φc= = 1278Kgmsup3

224 36947 760

Pentru zona de epuizare

Le=Lc+F

Le=5912 +117849= 123761Kmolh=00343Kmolh

Ve=Vc=8431Kmolh=000234Kmols

_

Me=METOHmiddotXe+MH2O(1-Xe)

XF+Xw 0019+001

Xe= = =00145

2

_

Me=46middot00145+18middot0986=18392KgKmol

Pagina 17 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

_

Gm liq=Memiddot Le=18392middot00343=063084Kgs

_

Gm vap=MemiddotVe=18392middot000234=004303Kgs

1 ωe (1-ωe)

= +

φe φETOH φH2O

Xe Mi 0014546

ωe= _ = =0036

Me 18392

1 0036 0964

= + = 000105

φe 71781 95993

φe=94841kgmsup3

PF+Pw

Pe = Me=21164KgKmol

2

790+820

Pe = =805mmHg

2

Te=273+10112=37412

21164 273 805

φe= =0730Kgmsup3

224 37412 760

Zona de concentrare Zona de epuizare

liq vapori liq vapori

LV(Kmolh) 5912 8431 123761 8431

LV(Kmols) 000164 000234 00343 000234

Gm(kgs) 00398 008896 063084 004952

Gv(msup3s) 0000046 00696 000066 00678

Pagina 18 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Zona de concentrare

Determinarea diametrului coloanei

In vederea dimensionarii talerului este necesar sa se calculeze diametrul coloanei

Pentru o distanta intre talere H=03m din figura (III6) pentru valoarea raportului

φg 1278 -3

= = 000150=15middot10 viteza in coloane cu talere W=079ms

φe 84745

Pentru talere perforate viteza de lucru va fi

W=80-90 W max

Wmax=079135=10665ms

85

Wlucru= 10665=0906ms

100

Diametrul coloanei va fi

425056

dc= 46v = =0312m

πw 31418363600

Se standardizeazadc=03m

Recalculam viteza

46v

W= =0985ms

Π dcsup2

b)Calculul suprafetei efective a talerului

Suprafata ocupata de un deversor se calculeaza cu relatia

dcsup2 πα

Sd= ( -sin )

180

unde α este unghiul la centru corespunzator coardei deversorului

α b

=arcsin

dc

b este lungimea progului de deversare

b=(06divide08)dc

Se alege b=06middotdc =06middot03=018

Pagina 19 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

α = arcsin 018 =arcsin 06harrα=7374degC

03sup2 314middot7374

Sd= ( ndashsin 7374)=000367msup2

180

Suprafata efectiva a talerului va fi

_

Vdcsup2 314∙03sup2

St=Ac-25d= ndash25d = ndash 2∙000367=006331msup2

2 4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului Viteza gazului in orificiile

talerului trebuie sa fii mai mare decat viteza critica la care lichidul curge prin perforatii

Viteza minima a gazului

Wmin=067 g middot φe he

sect φg

g-acceleratia gravitationala ms

sect-coeficient de rezistenta

φgφe- densitatea lichidului respectiv gazului kgmsup3

he- inaltimea suspensiei pe talerm

h1

he= hp +

13k

hp- este inaltimea pragului de deversare m

k-raportul dintre densitatea spumei si lichidului(k=05)

ndash3 L ⅔

h1=C1middotC2middot10

b

C1-coeficientul ce depinde de forma placii deversoare (C1=28divide38 pentru placa

plana)

C2- coeficient adimensional determinat din figura III7

L-debitul de lichid care trece pe taler msup3 h

Pagina 20 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

L 01656

= =1204

25 25

b 018 din figura III7 se alege C2=101

b

=06

dc

-3 01656 ⅔ ndash3

h1=25middot101middot10 =26 ∙10 m

018

ndash3

ndash2 26∙10

he= 25middot10 + =0029 m

13∙05

ndash2

(k=05hp=25∙10 m)

Viteza minima in orificii va fi

Wmin=067 981 ∙ 84745 ∙0029 =682ms

182 1278

(sect=182)

Viteza gazului in orificiile talerului

100A

Wo=W

Stmiddotφ

St - suprafata activa a talerului msup2

φ- sectiunea libera a orificiilor talerului ()

W- viteza gazului in coloana ms

πdosup2

φ= 100 _

2radic3 tsup2

t=pasul dintre doua orificii

t=(25divide5)do

t=3middot2=6mm=6middot10ˉ sup3m

Pagina 21 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

100π(210ˉ sup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3(6middot10ˉsup3)sup2

314middot03sup2

Wo=0985 100 4 =1091ms

006331middot1007

Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler

he= hus+hσ+hst

ht-caderea totala de presiunem

hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm

hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim

hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm

sectwosup2φg 1821091sup2middot1278

hus= = =0016m

2gφe 2middot981middot84745

hσ= 4σe

138doφeg

σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm

hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m

138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981

hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m

ht=0016+000864+001885=004349m

Hge(18divide2)ht

H-distanta dintre talere

03gt0000769 adevarat

B zona de epuizare

determinarea diametrului coloanei

φg 0730 ndash4

= =0000769=769middot10

φe 94841

H= 03m

Pagina 22 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms

Viteza de lucru

85

Wlucru= (095135)=109ms

100

424408

dc= =028m

3143600109

Se standardizeaza dc=03m

Se calculeaza viteza w=0959ms

dcsup2 314α

Sd= ( ndashsinα)

8 180

α = b

dc

b=06dc=0603=018m

b 018 α

= =06 = arcsin06 α=7374ordm

dc 03 2

032 314middot7374

Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2

180

314∙03sup2

St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2

4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului

g φe

Wmin=067 middot middothe

sect φg

h1

he=hp+

13k

L 2376

Pentru = =172848

Pagina 23 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

25 25

b 018 C2=125

b

=06

dc

1921middot10ˉsup3

he=25middot10ˉsup2 + =0034m

13middot05

L ⅔ 2376 ⅔

h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m

b 018

981 94841

Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms

182 0730

t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m

100314 (210ˉsup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2

πmiddot03sup2

wo=0959middot 100 middot 4

006331middot1007

wo=1062ms

Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler

Ht=hus+hσ+hst

sectWosup2φ 18210620730

hus= = =0000758m

2gφe 298194841

4σe 4579710ˉsup3

hσ = = = 000903m

138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981

hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m

Pagina 24 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

ht=005207m

Hge(18divide2)ht

03gt0093 conditia se verifica

Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa

Zone de concentrare

a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia

XII57

05 072 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga

Ga= criteriul lui Galilui

Re=criteriul lui Reynolds

Sh= criteriul lui Sherwood

Sc= criteriul lui Schmidt

Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de

Gilliland(XII9) 23

ndash7 T 1 1

DA-B= 43 middot10 +

113 113 sup2 MA MB

P VA +VB

DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s

Tmdashtemperatura absoluta k

Pmdashpresiunea absoluta totala atm

Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)

MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor

VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol

VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol

23

ndash7 36946 1 1 ndash7

DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s

1019 194⅓ +638⅓ 18 46

Pagina 25 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

tc=9647ordmC Tc=36947k

Pc=775mmHg Pc=1019 atm

η

Sc=

φD

η=vascozitatea amestecului da P

φ=densitatea amestecului kgmsup3

ndash5

117middot10

Sc= =0478

ndash7

19121∙10∙1278

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4∙6v 4middot25056

W= = = 098ms

3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2

wmiddothstmiddotφ 0980018851278

Re= = =201782

ndash5

η 11710

ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5

Ga= = ndash5 =783middot10

η sup2 117middot10 sup2

05 072 024 05 072 5 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688

Coeficientul kg rezulta ndash7

ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600

Kg= = = 1084133mh

Hst 001885

Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se

utilizeaza relatia

Kmol 1 273 m 1 273

Pagina 26 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

= middot middot = middot

1084133=35761kmolmsup2hDy

msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia

XII59

05 11 024middotμ-1

Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga

hst

Γ= este un simplex geometric

hs

Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13

ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7

D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s

⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓

η VAndash Vo 116910 638 - 8

ηmdashvascozitatea P

Vomdashconstanta caracteristica a lichidului

ndash5

η 116910

Sc= = ndash5 = 01107

φD 124510∙84745

We∙hst∙φe 6e

Re= We=

ηe 3600St

ndash4

726510 00188584745

Re= ndash5 =99245

1169∙10

01656 ndash4

We= = 7265∙10 ms

Pagina 27 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

3600 ∙006331

g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2

Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm

ηsup2 1169middot10

05 11 024 -1 05 11 024 -1

Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386

Coeficientul ke ndash7

ShmiddotD 20540386middot1245middot10

Ke= = =4885mh

hst 001885

Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84

Kmol φв m

=

msup2middothDx Mв h

Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol

φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3

Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx

B Zona de epuizare

Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz

Coeficientul de difuziune este

ndash7 Tsup3sup2 1 1

DAB=4310 +

P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB

ndash7 ndash7

DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s

1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46

te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm

ndash5

Pagina 28 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η 12110

Sc= = ndash7 =088

φD 07301874510

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4Gv 4middot24408

W= = =0959ms

3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2

095middot003546middot0730

Re= ndash5 =203235

121middot10

981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5

Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10

121middot10

Sh=480082

Sh∙D

Kg= =9136179mh

Hst

1 273

Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy

224 37412

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid

ndash7 T ndash7

D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s

η(VA⅓ndash Vo⅓)

Ge

We= =001042ms

3600St

We hst φ

Re= =8612215

Pagina 29 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η

Ga=2376310sup1sup2

Sh=1597218683

micro= hst =0681

ht

Sh D

ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx

hst

Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49

1

kg=

m

kg + ke

m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)

dy α

m= = mc =1166 me=7025

dx (1+(α-1)x)sup2

c 1

kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy

1 1166

+

35761 170368837

e 1

kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx

1 7025

+

29762 3029445957

Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale

La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se

determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se

calculeaza cu relatia XIV39

Pagina 30 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Kg St

__ __

AB=BCmiddot Gv

Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este

prezentata in figura IV2

__ __

AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare

__ __

AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare

__ __

X=035 AB=44 BC=03

__ __

X=038 AB=42 BC=028

__ __

X=03 AB=47 BC=032

__ __

X=02 AB=51 BC=034

__ __

X=01 AB=49 BC=033

__ ___

X=05 AB=27 BC=018

__ ___

X=001 AB=17 BC=018

Din figura N2 se obtine

NTR=5

Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare

Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de

Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru

vapori

Π dsup2 stut

Gv=wmiddotA=w

Pagina 31 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4

46v

d=

πw

1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms

400696

d= =0066m=66mm

31420

Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms

2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms

Gv=LxD=234700007=0001642kmols

(GmMc) 0001642243

Gv= = =0000047msup3s

φ 84745

d=00044m=44mm

Standardizarea dext=25mm dint=9mm

Se recalculeaza vitezaw=073ms

3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid

F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg

1 ω1 (1-ω1) __

= + ω1=XFMMF

φam φ 1 φ2

φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s

Se alege w=3ms

d=00164m=164mm

Standardizarea dext =25mm dint=16mm

Se recalculeaza viteza w=318ms

4 Stutul de evacuare rapida

V coloana=Vcil+Vsfera

Consideramcoloana plina cu apa

Pagina 32 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute

Volumul de lichid

Debitul de golire=

Timp de golire

Π dsup3 314middot03sup3

V sfera = = =0014msup3

6 6

Vcilindru=Hcilindru πdsup24

Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He

Hc=2H+r =2middot03+015=075m

He=3H+r =3middot03+015=105m

Ht=(5-1)middot03+075+105=3m

Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m

Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3

4

Vcoloana=019+0014=0204msup3

Debitul de golire=0204600=0000341msup3s

Se alege w=3ms

d=0012m=12mm

Standardizare dext=25mm dint=17mm

Se calculeaza viteza w=29ms

6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare

Se alege w=20ms

d=00657m=657mm

Standardizare dext=76mm dint=66mm

Se recalculeaza viteza w=198ms

44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare

Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul

unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza

debitul

Pagina 33 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT

montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA

Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic

astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit

Reglare compozitiei si debitului de reflux

Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza

prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie

de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul

de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand

constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei

distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux

ramanand constant

Reglarea nivelului lichidului din blaz

Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin

intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care

comanda ventilul situat inainte de refierbator

Reglarea concentratiei de blaz

Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in

comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra

echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in

coloana

Pagina 34 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

CAPITOLUL 5

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA

51 Bilantul termic al schimbatorului

G2T2rdquo

G1=W=11534 kmolh

G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm

t1rdquo=40ordmC

G2t2rsquo

G2-debitul fluidului de racire

t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC

Calculul debitului de apa de racire

Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula

prin tevi

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)

Q-fluxul termic w

C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd

Temperatura medie a amestecului este

t1rsquo+t1rdquo 1018+40

tm= = =709ordmC

2 2

Temperatura medie a apei

28+38

tm= =33ordmC

2

Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol

W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs

Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd

G1C1(t1rsquo-t1rdquo)

G2= =1295137kgh=359kgs

C2(t2rdquo-t2rsquo)

Pagina 35 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)

Calculul preliminar al fortei motrice

Dtrsquo-Dtrdquo

Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo

Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo

ln

Dtrdquo

52 Predimensionarea schimbatorului de caldura

Q=KA Dtm

K=coeficientul total de transfer de caldura

A=aria suprafetei de transfer termic

Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta

Q 15033323

A= = =969msup2

K Dtm 500middot31

Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane

A=905 L=4000mm De=99mm

n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm

53 Verificarea ariei de transfer termic

a)Alegerea ecuatiei de transfer termic

Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de

caldura

-pentru fluidul ce circula prin tevi

W1 d φ1 4G1

Re= W1=

η1 3600 φ1 π dsup2m

Re1018ordmC=1186129

Re40ordmC=674144

-pentru fluidul ce circula printre tevi

w2 d φ2 4G2 d

Re= =

η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2

Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606

Pagina 36 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim

turbulent)

Criteriul Reynolds

4G1

Re= Re709ordmC=935752

3600πn d η1

Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32

08 04

Nn=0023RemiddotPr

Cp η

Pr=

λ

Cpam709ordmC=415399Jkggrd

ndash4

ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s

λam709ordmC=06702wmgrd

Pr=259

Nn=5057

Nn λ

α1= =10044wmsup2grd

d

c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi

Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)

06 03 η 014

Nn=Cre Pr

Ηp

-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma

06

C=116 d echin Dn-nsup2dsup2

dechin= =0057

Dn+nmiddotd

C=0209

Pagina 37 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4 G2d

Re= =7511914

3600π(Dsup2-ndsup2)η2

ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots

λh2o33ordmC=066wmgrd

Pr=496 -014

Nn=14336(ηp)

Nn λ2 -014

α2= =24899(ηp)

d

d)Calculul coeficientului total de transfer termic

Se utilizeaza ecuatia VIII9

1

K=

1 δp 1 1

+ +sum +

α1 λp i=1 αci α2

α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd

δ-grosimea peretelui tevii m

λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd

αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam

Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este

r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1

Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua

fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua

fete ale peretelui (tevii) tp1tp2

tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din

egalitatile

tp1 fluxului termic unitar prin cele trei

straturi

Tp2 tm2

Pagina 38 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)

tp1=293+095tp2

-014 -33

k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)

Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari

Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)

Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC

ηp=000118cp

1

K= =57315wmsup2grd

-5 1

+000055+43middot 10 +

10044 6399043

e)Calculul fortei motrice

Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se

recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)

DTmrsquo=FDtm

F-factor de corectie(Flt1)

In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)

t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo

P= =0156 R= =618

t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo

-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie

F=095

Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC

f)Determinarea suprafetei de transfer termic

Q

A= = 89msup2

KmiddotDtrsquom

Amc=89msup2ltAdisp=969msup2

Schimbatorul are o rezerva de 88

Calculul mecanic sumar si hidrodinamic

a)Calculul mecanic sumar

Pagina 39 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Dimensionarea stuturilor

G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv

d=

πw

G1trdquo1(2)

G2t2rdquo

(1)Stut de intrare amestec

G1=w=210841kgh=05856kgs

1 ω1 ω2

= +

φam φ1 φ2

1 0025 0974

La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3

φam 71693 95935

La 40ordmC φam=98754kgmsup3

05856

G1= =0000614msup3s(1018ordmC)

95225

05856

G1= =0000592msup3s(40ordmC)

98754

W=3ms

4middot0000614

d1= = 0016m

314middot3

Standardizare dext=25mm dint=16mm

Viteza recalculata w=305ms

(2)Stut de iesire amestec

d2= 4middot0000592

Pagina 40 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

314middot3 =00158m

Standardizare dext=25mm dint =16mm

Viteza recalculata w=294ms

(3) Stut de intrare apa

G2= 1295137kgh=359kgs

359

G2= =0003604msup3s (28ordmC)

99607

359

G2= =000361msup3s(38ordmC)

99419

d3= 4middot0003604 =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=301ms

Stut de iesire apa

4middot000361

D4= =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=302ms

Stut de aerisire

dext=32mm dint=25mm

Greutatea schimbatorului in functionare

Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace

Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi

Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg

4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3

Pagina 41 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Vcapace= = = = 001413msup3

3 6 6

Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg

πdsup2 intmiddotL

Vteava=πRsup2L= =000362msup3

4

Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg

V=Vmanta-Vtevi=01919msup3

Mapa=1413+72596+19191=27863kg

Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori

Mstut=10kg

Mcapace=Vmiddotφotel=911kg

dextmantasup3-dintmantasup3

V=34π =000116msup3

8

Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg

Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3

Mpereti despartitori=3kg

Mtevi =14197kg

V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3

Mplaci tubulare =2862kg

Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3

Mmetal=31259kg

G=mapa+mmetal=59122kg

G=59122middot981=579KN

Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600

B=255C=450K=25L2=625)

Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)

Caderea de presiune prin frecare(Dpf)

Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ

Pagina 42 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

ndash

MF= 0019∙46+(1-0019)∙18=18532kgKmol

F=D+W

FXF=DXD+WXW

F=2519+W

Fmiddot0019=2519middot0431+Wmiddot001

ndash4

F=117849Kmolh=327middot10 Kmols

ndash3

W=11533Kmolh=3203∙10 Kmols

ndash

Mw=Xw∙METOH+(1-Xw)∙MH2O

ndash

Mw=001∙46+(1-001)∙18=1828KgKmol

ndash

Gmw=Mw∙W=1828∙11533=2108232Kgh

ndash

Gmw=MF∙F

GmF=18532∙117849=2183972Kgh

42 Determinarea numarului de talere reale

421 Calculul reflexsului minim si a numarului minim de talere

Dimensionarea tehnologica a coloanelor de rectificare consta in determinarea

prin calcul a diametrului coloanei si a numarului de talere reale

Aceste marimi depind atat de conditiile de operare impuse( debit de alimentare

distilat reziduri compozitia fiecarei faze) determinate cu ecuatiile de bilant de materiale cat

si de intensitatea transferului de masa

Pagina 8 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reflexul coloanelor de rectificare

Reflexul minim pentru amestecuri binare se determina cu relatia

Lmin XDndashyF

mdashmdashmdashmdash = mdashmdashmdashmdash

Lmin+1 XDndashXF

Lmin 0431-017

mdashmdashmdashmdash = mdashmdashmdashmdashmdash = 0633

Lmin+1 0431-0019

Lmin=1967KmoliKmolD

Lmin este refluxul minim

VF este fractia molara a componentului nolatil in faza de vapori corespunzatoare

compozitiei XF

Atunci cand coloana opereaza la reflux total numarul de talere este minim

Determinarea numarului de talere minim teoretice este prezentat in fig IV1

Numarul minim de talere teoretice este 2

Calculul reflexului optim

Reflexul optim al unei coloane de rectificare se poate calcula cu relatia urmatoare

Loptim Nmin

mdashmdashmdash ndash1= 0192

Lmin Lmin

Lmin- reflexul minim KmolKmoli distilat

Nmin- numarul minim de talere teoretice

Pagina 9 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Loptim Nmin

mdashmdashmdash = 1+0192 mdashmdashmdash

Lmin Lmin

Loptim 2

mdashmdashmdash =1+0192

1967 1967

L=Loptim=2347 KmolKmol distilat

Determinarea grafica si analitica a numarului de talere teoretice

Pentru determinarea grafica a numarului de talere se foloseste metoda McCalu ndash

Thiele Numarul de talere teoretice este egal cu numarul treptelor liniei trasate intre curba de

echilibru a sistemului si cele doua linii de operare ale caror ecuatii sunt

L

-dreapta de concentrare Y-XD= (X-XD)

L+1

L+F

-dreapta de epuizare Y-Xw = (X-XD)

L+1

Pe diagrama de echilibru din figura IV2 se traseaza dreptele de concentrare si

epuizare care trec prin punctele de coordonate (XDXD) si (Xw Xw) si se intersecteaza pe

verticala in punctul X=XF Verticala din XF corespunde stari termice a alimentarii q=1

Ordonata punctului de intersectie se poate determina trasand pe curba de echilibru

dreapta de concentrare avand ordonata la origine data de relatia

XD

Yo =

L+1

0431

Yo= = 0128

2347 +1

Pagina 10 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

NNT=3

Determinarea NTT prin metoda analitica

L L

Xn-1 yn

Xn Yn+1

L este debitul de lichid descendent

V este debitul de vapori ascedent

Compozitia lichidului care paraseste un teler n se noteaza cu Xn iar pentru vapori cu

Yn

Intre Yn si Xn (daca este talerul teoretic) exista o relatie de echilibru relatia Fenske

α x

Y=

1+(α-1)x

α este volatilitatea relativa

P1

α=

P2

P1P2 sunt presiunile de vapori ale componentilor puri (1- ETOH 2- H2O)

Y 1-X

α=

X 1-Y

X

Y

-

f

u

0 001

9

0721 009

6

0123 016

6

023

3

032

7

039

6

05079 057

3

06763 07472 0894

Pagina 11 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

n

c

t

i

i

l

e

m

o

l

a

r

e

a

l

e

a

l

c

o

o

l

u

l

u

i

α

gt

Pagina 12 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

1

X

Y 0 017 03891 043

7

047 050

8

054

4

058

2

061

2

0656 068

4

07385 07815 0894

α _ 10

57

819 727 628 520 391 286 240 1

85

16

1

13

5

121 1

αc=8676

Pentru calculul analitic se porneste cu o relatie de echilibru

αxi

φi =

1+(α- 1)Xi

intre compozitia vaporilor ce intra pe talerul n si lichidul ce paraseste talerul n exista

urmatoarea relatie de operare

L XD

Yn+1= Xn +

L+1 L+1

Vaporii care ies pe la varful coloanei si au compozitia φ1 sunt condesati total ceea ce

inseamna ca lichidul ce iese din condensator au aceeasi compozitie Se repeta calculul pana

cand XnleXF

Y1=XD=0431

X1=080 XnleXF 08gt0019

Y2=0184

X2=0025 XnleXF 0025gt0019

Y3=0145

X3=0019 XnleXF 0019=0019

X4=0018

Y4=0141

XnleXF 0018lt0019 NTT=3

424 Calculul diametrului coloanei si calculul hidrodinamic al talerului

Pagina 13 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Calculul debitelor de lichid si de vapori din zona de concentrare si epuizare

Cunoscand presiunea la varful coloanei (pF) presiunea orientativa in alimentare

(pF)si in reziduri(pW) se determina tD tFsi tW

Bi

Ai-

P=sumXiPi=sumXi∙10 t+Ci

PF=790mmHg

BETOH BH2O

AETOH AH2O-

PF=XF∙10 t+CETOH +(1-XF)∙10 t+CH2O

Tf=10044ordmC

PD=760mmHg

1 Yi

=sum XD=YD=0431

PD Pi

1 YD (1-YD)

= +

PD AETOH BETOH AH2O BH2O

10 10

t+CETOH t+CH2O

1 0431 0569

= +

760 804494 15543 796681 166821

10 10

t+22265 t+228

tD= 925ordmC

PW=820mmHg

BETOH BH2O

AETOHndash AH2Ondash

t+CETOH t+CH2O

Pagina 14 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Pw=Xwmiddot10 +(1ndashXw)∙10

15543 16682

804494ndash 796681ndash

t+22265 t+228

820=001∙10 + 099∙10

tw=101ordmC

Temperaturile medii in zona de concentrare si epuizare sunt

tD+tF

tc=

2

925+10044

tc= =9647ordmC

2

tf+tw

te=

2

10044+1018

te= =10112ordmC

2

Pentru zona de concentrare

Debitul de lichid

Lc=LmiddotD

Lc=2347middot2519= 5912Kmolh=00016Kmols

Debitul de vapori

Vc=(L+1)middotD

Vc=(2347+1)middot2519=8912Kmolh=000234Kmols

_

Mc=METOHmiddotXc+M2(1ndashX2)

XD+XF

Xc=

2

0431+0019

Xc= =0225kgKmol

2

Pagina 15 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

_

Mc=46middot0225+18middot0775=243KgKmol

Debitul masic de lichid

_

Gm liq=MmiddotLc=243middot000164=00398kgKmol

Debitul masic de vapori

_

Gm vap=McmiddotVc=243middot000234=005686kgs

Gm

Gv=

φ

φ=densitatea amestecului

Pentru faza lichida

1 ωі ( 1-ωі)

= +

φam φ1 φ2

φ1φ2mdashdensitatea etanolului respectiv a apei

ωі- fractia masica

Xc Mi 0225middot46

ωc= _ = =0425

Mc 243

Xe Mi

ωe= _

Me

1 0425 0575

= + = 000118

φc 72362 96377

φc=84745 kgmsup3

Pentru vapori _

To P M To P

φam= φo middot = middot middot

T Po 224 T Po

Pagina 16 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

PF+PD

Pc=

2

750+760

Pc= =775mmHg

2

Tc=To+Tc

Tc=273+9647=36947K

_

M=YcMETOH+(1-Yc)MH2O

αXc

Yc=

1+(α-1)Xc

86760225

Yc= =0715

1+(8676-1)0225

_

Mc=3802 KgKmol

3802 273 775

φc= = 1278Kgmsup3

224 36947 760

Pentru zona de epuizare

Le=Lc+F

Le=5912 +117849= 123761Kmolh=00343Kmolh

Ve=Vc=8431Kmolh=000234Kmols

_

Me=METOHmiddotXe+MH2O(1-Xe)

XF+Xw 0019+001

Xe= = =00145

2

_

Me=46middot00145+18middot0986=18392KgKmol

Pagina 17 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

_

Gm liq=Memiddot Le=18392middot00343=063084Kgs

_

Gm vap=MemiddotVe=18392middot000234=004303Kgs

1 ωe (1-ωe)

= +

φe φETOH φH2O

Xe Mi 0014546

ωe= _ = =0036

Me 18392

1 0036 0964

= + = 000105

φe 71781 95993

φe=94841kgmsup3

PF+Pw

Pe = Me=21164KgKmol

2

790+820

Pe = =805mmHg

2

Te=273+10112=37412

21164 273 805

φe= =0730Kgmsup3

224 37412 760

Zona de concentrare Zona de epuizare

liq vapori liq vapori

LV(Kmolh) 5912 8431 123761 8431

LV(Kmols) 000164 000234 00343 000234

Gm(kgs) 00398 008896 063084 004952

Gv(msup3s) 0000046 00696 000066 00678

Pagina 18 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Zona de concentrare

Determinarea diametrului coloanei

In vederea dimensionarii talerului este necesar sa se calculeze diametrul coloanei

Pentru o distanta intre talere H=03m din figura (III6) pentru valoarea raportului

φg 1278 -3

= = 000150=15middot10 viteza in coloane cu talere W=079ms

φe 84745

Pentru talere perforate viteza de lucru va fi

W=80-90 W max

Wmax=079135=10665ms

85

Wlucru= 10665=0906ms

100

Diametrul coloanei va fi

425056

dc= 46v = =0312m

πw 31418363600

Se standardizeazadc=03m

Recalculam viteza

46v

W= =0985ms

Π dcsup2

b)Calculul suprafetei efective a talerului

Suprafata ocupata de un deversor se calculeaza cu relatia

dcsup2 πα

Sd= ( -sin )

180

unde α este unghiul la centru corespunzator coardei deversorului

α b

=arcsin

dc

b este lungimea progului de deversare

b=(06divide08)dc

Se alege b=06middotdc =06middot03=018

Pagina 19 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

α = arcsin 018 =arcsin 06harrα=7374degC

03sup2 314middot7374

Sd= ( ndashsin 7374)=000367msup2

180

Suprafata efectiva a talerului va fi

_

Vdcsup2 314∙03sup2

St=Ac-25d= ndash25d = ndash 2∙000367=006331msup2

2 4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului Viteza gazului in orificiile

talerului trebuie sa fii mai mare decat viteza critica la care lichidul curge prin perforatii

Viteza minima a gazului

Wmin=067 g middot φe he

sect φg

g-acceleratia gravitationala ms

sect-coeficient de rezistenta

φgφe- densitatea lichidului respectiv gazului kgmsup3

he- inaltimea suspensiei pe talerm

h1

he= hp +

13k

hp- este inaltimea pragului de deversare m

k-raportul dintre densitatea spumei si lichidului(k=05)

ndash3 L ⅔

h1=C1middotC2middot10

b

C1-coeficientul ce depinde de forma placii deversoare (C1=28divide38 pentru placa

plana)

C2- coeficient adimensional determinat din figura III7

L-debitul de lichid care trece pe taler msup3 h

Pagina 20 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

L 01656

= =1204

25 25

b 018 din figura III7 se alege C2=101

b

=06

dc

-3 01656 ⅔ ndash3

h1=25middot101middot10 =26 ∙10 m

018

ndash3

ndash2 26∙10

he= 25middot10 + =0029 m

13∙05

ndash2

(k=05hp=25∙10 m)

Viteza minima in orificii va fi

Wmin=067 981 ∙ 84745 ∙0029 =682ms

182 1278

(sect=182)

Viteza gazului in orificiile talerului

100A

Wo=W

Stmiddotφ

St - suprafata activa a talerului msup2

φ- sectiunea libera a orificiilor talerului ()

W- viteza gazului in coloana ms

πdosup2

φ= 100 _

2radic3 tsup2

t=pasul dintre doua orificii

t=(25divide5)do

t=3middot2=6mm=6middot10ˉ sup3m

Pagina 21 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

100π(210ˉ sup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3(6middot10ˉsup3)sup2

314middot03sup2

Wo=0985 100 4 =1091ms

006331middot1007

Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler

he= hus+hσ+hst

ht-caderea totala de presiunem

hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm

hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim

hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm

sectwosup2φg 1821091sup2middot1278

hus= = =0016m

2gφe 2middot981middot84745

hσ= 4σe

138doφeg

σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm

hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m

138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981

hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m

ht=0016+000864+001885=004349m

Hge(18divide2)ht

H-distanta dintre talere

03gt0000769 adevarat

B zona de epuizare

determinarea diametrului coloanei

φg 0730 ndash4

= =0000769=769middot10

φe 94841

H= 03m

Pagina 22 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms

Viteza de lucru

85

Wlucru= (095135)=109ms

100

424408

dc= =028m

3143600109

Se standardizeaza dc=03m

Se calculeaza viteza w=0959ms

dcsup2 314α

Sd= ( ndashsinα)

8 180

α = b

dc

b=06dc=0603=018m

b 018 α

= =06 = arcsin06 α=7374ordm

dc 03 2

032 314middot7374

Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2

180

314∙03sup2

St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2

4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului

g φe

Wmin=067 middot middothe

sect φg

h1

he=hp+

13k

L 2376

Pentru = =172848

Pagina 23 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

25 25

b 018 C2=125

b

=06

dc

1921middot10ˉsup3

he=25middot10ˉsup2 + =0034m

13middot05

L ⅔ 2376 ⅔

h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m

b 018

981 94841

Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms

182 0730

t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m

100314 (210ˉsup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2

πmiddot03sup2

wo=0959middot 100 middot 4

006331middot1007

wo=1062ms

Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler

Ht=hus+hσ+hst

sectWosup2φ 18210620730

hus= = =0000758m

2gφe 298194841

4σe 4579710ˉsup3

hσ = = = 000903m

138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981

hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m

Pagina 24 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

ht=005207m

Hge(18divide2)ht

03gt0093 conditia se verifica

Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa

Zone de concentrare

a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia

XII57

05 072 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga

Ga= criteriul lui Galilui

Re=criteriul lui Reynolds

Sh= criteriul lui Sherwood

Sc= criteriul lui Schmidt

Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de

Gilliland(XII9) 23

ndash7 T 1 1

DA-B= 43 middot10 +

113 113 sup2 MA MB

P VA +VB

DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s

Tmdashtemperatura absoluta k

Pmdashpresiunea absoluta totala atm

Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)

MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor

VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol

VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol

23

ndash7 36946 1 1 ndash7

DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s

1019 194⅓ +638⅓ 18 46

Pagina 25 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

tc=9647ordmC Tc=36947k

Pc=775mmHg Pc=1019 atm

η

Sc=

φD

η=vascozitatea amestecului da P

φ=densitatea amestecului kgmsup3

ndash5

117middot10

Sc= =0478

ndash7

19121∙10∙1278

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4∙6v 4middot25056

W= = = 098ms

3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2

wmiddothstmiddotφ 0980018851278

Re= = =201782

ndash5

η 11710

ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5

Ga= = ndash5 =783middot10

η sup2 117middot10 sup2

05 072 024 05 072 5 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688

Coeficientul kg rezulta ndash7

ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600

Kg= = = 1084133mh

Hst 001885

Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se

utilizeaza relatia

Kmol 1 273 m 1 273

Pagina 26 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

= middot middot = middot

1084133=35761kmolmsup2hDy

msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia

XII59

05 11 024middotμ-1

Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga

hst

Γ= este un simplex geometric

hs

Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13

ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7

D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s

⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓

η VAndash Vo 116910 638 - 8

ηmdashvascozitatea P

Vomdashconstanta caracteristica a lichidului

ndash5

η 116910

Sc= = ndash5 = 01107

φD 124510∙84745

We∙hst∙φe 6e

Re= We=

ηe 3600St

ndash4

726510 00188584745

Re= ndash5 =99245

1169∙10

01656 ndash4

We= = 7265∙10 ms

Pagina 27 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

3600 ∙006331

g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2

Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm

ηsup2 1169middot10

05 11 024 -1 05 11 024 -1

Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386

Coeficientul ke ndash7

ShmiddotD 20540386middot1245middot10

Ke= = =4885mh

hst 001885

Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84

Kmol φв m

=

msup2middothDx Mв h

Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol

φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3

Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx

B Zona de epuizare

Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz

Coeficientul de difuziune este

ndash7 Tsup3sup2 1 1

DAB=4310 +

P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB

ndash7 ndash7

DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s

1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46

te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm

ndash5

Pagina 28 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η 12110

Sc= = ndash7 =088

φD 07301874510

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4Gv 4middot24408

W= = =0959ms

3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2

095middot003546middot0730

Re= ndash5 =203235

121middot10

981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5

Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10

121middot10

Sh=480082

Sh∙D

Kg= =9136179mh

Hst

1 273

Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy

224 37412

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid

ndash7 T ndash7

D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s

η(VA⅓ndash Vo⅓)

Ge

We= =001042ms

3600St

We hst φ

Re= =8612215

Pagina 29 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η

Ga=2376310sup1sup2

Sh=1597218683

micro= hst =0681

ht

Sh D

ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx

hst

Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49

1

kg=

m

kg + ke

m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)

dy α

m= = mc =1166 me=7025

dx (1+(α-1)x)sup2

c 1

kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy

1 1166

+

35761 170368837

e 1

kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx

1 7025

+

29762 3029445957

Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale

La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se

determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se

calculeaza cu relatia XIV39

Pagina 30 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Kg St

__ __

AB=BCmiddot Gv

Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este

prezentata in figura IV2

__ __

AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare

__ __

AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare

__ __

X=035 AB=44 BC=03

__ __

X=038 AB=42 BC=028

__ __

X=03 AB=47 BC=032

__ __

X=02 AB=51 BC=034

__ __

X=01 AB=49 BC=033

__ ___

X=05 AB=27 BC=018

__ ___

X=001 AB=17 BC=018

Din figura N2 se obtine

NTR=5

Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare

Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de

Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru

vapori

Π dsup2 stut

Gv=wmiddotA=w

Pagina 31 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4

46v

d=

πw

1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms

400696

d= =0066m=66mm

31420

Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms

2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms

Gv=LxD=234700007=0001642kmols

(GmMc) 0001642243

Gv= = =0000047msup3s

φ 84745

d=00044m=44mm

Standardizarea dext=25mm dint=9mm

Se recalculeaza vitezaw=073ms

3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid

F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg

1 ω1 (1-ω1) __

= + ω1=XFMMF

φam φ 1 φ2

φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s

Se alege w=3ms

d=00164m=164mm

Standardizarea dext =25mm dint=16mm

Se recalculeaza viteza w=318ms

4 Stutul de evacuare rapida

V coloana=Vcil+Vsfera

Consideramcoloana plina cu apa

Pagina 32 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute

Volumul de lichid

Debitul de golire=

Timp de golire

Π dsup3 314middot03sup3

V sfera = = =0014msup3

6 6

Vcilindru=Hcilindru πdsup24

Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He

Hc=2H+r =2middot03+015=075m

He=3H+r =3middot03+015=105m

Ht=(5-1)middot03+075+105=3m

Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m

Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3

4

Vcoloana=019+0014=0204msup3

Debitul de golire=0204600=0000341msup3s

Se alege w=3ms

d=0012m=12mm

Standardizare dext=25mm dint=17mm

Se calculeaza viteza w=29ms

6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare

Se alege w=20ms

d=00657m=657mm

Standardizare dext=76mm dint=66mm

Se recalculeaza viteza w=198ms

44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare

Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul

unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza

debitul

Pagina 33 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT

montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA

Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic

astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit

Reglare compozitiei si debitului de reflux

Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza

prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie

de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul

de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand

constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei

distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux

ramanand constant

Reglarea nivelului lichidului din blaz

Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin

intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care

comanda ventilul situat inainte de refierbator

Reglarea concentratiei de blaz

Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in

comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra

echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in

coloana

Pagina 34 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

CAPITOLUL 5

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA

51 Bilantul termic al schimbatorului

G2T2rdquo

G1=W=11534 kmolh

G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm

t1rdquo=40ordmC

G2t2rsquo

G2-debitul fluidului de racire

t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC

Calculul debitului de apa de racire

Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula

prin tevi

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)

Q-fluxul termic w

C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd

Temperatura medie a amestecului este

t1rsquo+t1rdquo 1018+40

tm= = =709ordmC

2 2

Temperatura medie a apei

28+38

tm= =33ordmC

2

Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol

W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs

Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd

G1C1(t1rsquo-t1rdquo)

G2= =1295137kgh=359kgs

C2(t2rdquo-t2rsquo)

Pagina 35 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)

Calculul preliminar al fortei motrice

Dtrsquo-Dtrdquo

Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo

Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo

ln

Dtrdquo

52 Predimensionarea schimbatorului de caldura

Q=KA Dtm

K=coeficientul total de transfer de caldura

A=aria suprafetei de transfer termic

Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta

Q 15033323

A= = =969msup2

K Dtm 500middot31

Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane

A=905 L=4000mm De=99mm

n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm

53 Verificarea ariei de transfer termic

a)Alegerea ecuatiei de transfer termic

Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de

caldura

-pentru fluidul ce circula prin tevi

W1 d φ1 4G1

Re= W1=

η1 3600 φ1 π dsup2m

Re1018ordmC=1186129

Re40ordmC=674144

-pentru fluidul ce circula printre tevi

w2 d φ2 4G2 d

Re= =

η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2

Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606

Pagina 36 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim

turbulent)

Criteriul Reynolds

4G1

Re= Re709ordmC=935752

3600πn d η1

Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32

08 04

Nn=0023RemiddotPr

Cp η

Pr=

λ

Cpam709ordmC=415399Jkggrd

ndash4

ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s

λam709ordmC=06702wmgrd

Pr=259

Nn=5057

Nn λ

α1= =10044wmsup2grd

d

c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi

Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)

06 03 η 014

Nn=Cre Pr

Ηp

-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma

06

C=116 d echin Dn-nsup2dsup2

dechin= =0057

Dn+nmiddotd

C=0209

Pagina 37 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4 G2d

Re= =7511914

3600π(Dsup2-ndsup2)η2

ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots

λh2o33ordmC=066wmgrd

Pr=496 -014

Nn=14336(ηp)

Nn λ2 -014

α2= =24899(ηp)

d

d)Calculul coeficientului total de transfer termic

Se utilizeaza ecuatia VIII9

1

K=

1 δp 1 1

+ +sum +

α1 λp i=1 αci α2

α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd

δ-grosimea peretelui tevii m

λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd

αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam

Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este

r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1

Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua

fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua

fete ale peretelui (tevii) tp1tp2

tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din

egalitatile

tp1 fluxului termic unitar prin cele trei

straturi

Tp2 tm2

Pagina 38 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)

tp1=293+095tp2

-014 -33

k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)

Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari

Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)

Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC

ηp=000118cp

1

K= =57315wmsup2grd

-5 1

+000055+43middot 10 +

10044 6399043

e)Calculul fortei motrice

Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se

recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)

DTmrsquo=FDtm

F-factor de corectie(Flt1)

In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)

t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo

P= =0156 R= =618

t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo

-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie

F=095

Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC

f)Determinarea suprafetei de transfer termic

Q

A= = 89msup2

KmiddotDtrsquom

Amc=89msup2ltAdisp=969msup2

Schimbatorul are o rezerva de 88

Calculul mecanic sumar si hidrodinamic

a)Calculul mecanic sumar

Pagina 39 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Dimensionarea stuturilor

G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv

d=

πw

G1trdquo1(2)

G2t2rdquo

(1)Stut de intrare amestec

G1=w=210841kgh=05856kgs

1 ω1 ω2

= +

φam φ1 φ2

1 0025 0974

La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3

φam 71693 95935

La 40ordmC φam=98754kgmsup3

05856

G1= =0000614msup3s(1018ordmC)

95225

05856

G1= =0000592msup3s(40ordmC)

98754

W=3ms

4middot0000614

d1= = 0016m

314middot3

Standardizare dext=25mm dint=16mm

Viteza recalculata w=305ms

(2)Stut de iesire amestec

d2= 4middot0000592

Pagina 40 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

314middot3 =00158m

Standardizare dext=25mm dint =16mm

Viteza recalculata w=294ms

(3) Stut de intrare apa

G2= 1295137kgh=359kgs

359

G2= =0003604msup3s (28ordmC)

99607

359

G2= =000361msup3s(38ordmC)

99419

d3= 4middot0003604 =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=301ms

Stut de iesire apa

4middot000361

D4= =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=302ms

Stut de aerisire

dext=32mm dint=25mm

Greutatea schimbatorului in functionare

Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace

Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi

Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg

4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3

Pagina 41 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Vcapace= = = = 001413msup3

3 6 6

Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg

πdsup2 intmiddotL

Vteava=πRsup2L= =000362msup3

4

Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg

V=Vmanta-Vtevi=01919msup3

Mapa=1413+72596+19191=27863kg

Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori

Mstut=10kg

Mcapace=Vmiddotφotel=911kg

dextmantasup3-dintmantasup3

V=34π =000116msup3

8

Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg

Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3

Mpereti despartitori=3kg

Mtevi =14197kg

V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3

Mplaci tubulare =2862kg

Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3

Mmetal=31259kg

G=mapa+mmetal=59122kg

G=59122middot981=579KN

Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600

B=255C=450K=25L2=625)

Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)

Caderea de presiune prin frecare(Dpf)

Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ

Pagina 42 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reflexul coloanelor de rectificare

Reflexul minim pentru amestecuri binare se determina cu relatia

Lmin XDndashyF

mdashmdashmdashmdash = mdashmdashmdashmdash

Lmin+1 XDndashXF

Lmin 0431-017

mdashmdashmdashmdash = mdashmdashmdashmdashmdash = 0633

Lmin+1 0431-0019

Lmin=1967KmoliKmolD

Lmin este refluxul minim

VF este fractia molara a componentului nolatil in faza de vapori corespunzatoare

compozitiei XF

Atunci cand coloana opereaza la reflux total numarul de talere este minim

Determinarea numarului de talere minim teoretice este prezentat in fig IV1

Numarul minim de talere teoretice este 2

Calculul reflexului optim

Reflexul optim al unei coloane de rectificare se poate calcula cu relatia urmatoare

Loptim Nmin

mdashmdashmdash ndash1= 0192

Lmin Lmin

Lmin- reflexul minim KmolKmoli distilat

Nmin- numarul minim de talere teoretice

Pagina 9 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Loptim Nmin

mdashmdashmdash = 1+0192 mdashmdashmdash

Lmin Lmin

Loptim 2

mdashmdashmdash =1+0192

1967 1967

L=Loptim=2347 KmolKmol distilat

Determinarea grafica si analitica a numarului de talere teoretice

Pentru determinarea grafica a numarului de talere se foloseste metoda McCalu ndash

Thiele Numarul de talere teoretice este egal cu numarul treptelor liniei trasate intre curba de

echilibru a sistemului si cele doua linii de operare ale caror ecuatii sunt

L

-dreapta de concentrare Y-XD= (X-XD)

L+1

L+F

-dreapta de epuizare Y-Xw = (X-XD)

L+1

Pe diagrama de echilibru din figura IV2 se traseaza dreptele de concentrare si

epuizare care trec prin punctele de coordonate (XDXD) si (Xw Xw) si se intersecteaza pe

verticala in punctul X=XF Verticala din XF corespunde stari termice a alimentarii q=1

Ordonata punctului de intersectie se poate determina trasand pe curba de echilibru

dreapta de concentrare avand ordonata la origine data de relatia

XD

Yo =

L+1

0431

Yo= = 0128

2347 +1

Pagina 10 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

NNT=3

Determinarea NTT prin metoda analitica

L L

Xn-1 yn

Xn Yn+1

L este debitul de lichid descendent

V este debitul de vapori ascedent

Compozitia lichidului care paraseste un teler n se noteaza cu Xn iar pentru vapori cu

Yn

Intre Yn si Xn (daca este talerul teoretic) exista o relatie de echilibru relatia Fenske

α x

Y=

1+(α-1)x

α este volatilitatea relativa

P1

α=

P2

P1P2 sunt presiunile de vapori ale componentilor puri (1- ETOH 2- H2O)

Y 1-X

α=

X 1-Y

X

Y

-

f

u

0 001

9

0721 009

6

0123 016

6

023

3

032

7

039

6

05079 057

3

06763 07472 0894

Pagina 11 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

n

c

t

i

i

l

e

m

o

l

a

r

e

a

l

e

a

l

c

o

o

l

u

l

u

i

α

gt

Pagina 12 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

1

X

Y 0 017 03891 043

7

047 050

8

054

4

058

2

061

2

0656 068

4

07385 07815 0894

α _ 10

57

819 727 628 520 391 286 240 1

85

16

1

13

5

121 1

αc=8676

Pentru calculul analitic se porneste cu o relatie de echilibru

αxi

φi =

1+(α- 1)Xi

intre compozitia vaporilor ce intra pe talerul n si lichidul ce paraseste talerul n exista

urmatoarea relatie de operare

L XD

Yn+1= Xn +

L+1 L+1

Vaporii care ies pe la varful coloanei si au compozitia φ1 sunt condesati total ceea ce

inseamna ca lichidul ce iese din condensator au aceeasi compozitie Se repeta calculul pana

cand XnleXF

Y1=XD=0431

X1=080 XnleXF 08gt0019

Y2=0184

X2=0025 XnleXF 0025gt0019

Y3=0145

X3=0019 XnleXF 0019=0019

X4=0018

Y4=0141

XnleXF 0018lt0019 NTT=3

424 Calculul diametrului coloanei si calculul hidrodinamic al talerului

Pagina 13 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Calculul debitelor de lichid si de vapori din zona de concentrare si epuizare

Cunoscand presiunea la varful coloanei (pF) presiunea orientativa in alimentare

(pF)si in reziduri(pW) se determina tD tFsi tW

Bi

Ai-

P=sumXiPi=sumXi∙10 t+Ci

PF=790mmHg

BETOH BH2O

AETOH AH2O-

PF=XF∙10 t+CETOH +(1-XF)∙10 t+CH2O

Tf=10044ordmC

PD=760mmHg

1 Yi

=sum XD=YD=0431

PD Pi

1 YD (1-YD)

= +

PD AETOH BETOH AH2O BH2O

10 10

t+CETOH t+CH2O

1 0431 0569

= +

760 804494 15543 796681 166821

10 10

t+22265 t+228

tD= 925ordmC

PW=820mmHg

BETOH BH2O

AETOHndash AH2Ondash

t+CETOH t+CH2O

Pagina 14 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Pw=Xwmiddot10 +(1ndashXw)∙10

15543 16682

804494ndash 796681ndash

t+22265 t+228

820=001∙10 + 099∙10

tw=101ordmC

Temperaturile medii in zona de concentrare si epuizare sunt

tD+tF

tc=

2

925+10044

tc= =9647ordmC

2

tf+tw

te=

2

10044+1018

te= =10112ordmC

2

Pentru zona de concentrare

Debitul de lichid

Lc=LmiddotD

Lc=2347middot2519= 5912Kmolh=00016Kmols

Debitul de vapori

Vc=(L+1)middotD

Vc=(2347+1)middot2519=8912Kmolh=000234Kmols

_

Mc=METOHmiddotXc+M2(1ndashX2)

XD+XF

Xc=

2

0431+0019

Xc= =0225kgKmol

2

Pagina 15 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

_

Mc=46middot0225+18middot0775=243KgKmol

Debitul masic de lichid

_

Gm liq=MmiddotLc=243middot000164=00398kgKmol

Debitul masic de vapori

_

Gm vap=McmiddotVc=243middot000234=005686kgs

Gm

Gv=

φ

φ=densitatea amestecului

Pentru faza lichida

1 ωі ( 1-ωі)

= +

φam φ1 φ2

φ1φ2mdashdensitatea etanolului respectiv a apei

ωі- fractia masica

Xc Mi 0225middot46

ωc= _ = =0425

Mc 243

Xe Mi

ωe= _

Me

1 0425 0575

= + = 000118

φc 72362 96377

φc=84745 kgmsup3

Pentru vapori _

To P M To P

φam= φo middot = middot middot

T Po 224 T Po

Pagina 16 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

PF+PD

Pc=

2

750+760

Pc= =775mmHg

2

Tc=To+Tc

Tc=273+9647=36947K

_

M=YcMETOH+(1-Yc)MH2O

αXc

Yc=

1+(α-1)Xc

86760225

Yc= =0715

1+(8676-1)0225

_

Mc=3802 KgKmol

3802 273 775

φc= = 1278Kgmsup3

224 36947 760

Pentru zona de epuizare

Le=Lc+F

Le=5912 +117849= 123761Kmolh=00343Kmolh

Ve=Vc=8431Kmolh=000234Kmols

_

Me=METOHmiddotXe+MH2O(1-Xe)

XF+Xw 0019+001

Xe= = =00145

2

_

Me=46middot00145+18middot0986=18392KgKmol

Pagina 17 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

_

Gm liq=Memiddot Le=18392middot00343=063084Kgs

_

Gm vap=MemiddotVe=18392middot000234=004303Kgs

1 ωe (1-ωe)

= +

φe φETOH φH2O

Xe Mi 0014546

ωe= _ = =0036

Me 18392

1 0036 0964

= + = 000105

φe 71781 95993

φe=94841kgmsup3

PF+Pw

Pe = Me=21164KgKmol

2

790+820

Pe = =805mmHg

2

Te=273+10112=37412

21164 273 805

φe= =0730Kgmsup3

224 37412 760

Zona de concentrare Zona de epuizare

liq vapori liq vapori

LV(Kmolh) 5912 8431 123761 8431

LV(Kmols) 000164 000234 00343 000234

Gm(kgs) 00398 008896 063084 004952

Gv(msup3s) 0000046 00696 000066 00678

Pagina 18 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Zona de concentrare

Determinarea diametrului coloanei

In vederea dimensionarii talerului este necesar sa se calculeze diametrul coloanei

Pentru o distanta intre talere H=03m din figura (III6) pentru valoarea raportului

φg 1278 -3

= = 000150=15middot10 viteza in coloane cu talere W=079ms

φe 84745

Pentru talere perforate viteza de lucru va fi

W=80-90 W max

Wmax=079135=10665ms

85

Wlucru= 10665=0906ms

100

Diametrul coloanei va fi

425056

dc= 46v = =0312m

πw 31418363600

Se standardizeazadc=03m

Recalculam viteza

46v

W= =0985ms

Π dcsup2

b)Calculul suprafetei efective a talerului

Suprafata ocupata de un deversor se calculeaza cu relatia

dcsup2 πα

Sd= ( -sin )

180

unde α este unghiul la centru corespunzator coardei deversorului

α b

=arcsin

dc

b este lungimea progului de deversare

b=(06divide08)dc

Se alege b=06middotdc =06middot03=018

Pagina 19 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

α = arcsin 018 =arcsin 06harrα=7374degC

03sup2 314middot7374

Sd= ( ndashsin 7374)=000367msup2

180

Suprafata efectiva a talerului va fi

_

Vdcsup2 314∙03sup2

St=Ac-25d= ndash25d = ndash 2∙000367=006331msup2

2 4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului Viteza gazului in orificiile

talerului trebuie sa fii mai mare decat viteza critica la care lichidul curge prin perforatii

Viteza minima a gazului

Wmin=067 g middot φe he

sect φg

g-acceleratia gravitationala ms

sect-coeficient de rezistenta

φgφe- densitatea lichidului respectiv gazului kgmsup3

he- inaltimea suspensiei pe talerm

h1

he= hp +

13k

hp- este inaltimea pragului de deversare m

k-raportul dintre densitatea spumei si lichidului(k=05)

ndash3 L ⅔

h1=C1middotC2middot10

b

C1-coeficientul ce depinde de forma placii deversoare (C1=28divide38 pentru placa

plana)

C2- coeficient adimensional determinat din figura III7

L-debitul de lichid care trece pe taler msup3 h

Pagina 20 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

L 01656

= =1204

25 25

b 018 din figura III7 se alege C2=101

b

=06

dc

-3 01656 ⅔ ndash3

h1=25middot101middot10 =26 ∙10 m

018

ndash3

ndash2 26∙10

he= 25middot10 + =0029 m

13∙05

ndash2

(k=05hp=25∙10 m)

Viteza minima in orificii va fi

Wmin=067 981 ∙ 84745 ∙0029 =682ms

182 1278

(sect=182)

Viteza gazului in orificiile talerului

100A

Wo=W

Stmiddotφ

St - suprafata activa a talerului msup2

φ- sectiunea libera a orificiilor talerului ()

W- viteza gazului in coloana ms

πdosup2

φ= 100 _

2radic3 tsup2

t=pasul dintre doua orificii

t=(25divide5)do

t=3middot2=6mm=6middot10ˉ sup3m

Pagina 21 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

100π(210ˉ sup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3(6middot10ˉsup3)sup2

314middot03sup2

Wo=0985 100 4 =1091ms

006331middot1007

Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler

he= hus+hσ+hst

ht-caderea totala de presiunem

hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm

hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim

hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm

sectwosup2φg 1821091sup2middot1278

hus= = =0016m

2gφe 2middot981middot84745

hσ= 4σe

138doφeg

σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm

hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m

138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981

hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m

ht=0016+000864+001885=004349m

Hge(18divide2)ht

H-distanta dintre talere

03gt0000769 adevarat

B zona de epuizare

determinarea diametrului coloanei

φg 0730 ndash4

= =0000769=769middot10

φe 94841

H= 03m

Pagina 22 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms

Viteza de lucru

85

Wlucru= (095135)=109ms

100

424408

dc= =028m

3143600109

Se standardizeaza dc=03m

Se calculeaza viteza w=0959ms

dcsup2 314α

Sd= ( ndashsinα)

8 180

α = b

dc

b=06dc=0603=018m

b 018 α

= =06 = arcsin06 α=7374ordm

dc 03 2

032 314middot7374

Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2

180

314∙03sup2

St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2

4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului

g φe

Wmin=067 middot middothe

sect φg

h1

he=hp+

13k

L 2376

Pentru = =172848

Pagina 23 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

25 25

b 018 C2=125

b

=06

dc

1921middot10ˉsup3

he=25middot10ˉsup2 + =0034m

13middot05

L ⅔ 2376 ⅔

h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m

b 018

981 94841

Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms

182 0730

t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m

100314 (210ˉsup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2

πmiddot03sup2

wo=0959middot 100 middot 4

006331middot1007

wo=1062ms

Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler

Ht=hus+hσ+hst

sectWosup2φ 18210620730

hus= = =0000758m

2gφe 298194841

4σe 4579710ˉsup3

hσ = = = 000903m

138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981

hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m

Pagina 24 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

ht=005207m

Hge(18divide2)ht

03gt0093 conditia se verifica

Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa

Zone de concentrare

a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia

XII57

05 072 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga

Ga= criteriul lui Galilui

Re=criteriul lui Reynolds

Sh= criteriul lui Sherwood

Sc= criteriul lui Schmidt

Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de

Gilliland(XII9) 23

ndash7 T 1 1

DA-B= 43 middot10 +

113 113 sup2 MA MB

P VA +VB

DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s

Tmdashtemperatura absoluta k

Pmdashpresiunea absoluta totala atm

Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)

MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor

VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol

VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol

23

ndash7 36946 1 1 ndash7

DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s

1019 194⅓ +638⅓ 18 46

Pagina 25 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

tc=9647ordmC Tc=36947k

Pc=775mmHg Pc=1019 atm

η

Sc=

φD

η=vascozitatea amestecului da P

φ=densitatea amestecului kgmsup3

ndash5

117middot10

Sc= =0478

ndash7

19121∙10∙1278

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4∙6v 4middot25056

W= = = 098ms

3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2

wmiddothstmiddotφ 0980018851278

Re= = =201782

ndash5

η 11710

ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5

Ga= = ndash5 =783middot10

η sup2 117middot10 sup2

05 072 024 05 072 5 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688

Coeficientul kg rezulta ndash7

ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600

Kg= = = 1084133mh

Hst 001885

Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se

utilizeaza relatia

Kmol 1 273 m 1 273

Pagina 26 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

= middot middot = middot

1084133=35761kmolmsup2hDy

msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia

XII59

05 11 024middotμ-1

Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga

hst

Γ= este un simplex geometric

hs

Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13

ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7

D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s

⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓

η VAndash Vo 116910 638 - 8

ηmdashvascozitatea P

Vomdashconstanta caracteristica a lichidului

ndash5

η 116910

Sc= = ndash5 = 01107

φD 124510∙84745

We∙hst∙φe 6e

Re= We=

ηe 3600St

ndash4

726510 00188584745

Re= ndash5 =99245

1169∙10

01656 ndash4

We= = 7265∙10 ms

Pagina 27 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

3600 ∙006331

g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2

Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm

ηsup2 1169middot10

05 11 024 -1 05 11 024 -1

Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386

Coeficientul ke ndash7

ShmiddotD 20540386middot1245middot10

Ke= = =4885mh

hst 001885

Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84

Kmol φв m

=

msup2middothDx Mв h

Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol

φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3

Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx

B Zona de epuizare

Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz

Coeficientul de difuziune este

ndash7 Tsup3sup2 1 1

DAB=4310 +

P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB

ndash7 ndash7

DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s

1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46

te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm

ndash5

Pagina 28 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η 12110

Sc= = ndash7 =088

φD 07301874510

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4Gv 4middot24408

W= = =0959ms

3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2

095middot003546middot0730

Re= ndash5 =203235

121middot10

981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5

Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10

121middot10

Sh=480082

Sh∙D

Kg= =9136179mh

Hst

1 273

Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy

224 37412

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid

ndash7 T ndash7

D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s

η(VA⅓ndash Vo⅓)

Ge

We= =001042ms

3600St

We hst φ

Re= =8612215

Pagina 29 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η

Ga=2376310sup1sup2

Sh=1597218683

micro= hst =0681

ht

Sh D

ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx

hst

Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49

1

kg=

m

kg + ke

m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)

dy α

m= = mc =1166 me=7025

dx (1+(α-1)x)sup2

c 1

kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy

1 1166

+

35761 170368837

e 1

kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx

1 7025

+

29762 3029445957

Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale

La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se

determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se

calculeaza cu relatia XIV39

Pagina 30 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Kg St

__ __

AB=BCmiddot Gv

Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este

prezentata in figura IV2

__ __

AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare

__ __

AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare

__ __

X=035 AB=44 BC=03

__ __

X=038 AB=42 BC=028

__ __

X=03 AB=47 BC=032

__ __

X=02 AB=51 BC=034

__ __

X=01 AB=49 BC=033

__ ___

X=05 AB=27 BC=018

__ ___

X=001 AB=17 BC=018

Din figura N2 se obtine

NTR=5

Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare

Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de

Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru

vapori

Π dsup2 stut

Gv=wmiddotA=w

Pagina 31 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4

46v

d=

πw

1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms

400696

d= =0066m=66mm

31420

Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms

2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms

Gv=LxD=234700007=0001642kmols

(GmMc) 0001642243

Gv= = =0000047msup3s

φ 84745

d=00044m=44mm

Standardizarea dext=25mm dint=9mm

Se recalculeaza vitezaw=073ms

3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid

F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg

1 ω1 (1-ω1) __

= + ω1=XFMMF

φam φ 1 φ2

φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s

Se alege w=3ms

d=00164m=164mm

Standardizarea dext =25mm dint=16mm

Se recalculeaza viteza w=318ms

4 Stutul de evacuare rapida

V coloana=Vcil+Vsfera

Consideramcoloana plina cu apa

Pagina 32 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute

Volumul de lichid

Debitul de golire=

Timp de golire

Π dsup3 314middot03sup3

V sfera = = =0014msup3

6 6

Vcilindru=Hcilindru πdsup24

Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He

Hc=2H+r =2middot03+015=075m

He=3H+r =3middot03+015=105m

Ht=(5-1)middot03+075+105=3m

Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m

Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3

4

Vcoloana=019+0014=0204msup3

Debitul de golire=0204600=0000341msup3s

Se alege w=3ms

d=0012m=12mm

Standardizare dext=25mm dint=17mm

Se calculeaza viteza w=29ms

6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare

Se alege w=20ms

d=00657m=657mm

Standardizare dext=76mm dint=66mm

Se recalculeaza viteza w=198ms

44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare

Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul

unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza

debitul

Pagina 33 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT

montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA

Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic

astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit

Reglare compozitiei si debitului de reflux

Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza

prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie

de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul

de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand

constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei

distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux

ramanand constant

Reglarea nivelului lichidului din blaz

Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin

intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care

comanda ventilul situat inainte de refierbator

Reglarea concentratiei de blaz

Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in

comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra

echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in

coloana

Pagina 34 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

CAPITOLUL 5

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA

51 Bilantul termic al schimbatorului

G2T2rdquo

G1=W=11534 kmolh

G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm

t1rdquo=40ordmC

G2t2rsquo

G2-debitul fluidului de racire

t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC

Calculul debitului de apa de racire

Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula

prin tevi

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)

Q-fluxul termic w

C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd

Temperatura medie a amestecului este

t1rsquo+t1rdquo 1018+40

tm= = =709ordmC

2 2

Temperatura medie a apei

28+38

tm= =33ordmC

2

Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol

W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs

Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd

G1C1(t1rsquo-t1rdquo)

G2= =1295137kgh=359kgs

C2(t2rdquo-t2rsquo)

Pagina 35 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)

Calculul preliminar al fortei motrice

Dtrsquo-Dtrdquo

Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo

Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo

ln

Dtrdquo

52 Predimensionarea schimbatorului de caldura

Q=KA Dtm

K=coeficientul total de transfer de caldura

A=aria suprafetei de transfer termic

Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta

Q 15033323

A= = =969msup2

K Dtm 500middot31

Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane

A=905 L=4000mm De=99mm

n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm

53 Verificarea ariei de transfer termic

a)Alegerea ecuatiei de transfer termic

Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de

caldura

-pentru fluidul ce circula prin tevi

W1 d φ1 4G1

Re= W1=

η1 3600 φ1 π dsup2m

Re1018ordmC=1186129

Re40ordmC=674144

-pentru fluidul ce circula printre tevi

w2 d φ2 4G2 d

Re= =

η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2

Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606

Pagina 36 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim

turbulent)

Criteriul Reynolds

4G1

Re= Re709ordmC=935752

3600πn d η1

Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32

08 04

Nn=0023RemiddotPr

Cp η

Pr=

λ

Cpam709ordmC=415399Jkggrd

ndash4

ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s

λam709ordmC=06702wmgrd

Pr=259

Nn=5057

Nn λ

α1= =10044wmsup2grd

d

c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi

Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)

06 03 η 014

Nn=Cre Pr

Ηp

-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma

06

C=116 d echin Dn-nsup2dsup2

dechin= =0057

Dn+nmiddotd

C=0209

Pagina 37 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4 G2d

Re= =7511914

3600π(Dsup2-ndsup2)η2

ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots

λh2o33ordmC=066wmgrd

Pr=496 -014

Nn=14336(ηp)

Nn λ2 -014

α2= =24899(ηp)

d

d)Calculul coeficientului total de transfer termic

Se utilizeaza ecuatia VIII9

1

K=

1 δp 1 1

+ +sum +

α1 λp i=1 αci α2

α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd

δ-grosimea peretelui tevii m

λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd

αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam

Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este

r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1

Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua

fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua

fete ale peretelui (tevii) tp1tp2

tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din

egalitatile

tp1 fluxului termic unitar prin cele trei

straturi

Tp2 tm2

Pagina 38 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)

tp1=293+095tp2

-014 -33

k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)

Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari

Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)

Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC

ηp=000118cp

1

K= =57315wmsup2grd

-5 1

+000055+43middot 10 +

10044 6399043

e)Calculul fortei motrice

Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se

recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)

DTmrsquo=FDtm

F-factor de corectie(Flt1)

In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)

t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo

P= =0156 R= =618

t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo

-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie

F=095

Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC

f)Determinarea suprafetei de transfer termic

Q

A= = 89msup2

KmiddotDtrsquom

Amc=89msup2ltAdisp=969msup2

Schimbatorul are o rezerva de 88

Calculul mecanic sumar si hidrodinamic

a)Calculul mecanic sumar

Pagina 39 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Dimensionarea stuturilor

G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv

d=

πw

G1trdquo1(2)

G2t2rdquo

(1)Stut de intrare amestec

G1=w=210841kgh=05856kgs

1 ω1 ω2

= +

φam φ1 φ2

1 0025 0974

La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3

φam 71693 95935

La 40ordmC φam=98754kgmsup3

05856

G1= =0000614msup3s(1018ordmC)

95225

05856

G1= =0000592msup3s(40ordmC)

98754

W=3ms

4middot0000614

d1= = 0016m

314middot3

Standardizare dext=25mm dint=16mm

Viteza recalculata w=305ms

(2)Stut de iesire amestec

d2= 4middot0000592

Pagina 40 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

314middot3 =00158m

Standardizare dext=25mm dint =16mm

Viteza recalculata w=294ms

(3) Stut de intrare apa

G2= 1295137kgh=359kgs

359

G2= =0003604msup3s (28ordmC)

99607

359

G2= =000361msup3s(38ordmC)

99419

d3= 4middot0003604 =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=301ms

Stut de iesire apa

4middot000361

D4= =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=302ms

Stut de aerisire

dext=32mm dint=25mm

Greutatea schimbatorului in functionare

Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace

Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi

Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg

4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3

Pagina 41 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Vcapace= = = = 001413msup3

3 6 6

Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg

πdsup2 intmiddotL

Vteava=πRsup2L= =000362msup3

4

Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg

V=Vmanta-Vtevi=01919msup3

Mapa=1413+72596+19191=27863kg

Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori

Mstut=10kg

Mcapace=Vmiddotφotel=911kg

dextmantasup3-dintmantasup3

V=34π =000116msup3

8

Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg

Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3

Mpereti despartitori=3kg

Mtevi =14197kg

V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3

Mplaci tubulare =2862kg

Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3

Mmetal=31259kg

G=mapa+mmetal=59122kg

G=59122middot981=579KN

Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600

B=255C=450K=25L2=625)

Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)

Caderea de presiune prin frecare(Dpf)

Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ

Pagina 42 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Loptim Nmin

mdashmdashmdash = 1+0192 mdashmdashmdash

Lmin Lmin

Loptim 2

mdashmdashmdash =1+0192

1967 1967

L=Loptim=2347 KmolKmol distilat

Determinarea grafica si analitica a numarului de talere teoretice

Pentru determinarea grafica a numarului de talere se foloseste metoda McCalu ndash

Thiele Numarul de talere teoretice este egal cu numarul treptelor liniei trasate intre curba de

echilibru a sistemului si cele doua linii de operare ale caror ecuatii sunt

L

-dreapta de concentrare Y-XD= (X-XD)

L+1

L+F

-dreapta de epuizare Y-Xw = (X-XD)

L+1

Pe diagrama de echilibru din figura IV2 se traseaza dreptele de concentrare si

epuizare care trec prin punctele de coordonate (XDXD) si (Xw Xw) si se intersecteaza pe

verticala in punctul X=XF Verticala din XF corespunde stari termice a alimentarii q=1

Ordonata punctului de intersectie se poate determina trasand pe curba de echilibru

dreapta de concentrare avand ordonata la origine data de relatia

XD

Yo =

L+1

0431

Yo= = 0128

2347 +1

Pagina 10 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

NNT=3

Determinarea NTT prin metoda analitica

L L

Xn-1 yn

Xn Yn+1

L este debitul de lichid descendent

V este debitul de vapori ascedent

Compozitia lichidului care paraseste un teler n se noteaza cu Xn iar pentru vapori cu

Yn

Intre Yn si Xn (daca este talerul teoretic) exista o relatie de echilibru relatia Fenske

α x

Y=

1+(α-1)x

α este volatilitatea relativa

P1

α=

P2

P1P2 sunt presiunile de vapori ale componentilor puri (1- ETOH 2- H2O)

Y 1-X

α=

X 1-Y

X

Y

-

f

u

0 001

9

0721 009

6

0123 016

6

023

3

032

7

039

6

05079 057

3

06763 07472 0894

Pagina 11 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

n

c

t

i

i

l

e

m

o

l

a

r

e

a

l

e

a

l

c

o

o

l

u

l

u

i

α

gt

Pagina 12 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

1

X

Y 0 017 03891 043

7

047 050

8

054

4

058

2

061

2

0656 068

4

07385 07815 0894

α _ 10

57

819 727 628 520 391 286 240 1

85

16

1

13

5

121 1

αc=8676

Pentru calculul analitic se porneste cu o relatie de echilibru

αxi

φi =

1+(α- 1)Xi

intre compozitia vaporilor ce intra pe talerul n si lichidul ce paraseste talerul n exista

urmatoarea relatie de operare

L XD

Yn+1= Xn +

L+1 L+1

Vaporii care ies pe la varful coloanei si au compozitia φ1 sunt condesati total ceea ce

inseamna ca lichidul ce iese din condensator au aceeasi compozitie Se repeta calculul pana

cand XnleXF

Y1=XD=0431

X1=080 XnleXF 08gt0019

Y2=0184

X2=0025 XnleXF 0025gt0019

Y3=0145

X3=0019 XnleXF 0019=0019

X4=0018

Y4=0141

XnleXF 0018lt0019 NTT=3

424 Calculul diametrului coloanei si calculul hidrodinamic al talerului

Pagina 13 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Calculul debitelor de lichid si de vapori din zona de concentrare si epuizare

Cunoscand presiunea la varful coloanei (pF) presiunea orientativa in alimentare

(pF)si in reziduri(pW) se determina tD tFsi tW

Bi

Ai-

P=sumXiPi=sumXi∙10 t+Ci

PF=790mmHg

BETOH BH2O

AETOH AH2O-

PF=XF∙10 t+CETOH +(1-XF)∙10 t+CH2O

Tf=10044ordmC

PD=760mmHg

1 Yi

=sum XD=YD=0431

PD Pi

1 YD (1-YD)

= +

PD AETOH BETOH AH2O BH2O

10 10

t+CETOH t+CH2O

1 0431 0569

= +

760 804494 15543 796681 166821

10 10

t+22265 t+228

tD= 925ordmC

PW=820mmHg

BETOH BH2O

AETOHndash AH2Ondash

t+CETOH t+CH2O

Pagina 14 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Pw=Xwmiddot10 +(1ndashXw)∙10

15543 16682

804494ndash 796681ndash

t+22265 t+228

820=001∙10 + 099∙10

tw=101ordmC

Temperaturile medii in zona de concentrare si epuizare sunt

tD+tF

tc=

2

925+10044

tc= =9647ordmC

2

tf+tw

te=

2

10044+1018

te= =10112ordmC

2

Pentru zona de concentrare

Debitul de lichid

Lc=LmiddotD

Lc=2347middot2519= 5912Kmolh=00016Kmols

Debitul de vapori

Vc=(L+1)middotD

Vc=(2347+1)middot2519=8912Kmolh=000234Kmols

_

Mc=METOHmiddotXc+M2(1ndashX2)

XD+XF

Xc=

2

0431+0019

Xc= =0225kgKmol

2

Pagina 15 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

_

Mc=46middot0225+18middot0775=243KgKmol

Debitul masic de lichid

_

Gm liq=MmiddotLc=243middot000164=00398kgKmol

Debitul masic de vapori

_

Gm vap=McmiddotVc=243middot000234=005686kgs

Gm

Gv=

φ

φ=densitatea amestecului

Pentru faza lichida

1 ωі ( 1-ωі)

= +

φam φ1 φ2

φ1φ2mdashdensitatea etanolului respectiv a apei

ωі- fractia masica

Xc Mi 0225middot46

ωc= _ = =0425

Mc 243

Xe Mi

ωe= _

Me

1 0425 0575

= + = 000118

φc 72362 96377

φc=84745 kgmsup3

Pentru vapori _

To P M To P

φam= φo middot = middot middot

T Po 224 T Po

Pagina 16 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

PF+PD

Pc=

2

750+760

Pc= =775mmHg

2

Tc=To+Tc

Tc=273+9647=36947K

_

M=YcMETOH+(1-Yc)MH2O

αXc

Yc=

1+(α-1)Xc

86760225

Yc= =0715

1+(8676-1)0225

_

Mc=3802 KgKmol

3802 273 775

φc= = 1278Kgmsup3

224 36947 760

Pentru zona de epuizare

Le=Lc+F

Le=5912 +117849= 123761Kmolh=00343Kmolh

Ve=Vc=8431Kmolh=000234Kmols

_

Me=METOHmiddotXe+MH2O(1-Xe)

XF+Xw 0019+001

Xe= = =00145

2

_

Me=46middot00145+18middot0986=18392KgKmol

Pagina 17 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

_

Gm liq=Memiddot Le=18392middot00343=063084Kgs

_

Gm vap=MemiddotVe=18392middot000234=004303Kgs

1 ωe (1-ωe)

= +

φe φETOH φH2O

Xe Mi 0014546

ωe= _ = =0036

Me 18392

1 0036 0964

= + = 000105

φe 71781 95993

φe=94841kgmsup3

PF+Pw

Pe = Me=21164KgKmol

2

790+820

Pe = =805mmHg

2

Te=273+10112=37412

21164 273 805

φe= =0730Kgmsup3

224 37412 760

Zona de concentrare Zona de epuizare

liq vapori liq vapori

LV(Kmolh) 5912 8431 123761 8431

LV(Kmols) 000164 000234 00343 000234

Gm(kgs) 00398 008896 063084 004952

Gv(msup3s) 0000046 00696 000066 00678

Pagina 18 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Zona de concentrare

Determinarea diametrului coloanei

In vederea dimensionarii talerului este necesar sa se calculeze diametrul coloanei

Pentru o distanta intre talere H=03m din figura (III6) pentru valoarea raportului

φg 1278 -3

= = 000150=15middot10 viteza in coloane cu talere W=079ms

φe 84745

Pentru talere perforate viteza de lucru va fi

W=80-90 W max

Wmax=079135=10665ms

85

Wlucru= 10665=0906ms

100

Diametrul coloanei va fi

425056

dc= 46v = =0312m

πw 31418363600

Se standardizeazadc=03m

Recalculam viteza

46v

W= =0985ms

Π dcsup2

b)Calculul suprafetei efective a talerului

Suprafata ocupata de un deversor se calculeaza cu relatia

dcsup2 πα

Sd= ( -sin )

180

unde α este unghiul la centru corespunzator coardei deversorului

α b

=arcsin

dc

b este lungimea progului de deversare

b=(06divide08)dc

Se alege b=06middotdc =06middot03=018

Pagina 19 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

α = arcsin 018 =arcsin 06harrα=7374degC

03sup2 314middot7374

Sd= ( ndashsin 7374)=000367msup2

180

Suprafata efectiva a talerului va fi

_

Vdcsup2 314∙03sup2

St=Ac-25d= ndash25d = ndash 2∙000367=006331msup2

2 4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului Viteza gazului in orificiile

talerului trebuie sa fii mai mare decat viteza critica la care lichidul curge prin perforatii

Viteza minima a gazului

Wmin=067 g middot φe he

sect φg

g-acceleratia gravitationala ms

sect-coeficient de rezistenta

φgφe- densitatea lichidului respectiv gazului kgmsup3

he- inaltimea suspensiei pe talerm

h1

he= hp +

13k

hp- este inaltimea pragului de deversare m

k-raportul dintre densitatea spumei si lichidului(k=05)

ndash3 L ⅔

h1=C1middotC2middot10

b

C1-coeficientul ce depinde de forma placii deversoare (C1=28divide38 pentru placa

plana)

C2- coeficient adimensional determinat din figura III7

L-debitul de lichid care trece pe taler msup3 h

Pagina 20 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

L 01656

= =1204

25 25

b 018 din figura III7 se alege C2=101

b

=06

dc

-3 01656 ⅔ ndash3

h1=25middot101middot10 =26 ∙10 m

018

ndash3

ndash2 26∙10

he= 25middot10 + =0029 m

13∙05

ndash2

(k=05hp=25∙10 m)

Viteza minima in orificii va fi

Wmin=067 981 ∙ 84745 ∙0029 =682ms

182 1278

(sect=182)

Viteza gazului in orificiile talerului

100A

Wo=W

Stmiddotφ

St - suprafata activa a talerului msup2

φ- sectiunea libera a orificiilor talerului ()

W- viteza gazului in coloana ms

πdosup2

φ= 100 _

2radic3 tsup2

t=pasul dintre doua orificii

t=(25divide5)do

t=3middot2=6mm=6middot10ˉ sup3m

Pagina 21 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

100π(210ˉ sup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3(6middot10ˉsup3)sup2

314middot03sup2

Wo=0985 100 4 =1091ms

006331middot1007

Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler

he= hus+hσ+hst

ht-caderea totala de presiunem

hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm

hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim

hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm

sectwosup2φg 1821091sup2middot1278

hus= = =0016m

2gφe 2middot981middot84745

hσ= 4σe

138doφeg

σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm

hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m

138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981

hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m

ht=0016+000864+001885=004349m

Hge(18divide2)ht

H-distanta dintre talere

03gt0000769 adevarat

B zona de epuizare

determinarea diametrului coloanei

φg 0730 ndash4

= =0000769=769middot10

φe 94841

H= 03m

Pagina 22 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms

Viteza de lucru

85

Wlucru= (095135)=109ms

100

424408

dc= =028m

3143600109

Se standardizeaza dc=03m

Se calculeaza viteza w=0959ms

dcsup2 314α

Sd= ( ndashsinα)

8 180

α = b

dc

b=06dc=0603=018m

b 018 α

= =06 = arcsin06 α=7374ordm

dc 03 2

032 314middot7374

Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2

180

314∙03sup2

St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2

4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului

g φe

Wmin=067 middot middothe

sect φg

h1

he=hp+

13k

L 2376

Pentru = =172848

Pagina 23 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

25 25

b 018 C2=125

b

=06

dc

1921middot10ˉsup3

he=25middot10ˉsup2 + =0034m

13middot05

L ⅔ 2376 ⅔

h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m

b 018

981 94841

Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms

182 0730

t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m

100314 (210ˉsup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2

πmiddot03sup2

wo=0959middot 100 middot 4

006331middot1007

wo=1062ms

Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler

Ht=hus+hσ+hst

sectWosup2φ 18210620730

hus= = =0000758m

2gφe 298194841

4σe 4579710ˉsup3

hσ = = = 000903m

138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981

hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m

Pagina 24 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

ht=005207m

Hge(18divide2)ht

03gt0093 conditia se verifica

Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa

Zone de concentrare

a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia

XII57

05 072 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga

Ga= criteriul lui Galilui

Re=criteriul lui Reynolds

Sh= criteriul lui Sherwood

Sc= criteriul lui Schmidt

Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de

Gilliland(XII9) 23

ndash7 T 1 1

DA-B= 43 middot10 +

113 113 sup2 MA MB

P VA +VB

DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s

Tmdashtemperatura absoluta k

Pmdashpresiunea absoluta totala atm

Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)

MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor

VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol

VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol

23

ndash7 36946 1 1 ndash7

DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s

1019 194⅓ +638⅓ 18 46

Pagina 25 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

tc=9647ordmC Tc=36947k

Pc=775mmHg Pc=1019 atm

η

Sc=

φD

η=vascozitatea amestecului da P

φ=densitatea amestecului kgmsup3

ndash5

117middot10

Sc= =0478

ndash7

19121∙10∙1278

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4∙6v 4middot25056

W= = = 098ms

3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2

wmiddothstmiddotφ 0980018851278

Re= = =201782

ndash5

η 11710

ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5

Ga= = ndash5 =783middot10

η sup2 117middot10 sup2

05 072 024 05 072 5 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688

Coeficientul kg rezulta ndash7

ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600

Kg= = = 1084133mh

Hst 001885

Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se

utilizeaza relatia

Kmol 1 273 m 1 273

Pagina 26 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

= middot middot = middot

1084133=35761kmolmsup2hDy

msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia

XII59

05 11 024middotμ-1

Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga

hst

Γ= este un simplex geometric

hs

Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13

ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7

D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s

⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓

η VAndash Vo 116910 638 - 8

ηmdashvascozitatea P

Vomdashconstanta caracteristica a lichidului

ndash5

η 116910

Sc= = ndash5 = 01107

φD 124510∙84745

We∙hst∙φe 6e

Re= We=

ηe 3600St

ndash4

726510 00188584745

Re= ndash5 =99245

1169∙10

01656 ndash4

We= = 7265∙10 ms

Pagina 27 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

3600 ∙006331

g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2

Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm

ηsup2 1169middot10

05 11 024 -1 05 11 024 -1

Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386

Coeficientul ke ndash7

ShmiddotD 20540386middot1245middot10

Ke= = =4885mh

hst 001885

Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84

Kmol φв m

=

msup2middothDx Mв h

Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol

φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3

Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx

B Zona de epuizare

Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz

Coeficientul de difuziune este

ndash7 Tsup3sup2 1 1

DAB=4310 +

P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB

ndash7 ndash7

DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s

1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46

te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm

ndash5

Pagina 28 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η 12110

Sc= = ndash7 =088

φD 07301874510

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4Gv 4middot24408

W= = =0959ms

3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2

095middot003546middot0730

Re= ndash5 =203235

121middot10

981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5

Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10

121middot10

Sh=480082

Sh∙D

Kg= =9136179mh

Hst

1 273

Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy

224 37412

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid

ndash7 T ndash7

D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s

η(VA⅓ndash Vo⅓)

Ge

We= =001042ms

3600St

We hst φ

Re= =8612215

Pagina 29 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η

Ga=2376310sup1sup2

Sh=1597218683

micro= hst =0681

ht

Sh D

ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx

hst

Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49

1

kg=

m

kg + ke

m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)

dy α

m= = mc =1166 me=7025

dx (1+(α-1)x)sup2

c 1

kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy

1 1166

+

35761 170368837

e 1

kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx

1 7025

+

29762 3029445957

Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale

La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se

determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se

calculeaza cu relatia XIV39

Pagina 30 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Kg St

__ __

AB=BCmiddot Gv

Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este

prezentata in figura IV2

__ __

AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare

__ __

AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare

__ __

X=035 AB=44 BC=03

__ __

X=038 AB=42 BC=028

__ __

X=03 AB=47 BC=032

__ __

X=02 AB=51 BC=034

__ __

X=01 AB=49 BC=033

__ ___

X=05 AB=27 BC=018

__ ___

X=001 AB=17 BC=018

Din figura N2 se obtine

NTR=5

Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare

Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de

Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru

vapori

Π dsup2 stut

Gv=wmiddotA=w

Pagina 31 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4

46v

d=

πw

1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms

400696

d= =0066m=66mm

31420

Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms

2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms

Gv=LxD=234700007=0001642kmols

(GmMc) 0001642243

Gv= = =0000047msup3s

φ 84745

d=00044m=44mm

Standardizarea dext=25mm dint=9mm

Se recalculeaza vitezaw=073ms

3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid

F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg

1 ω1 (1-ω1) __

= + ω1=XFMMF

φam φ 1 φ2

φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s

Se alege w=3ms

d=00164m=164mm

Standardizarea dext =25mm dint=16mm

Se recalculeaza viteza w=318ms

4 Stutul de evacuare rapida

V coloana=Vcil+Vsfera

Consideramcoloana plina cu apa

Pagina 32 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute

Volumul de lichid

Debitul de golire=

Timp de golire

Π dsup3 314middot03sup3

V sfera = = =0014msup3

6 6

Vcilindru=Hcilindru πdsup24

Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He

Hc=2H+r =2middot03+015=075m

He=3H+r =3middot03+015=105m

Ht=(5-1)middot03+075+105=3m

Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m

Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3

4

Vcoloana=019+0014=0204msup3

Debitul de golire=0204600=0000341msup3s

Se alege w=3ms

d=0012m=12mm

Standardizare dext=25mm dint=17mm

Se calculeaza viteza w=29ms

6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare

Se alege w=20ms

d=00657m=657mm

Standardizare dext=76mm dint=66mm

Se recalculeaza viteza w=198ms

44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare

Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul

unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza

debitul

Pagina 33 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT

montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA

Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic

astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit

Reglare compozitiei si debitului de reflux

Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza

prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie

de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul

de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand

constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei

distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux

ramanand constant

Reglarea nivelului lichidului din blaz

Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin

intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care

comanda ventilul situat inainte de refierbator

Reglarea concentratiei de blaz

Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in

comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra

echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in

coloana

Pagina 34 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

CAPITOLUL 5

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA

51 Bilantul termic al schimbatorului

G2T2rdquo

G1=W=11534 kmolh

G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm

t1rdquo=40ordmC

G2t2rsquo

G2-debitul fluidului de racire

t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC

Calculul debitului de apa de racire

Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula

prin tevi

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)

Q-fluxul termic w

C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd

Temperatura medie a amestecului este

t1rsquo+t1rdquo 1018+40

tm= = =709ordmC

2 2

Temperatura medie a apei

28+38

tm= =33ordmC

2

Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol

W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs

Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd

G1C1(t1rsquo-t1rdquo)

G2= =1295137kgh=359kgs

C2(t2rdquo-t2rsquo)

Pagina 35 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)

Calculul preliminar al fortei motrice

Dtrsquo-Dtrdquo

Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo

Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo

ln

Dtrdquo

52 Predimensionarea schimbatorului de caldura

Q=KA Dtm

K=coeficientul total de transfer de caldura

A=aria suprafetei de transfer termic

Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta

Q 15033323

A= = =969msup2

K Dtm 500middot31

Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane

A=905 L=4000mm De=99mm

n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm

53 Verificarea ariei de transfer termic

a)Alegerea ecuatiei de transfer termic

Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de

caldura

-pentru fluidul ce circula prin tevi

W1 d φ1 4G1

Re= W1=

η1 3600 φ1 π dsup2m

Re1018ordmC=1186129

Re40ordmC=674144

-pentru fluidul ce circula printre tevi

w2 d φ2 4G2 d

Re= =

η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2

Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606

Pagina 36 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim

turbulent)

Criteriul Reynolds

4G1

Re= Re709ordmC=935752

3600πn d η1

Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32

08 04

Nn=0023RemiddotPr

Cp η

Pr=

λ

Cpam709ordmC=415399Jkggrd

ndash4

ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s

λam709ordmC=06702wmgrd

Pr=259

Nn=5057

Nn λ

α1= =10044wmsup2grd

d

c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi

Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)

06 03 η 014

Nn=Cre Pr

Ηp

-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma

06

C=116 d echin Dn-nsup2dsup2

dechin= =0057

Dn+nmiddotd

C=0209

Pagina 37 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4 G2d

Re= =7511914

3600π(Dsup2-ndsup2)η2

ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots

λh2o33ordmC=066wmgrd

Pr=496 -014

Nn=14336(ηp)

Nn λ2 -014

α2= =24899(ηp)

d

d)Calculul coeficientului total de transfer termic

Se utilizeaza ecuatia VIII9

1

K=

1 δp 1 1

+ +sum +

α1 λp i=1 αci α2

α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd

δ-grosimea peretelui tevii m

λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd

αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam

Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este

r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1

Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua

fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua

fete ale peretelui (tevii) tp1tp2

tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din

egalitatile

tp1 fluxului termic unitar prin cele trei

straturi

Tp2 tm2

Pagina 38 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)

tp1=293+095tp2

-014 -33

k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)

Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari

Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)

Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC

ηp=000118cp

1

K= =57315wmsup2grd

-5 1

+000055+43middot 10 +

10044 6399043

e)Calculul fortei motrice

Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se

recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)

DTmrsquo=FDtm

F-factor de corectie(Flt1)

In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)

t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo

P= =0156 R= =618

t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo

-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie

F=095

Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC

f)Determinarea suprafetei de transfer termic

Q

A= = 89msup2

KmiddotDtrsquom

Amc=89msup2ltAdisp=969msup2

Schimbatorul are o rezerva de 88

Calculul mecanic sumar si hidrodinamic

a)Calculul mecanic sumar

Pagina 39 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Dimensionarea stuturilor

G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv

d=

πw

G1trdquo1(2)

G2t2rdquo

(1)Stut de intrare amestec

G1=w=210841kgh=05856kgs

1 ω1 ω2

= +

φam φ1 φ2

1 0025 0974

La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3

φam 71693 95935

La 40ordmC φam=98754kgmsup3

05856

G1= =0000614msup3s(1018ordmC)

95225

05856

G1= =0000592msup3s(40ordmC)

98754

W=3ms

4middot0000614

d1= = 0016m

314middot3

Standardizare dext=25mm dint=16mm

Viteza recalculata w=305ms

(2)Stut de iesire amestec

d2= 4middot0000592

Pagina 40 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

314middot3 =00158m

Standardizare dext=25mm dint =16mm

Viteza recalculata w=294ms

(3) Stut de intrare apa

G2= 1295137kgh=359kgs

359

G2= =0003604msup3s (28ordmC)

99607

359

G2= =000361msup3s(38ordmC)

99419

d3= 4middot0003604 =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=301ms

Stut de iesire apa

4middot000361

D4= =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=302ms

Stut de aerisire

dext=32mm dint=25mm

Greutatea schimbatorului in functionare

Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace

Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi

Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg

4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3

Pagina 41 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Vcapace= = = = 001413msup3

3 6 6

Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg

πdsup2 intmiddotL

Vteava=πRsup2L= =000362msup3

4

Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg

V=Vmanta-Vtevi=01919msup3

Mapa=1413+72596+19191=27863kg

Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori

Mstut=10kg

Mcapace=Vmiddotφotel=911kg

dextmantasup3-dintmantasup3

V=34π =000116msup3

8

Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg

Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3

Mpereti despartitori=3kg

Mtevi =14197kg

V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3

Mplaci tubulare =2862kg

Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3

Mmetal=31259kg

G=mapa+mmetal=59122kg

G=59122middot981=579KN

Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600

B=255C=450K=25L2=625)

Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)

Caderea de presiune prin frecare(Dpf)

Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ

Pagina 42 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

NNT=3

Determinarea NTT prin metoda analitica

L L

Xn-1 yn

Xn Yn+1

L este debitul de lichid descendent

V este debitul de vapori ascedent

Compozitia lichidului care paraseste un teler n se noteaza cu Xn iar pentru vapori cu

Yn

Intre Yn si Xn (daca este talerul teoretic) exista o relatie de echilibru relatia Fenske

α x

Y=

1+(α-1)x

α este volatilitatea relativa

P1

α=

P2

P1P2 sunt presiunile de vapori ale componentilor puri (1- ETOH 2- H2O)

Y 1-X

α=

X 1-Y

X

Y

-

f

u

0 001

9

0721 009

6

0123 016

6

023

3

032

7

039

6

05079 057

3

06763 07472 0894

Pagina 11 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

n

c

t

i

i

l

e

m

o

l

a

r

e

a

l

e

a

l

c

o

o

l

u

l

u

i

α

gt

Pagina 12 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

1

X

Y 0 017 03891 043

7

047 050

8

054

4

058

2

061

2

0656 068

4

07385 07815 0894

α _ 10

57

819 727 628 520 391 286 240 1

85

16

1

13

5

121 1

αc=8676

Pentru calculul analitic se porneste cu o relatie de echilibru

αxi

φi =

1+(α- 1)Xi

intre compozitia vaporilor ce intra pe talerul n si lichidul ce paraseste talerul n exista

urmatoarea relatie de operare

L XD

Yn+1= Xn +

L+1 L+1

Vaporii care ies pe la varful coloanei si au compozitia φ1 sunt condesati total ceea ce

inseamna ca lichidul ce iese din condensator au aceeasi compozitie Se repeta calculul pana

cand XnleXF

Y1=XD=0431

X1=080 XnleXF 08gt0019

Y2=0184

X2=0025 XnleXF 0025gt0019

Y3=0145

X3=0019 XnleXF 0019=0019

X4=0018

Y4=0141

XnleXF 0018lt0019 NTT=3

424 Calculul diametrului coloanei si calculul hidrodinamic al talerului

Pagina 13 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Calculul debitelor de lichid si de vapori din zona de concentrare si epuizare

Cunoscand presiunea la varful coloanei (pF) presiunea orientativa in alimentare

(pF)si in reziduri(pW) se determina tD tFsi tW

Bi

Ai-

P=sumXiPi=sumXi∙10 t+Ci

PF=790mmHg

BETOH BH2O

AETOH AH2O-

PF=XF∙10 t+CETOH +(1-XF)∙10 t+CH2O

Tf=10044ordmC

PD=760mmHg

1 Yi

=sum XD=YD=0431

PD Pi

1 YD (1-YD)

= +

PD AETOH BETOH AH2O BH2O

10 10

t+CETOH t+CH2O

1 0431 0569

= +

760 804494 15543 796681 166821

10 10

t+22265 t+228

tD= 925ordmC

PW=820mmHg

BETOH BH2O

AETOHndash AH2Ondash

t+CETOH t+CH2O

Pagina 14 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Pw=Xwmiddot10 +(1ndashXw)∙10

15543 16682

804494ndash 796681ndash

t+22265 t+228

820=001∙10 + 099∙10

tw=101ordmC

Temperaturile medii in zona de concentrare si epuizare sunt

tD+tF

tc=

2

925+10044

tc= =9647ordmC

2

tf+tw

te=

2

10044+1018

te= =10112ordmC

2

Pentru zona de concentrare

Debitul de lichid

Lc=LmiddotD

Lc=2347middot2519= 5912Kmolh=00016Kmols

Debitul de vapori

Vc=(L+1)middotD

Vc=(2347+1)middot2519=8912Kmolh=000234Kmols

_

Mc=METOHmiddotXc+M2(1ndashX2)

XD+XF

Xc=

2

0431+0019

Xc= =0225kgKmol

2

Pagina 15 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

_

Mc=46middot0225+18middot0775=243KgKmol

Debitul masic de lichid

_

Gm liq=MmiddotLc=243middot000164=00398kgKmol

Debitul masic de vapori

_

Gm vap=McmiddotVc=243middot000234=005686kgs

Gm

Gv=

φ

φ=densitatea amestecului

Pentru faza lichida

1 ωі ( 1-ωі)

= +

φam φ1 φ2

φ1φ2mdashdensitatea etanolului respectiv a apei

ωі- fractia masica

Xc Mi 0225middot46

ωc= _ = =0425

Mc 243

Xe Mi

ωe= _

Me

1 0425 0575

= + = 000118

φc 72362 96377

φc=84745 kgmsup3

Pentru vapori _

To P M To P

φam= φo middot = middot middot

T Po 224 T Po

Pagina 16 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

PF+PD

Pc=

2

750+760

Pc= =775mmHg

2

Tc=To+Tc

Tc=273+9647=36947K

_

M=YcMETOH+(1-Yc)MH2O

αXc

Yc=

1+(α-1)Xc

86760225

Yc= =0715

1+(8676-1)0225

_

Mc=3802 KgKmol

3802 273 775

φc= = 1278Kgmsup3

224 36947 760

Pentru zona de epuizare

Le=Lc+F

Le=5912 +117849= 123761Kmolh=00343Kmolh

Ve=Vc=8431Kmolh=000234Kmols

_

Me=METOHmiddotXe+MH2O(1-Xe)

XF+Xw 0019+001

Xe= = =00145

2

_

Me=46middot00145+18middot0986=18392KgKmol

Pagina 17 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

_

Gm liq=Memiddot Le=18392middot00343=063084Kgs

_

Gm vap=MemiddotVe=18392middot000234=004303Kgs

1 ωe (1-ωe)

= +

φe φETOH φH2O

Xe Mi 0014546

ωe= _ = =0036

Me 18392

1 0036 0964

= + = 000105

φe 71781 95993

φe=94841kgmsup3

PF+Pw

Pe = Me=21164KgKmol

2

790+820

Pe = =805mmHg

2

Te=273+10112=37412

21164 273 805

φe= =0730Kgmsup3

224 37412 760

Zona de concentrare Zona de epuizare

liq vapori liq vapori

LV(Kmolh) 5912 8431 123761 8431

LV(Kmols) 000164 000234 00343 000234

Gm(kgs) 00398 008896 063084 004952

Gv(msup3s) 0000046 00696 000066 00678

Pagina 18 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Zona de concentrare

Determinarea diametrului coloanei

In vederea dimensionarii talerului este necesar sa se calculeze diametrul coloanei

Pentru o distanta intre talere H=03m din figura (III6) pentru valoarea raportului

φg 1278 -3

= = 000150=15middot10 viteza in coloane cu talere W=079ms

φe 84745

Pentru talere perforate viteza de lucru va fi

W=80-90 W max

Wmax=079135=10665ms

85

Wlucru= 10665=0906ms

100

Diametrul coloanei va fi

425056

dc= 46v = =0312m

πw 31418363600

Se standardizeazadc=03m

Recalculam viteza

46v

W= =0985ms

Π dcsup2

b)Calculul suprafetei efective a talerului

Suprafata ocupata de un deversor se calculeaza cu relatia

dcsup2 πα

Sd= ( -sin )

180

unde α este unghiul la centru corespunzator coardei deversorului

α b

=arcsin

dc

b este lungimea progului de deversare

b=(06divide08)dc

Se alege b=06middotdc =06middot03=018

Pagina 19 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

α = arcsin 018 =arcsin 06harrα=7374degC

03sup2 314middot7374

Sd= ( ndashsin 7374)=000367msup2

180

Suprafata efectiva a talerului va fi

_

Vdcsup2 314∙03sup2

St=Ac-25d= ndash25d = ndash 2∙000367=006331msup2

2 4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului Viteza gazului in orificiile

talerului trebuie sa fii mai mare decat viteza critica la care lichidul curge prin perforatii

Viteza minima a gazului

Wmin=067 g middot φe he

sect φg

g-acceleratia gravitationala ms

sect-coeficient de rezistenta

φgφe- densitatea lichidului respectiv gazului kgmsup3

he- inaltimea suspensiei pe talerm

h1

he= hp +

13k

hp- este inaltimea pragului de deversare m

k-raportul dintre densitatea spumei si lichidului(k=05)

ndash3 L ⅔

h1=C1middotC2middot10

b

C1-coeficientul ce depinde de forma placii deversoare (C1=28divide38 pentru placa

plana)

C2- coeficient adimensional determinat din figura III7

L-debitul de lichid care trece pe taler msup3 h

Pagina 20 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

L 01656

= =1204

25 25

b 018 din figura III7 se alege C2=101

b

=06

dc

-3 01656 ⅔ ndash3

h1=25middot101middot10 =26 ∙10 m

018

ndash3

ndash2 26∙10

he= 25middot10 + =0029 m

13∙05

ndash2

(k=05hp=25∙10 m)

Viteza minima in orificii va fi

Wmin=067 981 ∙ 84745 ∙0029 =682ms

182 1278

(sect=182)

Viteza gazului in orificiile talerului

100A

Wo=W

Stmiddotφ

St - suprafata activa a talerului msup2

φ- sectiunea libera a orificiilor talerului ()

W- viteza gazului in coloana ms

πdosup2

φ= 100 _

2radic3 tsup2

t=pasul dintre doua orificii

t=(25divide5)do

t=3middot2=6mm=6middot10ˉ sup3m

Pagina 21 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

100π(210ˉ sup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3(6middot10ˉsup3)sup2

314middot03sup2

Wo=0985 100 4 =1091ms

006331middot1007

Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler

he= hus+hσ+hst

ht-caderea totala de presiunem

hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm

hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim

hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm

sectwosup2φg 1821091sup2middot1278

hus= = =0016m

2gφe 2middot981middot84745

hσ= 4σe

138doφeg

σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm

hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m

138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981

hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m

ht=0016+000864+001885=004349m

Hge(18divide2)ht

H-distanta dintre talere

03gt0000769 adevarat

B zona de epuizare

determinarea diametrului coloanei

φg 0730 ndash4

= =0000769=769middot10

φe 94841

H= 03m

Pagina 22 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms

Viteza de lucru

85

Wlucru= (095135)=109ms

100

424408

dc= =028m

3143600109

Se standardizeaza dc=03m

Se calculeaza viteza w=0959ms

dcsup2 314α

Sd= ( ndashsinα)

8 180

α = b

dc

b=06dc=0603=018m

b 018 α

= =06 = arcsin06 α=7374ordm

dc 03 2

032 314middot7374

Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2

180

314∙03sup2

St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2

4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului

g φe

Wmin=067 middot middothe

sect φg

h1

he=hp+

13k

L 2376

Pentru = =172848

Pagina 23 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

25 25

b 018 C2=125

b

=06

dc

1921middot10ˉsup3

he=25middot10ˉsup2 + =0034m

13middot05

L ⅔ 2376 ⅔

h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m

b 018

981 94841

Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms

182 0730

t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m

100314 (210ˉsup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2

πmiddot03sup2

wo=0959middot 100 middot 4

006331middot1007

wo=1062ms

Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler

Ht=hus+hσ+hst

sectWosup2φ 18210620730

hus= = =0000758m

2gφe 298194841

4σe 4579710ˉsup3

hσ = = = 000903m

138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981

hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m

Pagina 24 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

ht=005207m

Hge(18divide2)ht

03gt0093 conditia se verifica

Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa

Zone de concentrare

a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia

XII57

05 072 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga

Ga= criteriul lui Galilui

Re=criteriul lui Reynolds

Sh= criteriul lui Sherwood

Sc= criteriul lui Schmidt

Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de

Gilliland(XII9) 23

ndash7 T 1 1

DA-B= 43 middot10 +

113 113 sup2 MA MB

P VA +VB

DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s

Tmdashtemperatura absoluta k

Pmdashpresiunea absoluta totala atm

Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)

MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor

VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol

VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol

23

ndash7 36946 1 1 ndash7

DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s

1019 194⅓ +638⅓ 18 46

Pagina 25 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

tc=9647ordmC Tc=36947k

Pc=775mmHg Pc=1019 atm

η

Sc=

φD

η=vascozitatea amestecului da P

φ=densitatea amestecului kgmsup3

ndash5

117middot10

Sc= =0478

ndash7

19121∙10∙1278

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4∙6v 4middot25056

W= = = 098ms

3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2

wmiddothstmiddotφ 0980018851278

Re= = =201782

ndash5

η 11710

ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5

Ga= = ndash5 =783middot10

η sup2 117middot10 sup2

05 072 024 05 072 5 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688

Coeficientul kg rezulta ndash7

ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600

Kg= = = 1084133mh

Hst 001885

Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se

utilizeaza relatia

Kmol 1 273 m 1 273

Pagina 26 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

= middot middot = middot

1084133=35761kmolmsup2hDy

msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia

XII59

05 11 024middotμ-1

Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga

hst

Γ= este un simplex geometric

hs

Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13

ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7

D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s

⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓

η VAndash Vo 116910 638 - 8

ηmdashvascozitatea P

Vomdashconstanta caracteristica a lichidului

ndash5

η 116910

Sc= = ndash5 = 01107

φD 124510∙84745

We∙hst∙φe 6e

Re= We=

ηe 3600St

ndash4

726510 00188584745

Re= ndash5 =99245

1169∙10

01656 ndash4

We= = 7265∙10 ms

Pagina 27 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

3600 ∙006331

g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2

Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm

ηsup2 1169middot10

05 11 024 -1 05 11 024 -1

Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386

Coeficientul ke ndash7

ShmiddotD 20540386middot1245middot10

Ke= = =4885mh

hst 001885

Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84

Kmol φв m

=

msup2middothDx Mв h

Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol

φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3

Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx

B Zona de epuizare

Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz

Coeficientul de difuziune este

ndash7 Tsup3sup2 1 1

DAB=4310 +

P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB

ndash7 ndash7

DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s

1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46

te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm

ndash5

Pagina 28 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η 12110

Sc= = ndash7 =088

φD 07301874510

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4Gv 4middot24408

W= = =0959ms

3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2

095middot003546middot0730

Re= ndash5 =203235

121middot10

981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5

Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10

121middot10

Sh=480082

Sh∙D

Kg= =9136179mh

Hst

1 273

Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy

224 37412

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid

ndash7 T ndash7

D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s

η(VA⅓ndash Vo⅓)

Ge

We= =001042ms

3600St

We hst φ

Re= =8612215

Pagina 29 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η

Ga=2376310sup1sup2

Sh=1597218683

micro= hst =0681

ht

Sh D

ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx

hst

Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49

1

kg=

m

kg + ke

m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)

dy α

m= = mc =1166 me=7025

dx (1+(α-1)x)sup2

c 1

kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy

1 1166

+

35761 170368837

e 1

kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx

1 7025

+

29762 3029445957

Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale

La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se

determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se

calculeaza cu relatia XIV39

Pagina 30 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Kg St

__ __

AB=BCmiddot Gv

Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este

prezentata in figura IV2

__ __

AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare

__ __

AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare

__ __

X=035 AB=44 BC=03

__ __

X=038 AB=42 BC=028

__ __

X=03 AB=47 BC=032

__ __

X=02 AB=51 BC=034

__ __

X=01 AB=49 BC=033

__ ___

X=05 AB=27 BC=018

__ ___

X=001 AB=17 BC=018

Din figura N2 se obtine

NTR=5

Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare

Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de

Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru

vapori

Π dsup2 stut

Gv=wmiddotA=w

Pagina 31 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4

46v

d=

πw

1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms

400696

d= =0066m=66mm

31420

Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms

2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms

Gv=LxD=234700007=0001642kmols

(GmMc) 0001642243

Gv= = =0000047msup3s

φ 84745

d=00044m=44mm

Standardizarea dext=25mm dint=9mm

Se recalculeaza vitezaw=073ms

3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid

F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg

1 ω1 (1-ω1) __

= + ω1=XFMMF

φam φ 1 φ2

φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s

Se alege w=3ms

d=00164m=164mm

Standardizarea dext =25mm dint=16mm

Se recalculeaza viteza w=318ms

4 Stutul de evacuare rapida

V coloana=Vcil+Vsfera

Consideramcoloana plina cu apa

Pagina 32 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute

Volumul de lichid

Debitul de golire=

Timp de golire

Π dsup3 314middot03sup3

V sfera = = =0014msup3

6 6

Vcilindru=Hcilindru πdsup24

Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He

Hc=2H+r =2middot03+015=075m

He=3H+r =3middot03+015=105m

Ht=(5-1)middot03+075+105=3m

Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m

Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3

4

Vcoloana=019+0014=0204msup3

Debitul de golire=0204600=0000341msup3s

Se alege w=3ms

d=0012m=12mm

Standardizare dext=25mm dint=17mm

Se calculeaza viteza w=29ms

6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare

Se alege w=20ms

d=00657m=657mm

Standardizare dext=76mm dint=66mm

Se recalculeaza viteza w=198ms

44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare

Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul

unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza

debitul

Pagina 33 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT

montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA

Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic

astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit

Reglare compozitiei si debitului de reflux

Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza

prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie

de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul

de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand

constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei

distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux

ramanand constant

Reglarea nivelului lichidului din blaz

Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin

intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care

comanda ventilul situat inainte de refierbator

Reglarea concentratiei de blaz

Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in

comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra

echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in

coloana

Pagina 34 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

CAPITOLUL 5

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA

51 Bilantul termic al schimbatorului

G2T2rdquo

G1=W=11534 kmolh

G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm

t1rdquo=40ordmC

G2t2rsquo

G2-debitul fluidului de racire

t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC

Calculul debitului de apa de racire

Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula

prin tevi

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)

Q-fluxul termic w

C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd

Temperatura medie a amestecului este

t1rsquo+t1rdquo 1018+40

tm= = =709ordmC

2 2

Temperatura medie a apei

28+38

tm= =33ordmC

2

Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol

W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs

Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd

G1C1(t1rsquo-t1rdquo)

G2= =1295137kgh=359kgs

C2(t2rdquo-t2rsquo)

Pagina 35 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)

Calculul preliminar al fortei motrice

Dtrsquo-Dtrdquo

Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo

Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo

ln

Dtrdquo

52 Predimensionarea schimbatorului de caldura

Q=KA Dtm

K=coeficientul total de transfer de caldura

A=aria suprafetei de transfer termic

Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta

Q 15033323

A= = =969msup2

K Dtm 500middot31

Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane

A=905 L=4000mm De=99mm

n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm

53 Verificarea ariei de transfer termic

a)Alegerea ecuatiei de transfer termic

Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de

caldura

-pentru fluidul ce circula prin tevi

W1 d φ1 4G1

Re= W1=

η1 3600 φ1 π dsup2m

Re1018ordmC=1186129

Re40ordmC=674144

-pentru fluidul ce circula printre tevi

w2 d φ2 4G2 d

Re= =

η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2

Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606

Pagina 36 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim

turbulent)

Criteriul Reynolds

4G1

Re= Re709ordmC=935752

3600πn d η1

Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32

08 04

Nn=0023RemiddotPr

Cp η

Pr=

λ

Cpam709ordmC=415399Jkggrd

ndash4

ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s

λam709ordmC=06702wmgrd

Pr=259

Nn=5057

Nn λ

α1= =10044wmsup2grd

d

c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi

Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)

06 03 η 014

Nn=Cre Pr

Ηp

-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma

06

C=116 d echin Dn-nsup2dsup2

dechin= =0057

Dn+nmiddotd

C=0209

Pagina 37 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4 G2d

Re= =7511914

3600π(Dsup2-ndsup2)η2

ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots

λh2o33ordmC=066wmgrd

Pr=496 -014

Nn=14336(ηp)

Nn λ2 -014

α2= =24899(ηp)

d

d)Calculul coeficientului total de transfer termic

Se utilizeaza ecuatia VIII9

1

K=

1 δp 1 1

+ +sum +

α1 λp i=1 αci α2

α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd

δ-grosimea peretelui tevii m

λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd

αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam

Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este

r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1

Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua

fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua

fete ale peretelui (tevii) tp1tp2

tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din

egalitatile

tp1 fluxului termic unitar prin cele trei

straturi

Tp2 tm2

Pagina 38 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)

tp1=293+095tp2

-014 -33

k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)

Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari

Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)

Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC

ηp=000118cp

1

K= =57315wmsup2grd

-5 1

+000055+43middot 10 +

10044 6399043

e)Calculul fortei motrice

Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se

recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)

DTmrsquo=FDtm

F-factor de corectie(Flt1)

In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)

t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo

P= =0156 R= =618

t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo

-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie

F=095

Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC

f)Determinarea suprafetei de transfer termic

Q

A= = 89msup2

KmiddotDtrsquom

Amc=89msup2ltAdisp=969msup2

Schimbatorul are o rezerva de 88

Calculul mecanic sumar si hidrodinamic

a)Calculul mecanic sumar

Pagina 39 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Dimensionarea stuturilor

G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv

d=

πw

G1trdquo1(2)

G2t2rdquo

(1)Stut de intrare amestec

G1=w=210841kgh=05856kgs

1 ω1 ω2

= +

φam φ1 φ2

1 0025 0974

La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3

φam 71693 95935

La 40ordmC φam=98754kgmsup3

05856

G1= =0000614msup3s(1018ordmC)

95225

05856

G1= =0000592msup3s(40ordmC)

98754

W=3ms

4middot0000614

d1= = 0016m

314middot3

Standardizare dext=25mm dint=16mm

Viteza recalculata w=305ms

(2)Stut de iesire amestec

d2= 4middot0000592

Pagina 40 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

314middot3 =00158m

Standardizare dext=25mm dint =16mm

Viteza recalculata w=294ms

(3) Stut de intrare apa

G2= 1295137kgh=359kgs

359

G2= =0003604msup3s (28ordmC)

99607

359

G2= =000361msup3s(38ordmC)

99419

d3= 4middot0003604 =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=301ms

Stut de iesire apa

4middot000361

D4= =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=302ms

Stut de aerisire

dext=32mm dint=25mm

Greutatea schimbatorului in functionare

Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace

Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi

Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg

4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3

Pagina 41 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Vcapace= = = = 001413msup3

3 6 6

Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg

πdsup2 intmiddotL

Vteava=πRsup2L= =000362msup3

4

Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg

V=Vmanta-Vtevi=01919msup3

Mapa=1413+72596+19191=27863kg

Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori

Mstut=10kg

Mcapace=Vmiddotφotel=911kg

dextmantasup3-dintmantasup3

V=34π =000116msup3

8

Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg

Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3

Mpereti despartitori=3kg

Mtevi =14197kg

V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3

Mplaci tubulare =2862kg

Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3

Mmetal=31259kg

G=mapa+mmetal=59122kg

G=59122middot981=579KN

Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600

B=255C=450K=25L2=625)

Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)

Caderea de presiune prin frecare(Dpf)

Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ

Pagina 42 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

n

c

t

i

i

l

e

m

o

l

a

r

e

a

l

e

a

l

c

o

o

l

u

l

u

i

α

gt

Pagina 12 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

1

X

Y 0 017 03891 043

7

047 050

8

054

4

058

2

061

2

0656 068

4

07385 07815 0894

α _ 10

57

819 727 628 520 391 286 240 1

85

16

1

13

5

121 1

αc=8676

Pentru calculul analitic se porneste cu o relatie de echilibru

αxi

φi =

1+(α- 1)Xi

intre compozitia vaporilor ce intra pe talerul n si lichidul ce paraseste talerul n exista

urmatoarea relatie de operare

L XD

Yn+1= Xn +

L+1 L+1

Vaporii care ies pe la varful coloanei si au compozitia φ1 sunt condesati total ceea ce

inseamna ca lichidul ce iese din condensator au aceeasi compozitie Se repeta calculul pana

cand XnleXF

Y1=XD=0431

X1=080 XnleXF 08gt0019

Y2=0184

X2=0025 XnleXF 0025gt0019

Y3=0145

X3=0019 XnleXF 0019=0019

X4=0018

Y4=0141

XnleXF 0018lt0019 NTT=3

424 Calculul diametrului coloanei si calculul hidrodinamic al talerului

Pagina 13 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Calculul debitelor de lichid si de vapori din zona de concentrare si epuizare

Cunoscand presiunea la varful coloanei (pF) presiunea orientativa in alimentare

(pF)si in reziduri(pW) se determina tD tFsi tW

Bi

Ai-

P=sumXiPi=sumXi∙10 t+Ci

PF=790mmHg

BETOH BH2O

AETOH AH2O-

PF=XF∙10 t+CETOH +(1-XF)∙10 t+CH2O

Tf=10044ordmC

PD=760mmHg

1 Yi

=sum XD=YD=0431

PD Pi

1 YD (1-YD)

= +

PD AETOH BETOH AH2O BH2O

10 10

t+CETOH t+CH2O

1 0431 0569

= +

760 804494 15543 796681 166821

10 10

t+22265 t+228

tD= 925ordmC

PW=820mmHg

BETOH BH2O

AETOHndash AH2Ondash

t+CETOH t+CH2O

Pagina 14 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Pw=Xwmiddot10 +(1ndashXw)∙10

15543 16682

804494ndash 796681ndash

t+22265 t+228

820=001∙10 + 099∙10

tw=101ordmC

Temperaturile medii in zona de concentrare si epuizare sunt

tD+tF

tc=

2

925+10044

tc= =9647ordmC

2

tf+tw

te=

2

10044+1018

te= =10112ordmC

2

Pentru zona de concentrare

Debitul de lichid

Lc=LmiddotD

Lc=2347middot2519= 5912Kmolh=00016Kmols

Debitul de vapori

Vc=(L+1)middotD

Vc=(2347+1)middot2519=8912Kmolh=000234Kmols

_

Mc=METOHmiddotXc+M2(1ndashX2)

XD+XF

Xc=

2

0431+0019

Xc= =0225kgKmol

2

Pagina 15 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

_

Mc=46middot0225+18middot0775=243KgKmol

Debitul masic de lichid

_

Gm liq=MmiddotLc=243middot000164=00398kgKmol

Debitul masic de vapori

_

Gm vap=McmiddotVc=243middot000234=005686kgs

Gm

Gv=

φ

φ=densitatea amestecului

Pentru faza lichida

1 ωі ( 1-ωі)

= +

φam φ1 φ2

φ1φ2mdashdensitatea etanolului respectiv a apei

ωі- fractia masica

Xc Mi 0225middot46

ωc= _ = =0425

Mc 243

Xe Mi

ωe= _

Me

1 0425 0575

= + = 000118

φc 72362 96377

φc=84745 kgmsup3

Pentru vapori _

To P M To P

φam= φo middot = middot middot

T Po 224 T Po

Pagina 16 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

PF+PD

Pc=

2

750+760

Pc= =775mmHg

2

Tc=To+Tc

Tc=273+9647=36947K

_

M=YcMETOH+(1-Yc)MH2O

αXc

Yc=

1+(α-1)Xc

86760225

Yc= =0715

1+(8676-1)0225

_

Mc=3802 KgKmol

3802 273 775

φc= = 1278Kgmsup3

224 36947 760

Pentru zona de epuizare

Le=Lc+F

Le=5912 +117849= 123761Kmolh=00343Kmolh

Ve=Vc=8431Kmolh=000234Kmols

_

Me=METOHmiddotXe+MH2O(1-Xe)

XF+Xw 0019+001

Xe= = =00145

2

_

Me=46middot00145+18middot0986=18392KgKmol

Pagina 17 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

_

Gm liq=Memiddot Le=18392middot00343=063084Kgs

_

Gm vap=MemiddotVe=18392middot000234=004303Kgs

1 ωe (1-ωe)

= +

φe φETOH φH2O

Xe Mi 0014546

ωe= _ = =0036

Me 18392

1 0036 0964

= + = 000105

φe 71781 95993

φe=94841kgmsup3

PF+Pw

Pe = Me=21164KgKmol

2

790+820

Pe = =805mmHg

2

Te=273+10112=37412

21164 273 805

φe= =0730Kgmsup3

224 37412 760

Zona de concentrare Zona de epuizare

liq vapori liq vapori

LV(Kmolh) 5912 8431 123761 8431

LV(Kmols) 000164 000234 00343 000234

Gm(kgs) 00398 008896 063084 004952

Gv(msup3s) 0000046 00696 000066 00678

Pagina 18 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Zona de concentrare

Determinarea diametrului coloanei

In vederea dimensionarii talerului este necesar sa se calculeze diametrul coloanei

Pentru o distanta intre talere H=03m din figura (III6) pentru valoarea raportului

φg 1278 -3

= = 000150=15middot10 viteza in coloane cu talere W=079ms

φe 84745

Pentru talere perforate viteza de lucru va fi

W=80-90 W max

Wmax=079135=10665ms

85

Wlucru= 10665=0906ms

100

Diametrul coloanei va fi

425056

dc= 46v = =0312m

πw 31418363600

Se standardizeazadc=03m

Recalculam viteza

46v

W= =0985ms

Π dcsup2

b)Calculul suprafetei efective a talerului

Suprafata ocupata de un deversor se calculeaza cu relatia

dcsup2 πα

Sd= ( -sin )

180

unde α este unghiul la centru corespunzator coardei deversorului

α b

=arcsin

dc

b este lungimea progului de deversare

b=(06divide08)dc

Se alege b=06middotdc =06middot03=018

Pagina 19 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

α = arcsin 018 =arcsin 06harrα=7374degC

03sup2 314middot7374

Sd= ( ndashsin 7374)=000367msup2

180

Suprafata efectiva a talerului va fi

_

Vdcsup2 314∙03sup2

St=Ac-25d= ndash25d = ndash 2∙000367=006331msup2

2 4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului Viteza gazului in orificiile

talerului trebuie sa fii mai mare decat viteza critica la care lichidul curge prin perforatii

Viteza minima a gazului

Wmin=067 g middot φe he

sect φg

g-acceleratia gravitationala ms

sect-coeficient de rezistenta

φgφe- densitatea lichidului respectiv gazului kgmsup3

he- inaltimea suspensiei pe talerm

h1

he= hp +

13k

hp- este inaltimea pragului de deversare m

k-raportul dintre densitatea spumei si lichidului(k=05)

ndash3 L ⅔

h1=C1middotC2middot10

b

C1-coeficientul ce depinde de forma placii deversoare (C1=28divide38 pentru placa

plana)

C2- coeficient adimensional determinat din figura III7

L-debitul de lichid care trece pe taler msup3 h

Pagina 20 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

L 01656

= =1204

25 25

b 018 din figura III7 se alege C2=101

b

=06

dc

-3 01656 ⅔ ndash3

h1=25middot101middot10 =26 ∙10 m

018

ndash3

ndash2 26∙10

he= 25middot10 + =0029 m

13∙05

ndash2

(k=05hp=25∙10 m)

Viteza minima in orificii va fi

Wmin=067 981 ∙ 84745 ∙0029 =682ms

182 1278

(sect=182)

Viteza gazului in orificiile talerului

100A

Wo=W

Stmiddotφ

St - suprafata activa a talerului msup2

φ- sectiunea libera a orificiilor talerului ()

W- viteza gazului in coloana ms

πdosup2

φ= 100 _

2radic3 tsup2

t=pasul dintre doua orificii

t=(25divide5)do

t=3middot2=6mm=6middot10ˉ sup3m

Pagina 21 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

100π(210ˉ sup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3(6middot10ˉsup3)sup2

314middot03sup2

Wo=0985 100 4 =1091ms

006331middot1007

Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler

he= hus+hσ+hst

ht-caderea totala de presiunem

hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm

hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim

hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm

sectwosup2φg 1821091sup2middot1278

hus= = =0016m

2gφe 2middot981middot84745

hσ= 4σe

138doφeg

σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm

hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m

138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981

hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m

ht=0016+000864+001885=004349m

Hge(18divide2)ht

H-distanta dintre talere

03gt0000769 adevarat

B zona de epuizare

determinarea diametrului coloanei

φg 0730 ndash4

= =0000769=769middot10

φe 94841

H= 03m

Pagina 22 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms

Viteza de lucru

85

Wlucru= (095135)=109ms

100

424408

dc= =028m

3143600109

Se standardizeaza dc=03m

Se calculeaza viteza w=0959ms

dcsup2 314α

Sd= ( ndashsinα)

8 180

α = b

dc

b=06dc=0603=018m

b 018 α

= =06 = arcsin06 α=7374ordm

dc 03 2

032 314middot7374

Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2

180

314∙03sup2

St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2

4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului

g φe

Wmin=067 middot middothe

sect φg

h1

he=hp+

13k

L 2376

Pentru = =172848

Pagina 23 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

25 25

b 018 C2=125

b

=06

dc

1921middot10ˉsup3

he=25middot10ˉsup2 + =0034m

13middot05

L ⅔ 2376 ⅔

h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m

b 018

981 94841

Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms

182 0730

t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m

100314 (210ˉsup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2

πmiddot03sup2

wo=0959middot 100 middot 4

006331middot1007

wo=1062ms

Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler

Ht=hus+hσ+hst

sectWosup2φ 18210620730

hus= = =0000758m

2gφe 298194841

4σe 4579710ˉsup3

hσ = = = 000903m

138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981

hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m

Pagina 24 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

ht=005207m

Hge(18divide2)ht

03gt0093 conditia se verifica

Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa

Zone de concentrare

a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia

XII57

05 072 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga

Ga= criteriul lui Galilui

Re=criteriul lui Reynolds

Sh= criteriul lui Sherwood

Sc= criteriul lui Schmidt

Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de

Gilliland(XII9) 23

ndash7 T 1 1

DA-B= 43 middot10 +

113 113 sup2 MA MB

P VA +VB

DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s

Tmdashtemperatura absoluta k

Pmdashpresiunea absoluta totala atm

Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)

MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor

VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol

VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol

23

ndash7 36946 1 1 ndash7

DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s

1019 194⅓ +638⅓ 18 46

Pagina 25 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

tc=9647ordmC Tc=36947k

Pc=775mmHg Pc=1019 atm

η

Sc=

φD

η=vascozitatea amestecului da P

φ=densitatea amestecului kgmsup3

ndash5

117middot10

Sc= =0478

ndash7

19121∙10∙1278

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4∙6v 4middot25056

W= = = 098ms

3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2

wmiddothstmiddotφ 0980018851278

Re= = =201782

ndash5

η 11710

ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5

Ga= = ndash5 =783middot10

η sup2 117middot10 sup2

05 072 024 05 072 5 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688

Coeficientul kg rezulta ndash7

ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600

Kg= = = 1084133mh

Hst 001885

Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se

utilizeaza relatia

Kmol 1 273 m 1 273

Pagina 26 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

= middot middot = middot

1084133=35761kmolmsup2hDy

msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia

XII59

05 11 024middotμ-1

Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga

hst

Γ= este un simplex geometric

hs

Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13

ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7

D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s

⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓

η VAndash Vo 116910 638 - 8

ηmdashvascozitatea P

Vomdashconstanta caracteristica a lichidului

ndash5

η 116910

Sc= = ndash5 = 01107

φD 124510∙84745

We∙hst∙φe 6e

Re= We=

ηe 3600St

ndash4

726510 00188584745

Re= ndash5 =99245

1169∙10

01656 ndash4

We= = 7265∙10 ms

Pagina 27 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

3600 ∙006331

g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2

Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm

ηsup2 1169middot10

05 11 024 -1 05 11 024 -1

Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386

Coeficientul ke ndash7

ShmiddotD 20540386middot1245middot10

Ke= = =4885mh

hst 001885

Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84

Kmol φв m

=

msup2middothDx Mв h

Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol

φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3

Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx

B Zona de epuizare

Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz

Coeficientul de difuziune este

ndash7 Tsup3sup2 1 1

DAB=4310 +

P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB

ndash7 ndash7

DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s

1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46

te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm

ndash5

Pagina 28 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η 12110

Sc= = ndash7 =088

φD 07301874510

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4Gv 4middot24408

W= = =0959ms

3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2

095middot003546middot0730

Re= ndash5 =203235

121middot10

981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5

Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10

121middot10

Sh=480082

Sh∙D

Kg= =9136179mh

Hst

1 273

Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy

224 37412

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid

ndash7 T ndash7

D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s

η(VA⅓ndash Vo⅓)

Ge

We= =001042ms

3600St

We hst φ

Re= =8612215

Pagina 29 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η

Ga=2376310sup1sup2

Sh=1597218683

micro= hst =0681

ht

Sh D

ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx

hst

Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49

1

kg=

m

kg + ke

m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)

dy α

m= = mc =1166 me=7025

dx (1+(α-1)x)sup2

c 1

kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy

1 1166

+

35761 170368837

e 1

kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx

1 7025

+

29762 3029445957

Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale

La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se

determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se

calculeaza cu relatia XIV39

Pagina 30 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Kg St

__ __

AB=BCmiddot Gv

Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este

prezentata in figura IV2

__ __

AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare

__ __

AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare

__ __

X=035 AB=44 BC=03

__ __

X=038 AB=42 BC=028

__ __

X=03 AB=47 BC=032

__ __

X=02 AB=51 BC=034

__ __

X=01 AB=49 BC=033

__ ___

X=05 AB=27 BC=018

__ ___

X=001 AB=17 BC=018

Din figura N2 se obtine

NTR=5

Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare

Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de

Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru

vapori

Π dsup2 stut

Gv=wmiddotA=w

Pagina 31 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4

46v

d=

πw

1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms

400696

d= =0066m=66mm

31420

Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms

2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms

Gv=LxD=234700007=0001642kmols

(GmMc) 0001642243

Gv= = =0000047msup3s

φ 84745

d=00044m=44mm

Standardizarea dext=25mm dint=9mm

Se recalculeaza vitezaw=073ms

3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid

F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg

1 ω1 (1-ω1) __

= + ω1=XFMMF

φam φ 1 φ2

φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s

Se alege w=3ms

d=00164m=164mm

Standardizarea dext =25mm dint=16mm

Se recalculeaza viteza w=318ms

4 Stutul de evacuare rapida

V coloana=Vcil+Vsfera

Consideramcoloana plina cu apa

Pagina 32 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute

Volumul de lichid

Debitul de golire=

Timp de golire

Π dsup3 314middot03sup3

V sfera = = =0014msup3

6 6

Vcilindru=Hcilindru πdsup24

Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He

Hc=2H+r =2middot03+015=075m

He=3H+r =3middot03+015=105m

Ht=(5-1)middot03+075+105=3m

Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m

Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3

4

Vcoloana=019+0014=0204msup3

Debitul de golire=0204600=0000341msup3s

Se alege w=3ms

d=0012m=12mm

Standardizare dext=25mm dint=17mm

Se calculeaza viteza w=29ms

6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare

Se alege w=20ms

d=00657m=657mm

Standardizare dext=76mm dint=66mm

Se recalculeaza viteza w=198ms

44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare

Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul

unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza

debitul

Pagina 33 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT

montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA

Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic

astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit

Reglare compozitiei si debitului de reflux

Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza

prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie

de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul

de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand

constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei

distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux

ramanand constant

Reglarea nivelului lichidului din blaz

Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin

intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care

comanda ventilul situat inainte de refierbator

Reglarea concentratiei de blaz

Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in

comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra

echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in

coloana

Pagina 34 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

CAPITOLUL 5

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA

51 Bilantul termic al schimbatorului

G2T2rdquo

G1=W=11534 kmolh

G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm

t1rdquo=40ordmC

G2t2rsquo

G2-debitul fluidului de racire

t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC

Calculul debitului de apa de racire

Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula

prin tevi

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)

Q-fluxul termic w

C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd

Temperatura medie a amestecului este

t1rsquo+t1rdquo 1018+40

tm= = =709ordmC

2 2

Temperatura medie a apei

28+38

tm= =33ordmC

2

Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol

W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs

Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd

G1C1(t1rsquo-t1rdquo)

G2= =1295137kgh=359kgs

C2(t2rdquo-t2rsquo)

Pagina 35 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)

Calculul preliminar al fortei motrice

Dtrsquo-Dtrdquo

Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo

Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo

ln

Dtrdquo

52 Predimensionarea schimbatorului de caldura

Q=KA Dtm

K=coeficientul total de transfer de caldura

A=aria suprafetei de transfer termic

Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta

Q 15033323

A= = =969msup2

K Dtm 500middot31

Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane

A=905 L=4000mm De=99mm

n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm

53 Verificarea ariei de transfer termic

a)Alegerea ecuatiei de transfer termic

Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de

caldura

-pentru fluidul ce circula prin tevi

W1 d φ1 4G1

Re= W1=

η1 3600 φ1 π dsup2m

Re1018ordmC=1186129

Re40ordmC=674144

-pentru fluidul ce circula printre tevi

w2 d φ2 4G2 d

Re= =

η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2

Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606

Pagina 36 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim

turbulent)

Criteriul Reynolds

4G1

Re= Re709ordmC=935752

3600πn d η1

Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32

08 04

Nn=0023RemiddotPr

Cp η

Pr=

λ

Cpam709ordmC=415399Jkggrd

ndash4

ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s

λam709ordmC=06702wmgrd

Pr=259

Nn=5057

Nn λ

α1= =10044wmsup2grd

d

c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi

Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)

06 03 η 014

Nn=Cre Pr

Ηp

-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma

06

C=116 d echin Dn-nsup2dsup2

dechin= =0057

Dn+nmiddotd

C=0209

Pagina 37 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4 G2d

Re= =7511914

3600π(Dsup2-ndsup2)η2

ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots

λh2o33ordmC=066wmgrd

Pr=496 -014

Nn=14336(ηp)

Nn λ2 -014

α2= =24899(ηp)

d

d)Calculul coeficientului total de transfer termic

Se utilizeaza ecuatia VIII9

1

K=

1 δp 1 1

+ +sum +

α1 λp i=1 αci α2

α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd

δ-grosimea peretelui tevii m

λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd

αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam

Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este

r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1

Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua

fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua

fete ale peretelui (tevii) tp1tp2

tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din

egalitatile

tp1 fluxului termic unitar prin cele trei

straturi

Tp2 tm2

Pagina 38 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)

tp1=293+095tp2

-014 -33

k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)

Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari

Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)

Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC

ηp=000118cp

1

K= =57315wmsup2grd

-5 1

+000055+43middot 10 +

10044 6399043

e)Calculul fortei motrice

Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se

recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)

DTmrsquo=FDtm

F-factor de corectie(Flt1)

In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)

t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo

P= =0156 R= =618

t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo

-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie

F=095

Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC

f)Determinarea suprafetei de transfer termic

Q

A= = 89msup2

KmiddotDtrsquom

Amc=89msup2ltAdisp=969msup2

Schimbatorul are o rezerva de 88

Calculul mecanic sumar si hidrodinamic

a)Calculul mecanic sumar

Pagina 39 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Dimensionarea stuturilor

G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv

d=

πw

G1trdquo1(2)

G2t2rdquo

(1)Stut de intrare amestec

G1=w=210841kgh=05856kgs

1 ω1 ω2

= +

φam φ1 φ2

1 0025 0974

La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3

φam 71693 95935

La 40ordmC φam=98754kgmsup3

05856

G1= =0000614msup3s(1018ordmC)

95225

05856

G1= =0000592msup3s(40ordmC)

98754

W=3ms

4middot0000614

d1= = 0016m

314middot3

Standardizare dext=25mm dint=16mm

Viteza recalculata w=305ms

(2)Stut de iesire amestec

d2= 4middot0000592

Pagina 40 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

314middot3 =00158m

Standardizare dext=25mm dint =16mm

Viteza recalculata w=294ms

(3) Stut de intrare apa

G2= 1295137kgh=359kgs

359

G2= =0003604msup3s (28ordmC)

99607

359

G2= =000361msup3s(38ordmC)

99419

d3= 4middot0003604 =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=301ms

Stut de iesire apa

4middot000361

D4= =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=302ms

Stut de aerisire

dext=32mm dint=25mm

Greutatea schimbatorului in functionare

Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace

Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi

Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg

4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3

Pagina 41 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Vcapace= = = = 001413msup3

3 6 6

Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg

πdsup2 intmiddotL

Vteava=πRsup2L= =000362msup3

4

Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg

V=Vmanta-Vtevi=01919msup3

Mapa=1413+72596+19191=27863kg

Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori

Mstut=10kg

Mcapace=Vmiddotφotel=911kg

dextmantasup3-dintmantasup3

V=34π =000116msup3

8

Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg

Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3

Mpereti despartitori=3kg

Mtevi =14197kg

V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3

Mplaci tubulare =2862kg

Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3

Mmetal=31259kg

G=mapa+mmetal=59122kg

G=59122middot981=579KN

Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600

B=255C=450K=25L2=625)

Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)

Caderea de presiune prin frecare(Dpf)

Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ

Pagina 42 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

1

X

Y 0 017 03891 043

7

047 050

8

054

4

058

2

061

2

0656 068

4

07385 07815 0894

α _ 10

57

819 727 628 520 391 286 240 1

85

16

1

13

5

121 1

αc=8676

Pentru calculul analitic se porneste cu o relatie de echilibru

αxi

φi =

1+(α- 1)Xi

intre compozitia vaporilor ce intra pe talerul n si lichidul ce paraseste talerul n exista

urmatoarea relatie de operare

L XD

Yn+1= Xn +

L+1 L+1

Vaporii care ies pe la varful coloanei si au compozitia φ1 sunt condesati total ceea ce

inseamna ca lichidul ce iese din condensator au aceeasi compozitie Se repeta calculul pana

cand XnleXF

Y1=XD=0431

X1=080 XnleXF 08gt0019

Y2=0184

X2=0025 XnleXF 0025gt0019

Y3=0145

X3=0019 XnleXF 0019=0019

X4=0018

Y4=0141

XnleXF 0018lt0019 NTT=3

424 Calculul diametrului coloanei si calculul hidrodinamic al talerului

Pagina 13 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Calculul debitelor de lichid si de vapori din zona de concentrare si epuizare

Cunoscand presiunea la varful coloanei (pF) presiunea orientativa in alimentare

(pF)si in reziduri(pW) se determina tD tFsi tW

Bi

Ai-

P=sumXiPi=sumXi∙10 t+Ci

PF=790mmHg

BETOH BH2O

AETOH AH2O-

PF=XF∙10 t+CETOH +(1-XF)∙10 t+CH2O

Tf=10044ordmC

PD=760mmHg

1 Yi

=sum XD=YD=0431

PD Pi

1 YD (1-YD)

= +

PD AETOH BETOH AH2O BH2O

10 10

t+CETOH t+CH2O

1 0431 0569

= +

760 804494 15543 796681 166821

10 10

t+22265 t+228

tD= 925ordmC

PW=820mmHg

BETOH BH2O

AETOHndash AH2Ondash

t+CETOH t+CH2O

Pagina 14 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Pw=Xwmiddot10 +(1ndashXw)∙10

15543 16682

804494ndash 796681ndash

t+22265 t+228

820=001∙10 + 099∙10

tw=101ordmC

Temperaturile medii in zona de concentrare si epuizare sunt

tD+tF

tc=

2

925+10044

tc= =9647ordmC

2

tf+tw

te=

2

10044+1018

te= =10112ordmC

2

Pentru zona de concentrare

Debitul de lichid

Lc=LmiddotD

Lc=2347middot2519= 5912Kmolh=00016Kmols

Debitul de vapori

Vc=(L+1)middotD

Vc=(2347+1)middot2519=8912Kmolh=000234Kmols

_

Mc=METOHmiddotXc+M2(1ndashX2)

XD+XF

Xc=

2

0431+0019

Xc= =0225kgKmol

2

Pagina 15 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

_

Mc=46middot0225+18middot0775=243KgKmol

Debitul masic de lichid

_

Gm liq=MmiddotLc=243middot000164=00398kgKmol

Debitul masic de vapori

_

Gm vap=McmiddotVc=243middot000234=005686kgs

Gm

Gv=

φ

φ=densitatea amestecului

Pentru faza lichida

1 ωі ( 1-ωі)

= +

φam φ1 φ2

φ1φ2mdashdensitatea etanolului respectiv a apei

ωі- fractia masica

Xc Mi 0225middot46

ωc= _ = =0425

Mc 243

Xe Mi

ωe= _

Me

1 0425 0575

= + = 000118

φc 72362 96377

φc=84745 kgmsup3

Pentru vapori _

To P M To P

φam= φo middot = middot middot

T Po 224 T Po

Pagina 16 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

PF+PD

Pc=

2

750+760

Pc= =775mmHg

2

Tc=To+Tc

Tc=273+9647=36947K

_

M=YcMETOH+(1-Yc)MH2O

αXc

Yc=

1+(α-1)Xc

86760225

Yc= =0715

1+(8676-1)0225

_

Mc=3802 KgKmol

3802 273 775

φc= = 1278Kgmsup3

224 36947 760

Pentru zona de epuizare

Le=Lc+F

Le=5912 +117849= 123761Kmolh=00343Kmolh

Ve=Vc=8431Kmolh=000234Kmols

_

Me=METOHmiddotXe+MH2O(1-Xe)

XF+Xw 0019+001

Xe= = =00145

2

_

Me=46middot00145+18middot0986=18392KgKmol

Pagina 17 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

_

Gm liq=Memiddot Le=18392middot00343=063084Kgs

_

Gm vap=MemiddotVe=18392middot000234=004303Kgs

1 ωe (1-ωe)

= +

φe φETOH φH2O

Xe Mi 0014546

ωe= _ = =0036

Me 18392

1 0036 0964

= + = 000105

φe 71781 95993

φe=94841kgmsup3

PF+Pw

Pe = Me=21164KgKmol

2

790+820

Pe = =805mmHg

2

Te=273+10112=37412

21164 273 805

φe= =0730Kgmsup3

224 37412 760

Zona de concentrare Zona de epuizare

liq vapori liq vapori

LV(Kmolh) 5912 8431 123761 8431

LV(Kmols) 000164 000234 00343 000234

Gm(kgs) 00398 008896 063084 004952

Gv(msup3s) 0000046 00696 000066 00678

Pagina 18 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Zona de concentrare

Determinarea diametrului coloanei

In vederea dimensionarii talerului este necesar sa se calculeze diametrul coloanei

Pentru o distanta intre talere H=03m din figura (III6) pentru valoarea raportului

φg 1278 -3

= = 000150=15middot10 viteza in coloane cu talere W=079ms

φe 84745

Pentru talere perforate viteza de lucru va fi

W=80-90 W max

Wmax=079135=10665ms

85

Wlucru= 10665=0906ms

100

Diametrul coloanei va fi

425056

dc= 46v = =0312m

πw 31418363600

Se standardizeazadc=03m

Recalculam viteza

46v

W= =0985ms

Π dcsup2

b)Calculul suprafetei efective a talerului

Suprafata ocupata de un deversor se calculeaza cu relatia

dcsup2 πα

Sd= ( -sin )

180

unde α este unghiul la centru corespunzator coardei deversorului

α b

=arcsin

dc

b este lungimea progului de deversare

b=(06divide08)dc

Se alege b=06middotdc =06middot03=018

Pagina 19 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

α = arcsin 018 =arcsin 06harrα=7374degC

03sup2 314middot7374

Sd= ( ndashsin 7374)=000367msup2

180

Suprafata efectiva a talerului va fi

_

Vdcsup2 314∙03sup2

St=Ac-25d= ndash25d = ndash 2∙000367=006331msup2

2 4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului Viteza gazului in orificiile

talerului trebuie sa fii mai mare decat viteza critica la care lichidul curge prin perforatii

Viteza minima a gazului

Wmin=067 g middot φe he

sect φg

g-acceleratia gravitationala ms

sect-coeficient de rezistenta

φgφe- densitatea lichidului respectiv gazului kgmsup3

he- inaltimea suspensiei pe talerm

h1

he= hp +

13k

hp- este inaltimea pragului de deversare m

k-raportul dintre densitatea spumei si lichidului(k=05)

ndash3 L ⅔

h1=C1middotC2middot10

b

C1-coeficientul ce depinde de forma placii deversoare (C1=28divide38 pentru placa

plana)

C2- coeficient adimensional determinat din figura III7

L-debitul de lichid care trece pe taler msup3 h

Pagina 20 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

L 01656

= =1204

25 25

b 018 din figura III7 se alege C2=101

b

=06

dc

-3 01656 ⅔ ndash3

h1=25middot101middot10 =26 ∙10 m

018

ndash3

ndash2 26∙10

he= 25middot10 + =0029 m

13∙05

ndash2

(k=05hp=25∙10 m)

Viteza minima in orificii va fi

Wmin=067 981 ∙ 84745 ∙0029 =682ms

182 1278

(sect=182)

Viteza gazului in orificiile talerului

100A

Wo=W

Stmiddotφ

St - suprafata activa a talerului msup2

φ- sectiunea libera a orificiilor talerului ()

W- viteza gazului in coloana ms

πdosup2

φ= 100 _

2radic3 tsup2

t=pasul dintre doua orificii

t=(25divide5)do

t=3middot2=6mm=6middot10ˉ sup3m

Pagina 21 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

100π(210ˉ sup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3(6middot10ˉsup3)sup2

314middot03sup2

Wo=0985 100 4 =1091ms

006331middot1007

Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler

he= hus+hσ+hst

ht-caderea totala de presiunem

hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm

hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim

hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm

sectwosup2φg 1821091sup2middot1278

hus= = =0016m

2gφe 2middot981middot84745

hσ= 4σe

138doφeg

σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm

hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m

138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981

hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m

ht=0016+000864+001885=004349m

Hge(18divide2)ht

H-distanta dintre talere

03gt0000769 adevarat

B zona de epuizare

determinarea diametrului coloanei

φg 0730 ndash4

= =0000769=769middot10

φe 94841

H= 03m

Pagina 22 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms

Viteza de lucru

85

Wlucru= (095135)=109ms

100

424408

dc= =028m

3143600109

Se standardizeaza dc=03m

Se calculeaza viteza w=0959ms

dcsup2 314α

Sd= ( ndashsinα)

8 180

α = b

dc

b=06dc=0603=018m

b 018 α

= =06 = arcsin06 α=7374ordm

dc 03 2

032 314middot7374

Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2

180

314∙03sup2

St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2

4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului

g φe

Wmin=067 middot middothe

sect φg

h1

he=hp+

13k

L 2376

Pentru = =172848

Pagina 23 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

25 25

b 018 C2=125

b

=06

dc

1921middot10ˉsup3

he=25middot10ˉsup2 + =0034m

13middot05

L ⅔ 2376 ⅔

h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m

b 018

981 94841

Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms

182 0730

t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m

100314 (210ˉsup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2

πmiddot03sup2

wo=0959middot 100 middot 4

006331middot1007

wo=1062ms

Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler

Ht=hus+hσ+hst

sectWosup2φ 18210620730

hus= = =0000758m

2gφe 298194841

4σe 4579710ˉsup3

hσ = = = 000903m

138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981

hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m

Pagina 24 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

ht=005207m

Hge(18divide2)ht

03gt0093 conditia se verifica

Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa

Zone de concentrare

a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia

XII57

05 072 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga

Ga= criteriul lui Galilui

Re=criteriul lui Reynolds

Sh= criteriul lui Sherwood

Sc= criteriul lui Schmidt

Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de

Gilliland(XII9) 23

ndash7 T 1 1

DA-B= 43 middot10 +

113 113 sup2 MA MB

P VA +VB

DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s

Tmdashtemperatura absoluta k

Pmdashpresiunea absoluta totala atm

Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)

MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor

VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol

VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol

23

ndash7 36946 1 1 ndash7

DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s

1019 194⅓ +638⅓ 18 46

Pagina 25 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

tc=9647ordmC Tc=36947k

Pc=775mmHg Pc=1019 atm

η

Sc=

φD

η=vascozitatea amestecului da P

φ=densitatea amestecului kgmsup3

ndash5

117middot10

Sc= =0478

ndash7

19121∙10∙1278

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4∙6v 4middot25056

W= = = 098ms

3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2

wmiddothstmiddotφ 0980018851278

Re= = =201782

ndash5

η 11710

ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5

Ga= = ndash5 =783middot10

η sup2 117middot10 sup2

05 072 024 05 072 5 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688

Coeficientul kg rezulta ndash7

ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600

Kg= = = 1084133mh

Hst 001885

Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se

utilizeaza relatia

Kmol 1 273 m 1 273

Pagina 26 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

= middot middot = middot

1084133=35761kmolmsup2hDy

msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia

XII59

05 11 024middotμ-1

Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga

hst

Γ= este un simplex geometric

hs

Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13

ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7

D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s

⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓

η VAndash Vo 116910 638 - 8

ηmdashvascozitatea P

Vomdashconstanta caracteristica a lichidului

ndash5

η 116910

Sc= = ndash5 = 01107

φD 124510∙84745

We∙hst∙φe 6e

Re= We=

ηe 3600St

ndash4

726510 00188584745

Re= ndash5 =99245

1169∙10

01656 ndash4

We= = 7265∙10 ms

Pagina 27 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

3600 ∙006331

g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2

Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm

ηsup2 1169middot10

05 11 024 -1 05 11 024 -1

Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386

Coeficientul ke ndash7

ShmiddotD 20540386middot1245middot10

Ke= = =4885mh

hst 001885

Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84

Kmol φв m

=

msup2middothDx Mв h

Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol

φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3

Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx

B Zona de epuizare

Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz

Coeficientul de difuziune este

ndash7 Tsup3sup2 1 1

DAB=4310 +

P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB

ndash7 ndash7

DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s

1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46

te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm

ndash5

Pagina 28 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η 12110

Sc= = ndash7 =088

φD 07301874510

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4Gv 4middot24408

W= = =0959ms

3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2

095middot003546middot0730

Re= ndash5 =203235

121middot10

981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5

Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10

121middot10

Sh=480082

Sh∙D

Kg= =9136179mh

Hst

1 273

Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy

224 37412

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid

ndash7 T ndash7

D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s

η(VA⅓ndash Vo⅓)

Ge

We= =001042ms

3600St

We hst φ

Re= =8612215

Pagina 29 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η

Ga=2376310sup1sup2

Sh=1597218683

micro= hst =0681

ht

Sh D

ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx

hst

Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49

1

kg=

m

kg + ke

m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)

dy α

m= = mc =1166 me=7025

dx (1+(α-1)x)sup2

c 1

kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy

1 1166

+

35761 170368837

e 1

kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx

1 7025

+

29762 3029445957

Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale

La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se

determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se

calculeaza cu relatia XIV39

Pagina 30 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Kg St

__ __

AB=BCmiddot Gv

Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este

prezentata in figura IV2

__ __

AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare

__ __

AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare

__ __

X=035 AB=44 BC=03

__ __

X=038 AB=42 BC=028

__ __

X=03 AB=47 BC=032

__ __

X=02 AB=51 BC=034

__ __

X=01 AB=49 BC=033

__ ___

X=05 AB=27 BC=018

__ ___

X=001 AB=17 BC=018

Din figura N2 se obtine

NTR=5

Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare

Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de

Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru

vapori

Π dsup2 stut

Gv=wmiddotA=w

Pagina 31 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4

46v

d=

πw

1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms

400696

d= =0066m=66mm

31420

Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms

2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms

Gv=LxD=234700007=0001642kmols

(GmMc) 0001642243

Gv= = =0000047msup3s

φ 84745

d=00044m=44mm

Standardizarea dext=25mm dint=9mm

Se recalculeaza vitezaw=073ms

3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid

F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg

1 ω1 (1-ω1) __

= + ω1=XFMMF

φam φ 1 φ2

φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s

Se alege w=3ms

d=00164m=164mm

Standardizarea dext =25mm dint=16mm

Se recalculeaza viteza w=318ms

4 Stutul de evacuare rapida

V coloana=Vcil+Vsfera

Consideramcoloana plina cu apa

Pagina 32 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute

Volumul de lichid

Debitul de golire=

Timp de golire

Π dsup3 314middot03sup3

V sfera = = =0014msup3

6 6

Vcilindru=Hcilindru πdsup24

Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He

Hc=2H+r =2middot03+015=075m

He=3H+r =3middot03+015=105m

Ht=(5-1)middot03+075+105=3m

Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m

Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3

4

Vcoloana=019+0014=0204msup3

Debitul de golire=0204600=0000341msup3s

Se alege w=3ms

d=0012m=12mm

Standardizare dext=25mm dint=17mm

Se calculeaza viteza w=29ms

6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare

Se alege w=20ms

d=00657m=657mm

Standardizare dext=76mm dint=66mm

Se recalculeaza viteza w=198ms

44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare

Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul

unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza

debitul

Pagina 33 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT

montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA

Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic

astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit

Reglare compozitiei si debitului de reflux

Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza

prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie

de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul

de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand

constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei

distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux

ramanand constant

Reglarea nivelului lichidului din blaz

Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin

intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care

comanda ventilul situat inainte de refierbator

Reglarea concentratiei de blaz

Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in

comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra

echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in

coloana

Pagina 34 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

CAPITOLUL 5

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA

51 Bilantul termic al schimbatorului

G2T2rdquo

G1=W=11534 kmolh

G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm

t1rdquo=40ordmC

G2t2rsquo

G2-debitul fluidului de racire

t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC

Calculul debitului de apa de racire

Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula

prin tevi

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)

Q-fluxul termic w

C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd

Temperatura medie a amestecului este

t1rsquo+t1rdquo 1018+40

tm= = =709ordmC

2 2

Temperatura medie a apei

28+38

tm= =33ordmC

2

Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol

W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs

Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd

G1C1(t1rsquo-t1rdquo)

G2= =1295137kgh=359kgs

C2(t2rdquo-t2rsquo)

Pagina 35 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)

Calculul preliminar al fortei motrice

Dtrsquo-Dtrdquo

Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo

Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo

ln

Dtrdquo

52 Predimensionarea schimbatorului de caldura

Q=KA Dtm

K=coeficientul total de transfer de caldura

A=aria suprafetei de transfer termic

Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta

Q 15033323

A= = =969msup2

K Dtm 500middot31

Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane

A=905 L=4000mm De=99mm

n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm

53 Verificarea ariei de transfer termic

a)Alegerea ecuatiei de transfer termic

Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de

caldura

-pentru fluidul ce circula prin tevi

W1 d φ1 4G1

Re= W1=

η1 3600 φ1 π dsup2m

Re1018ordmC=1186129

Re40ordmC=674144

-pentru fluidul ce circula printre tevi

w2 d φ2 4G2 d

Re= =

η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2

Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606

Pagina 36 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim

turbulent)

Criteriul Reynolds

4G1

Re= Re709ordmC=935752

3600πn d η1

Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32

08 04

Nn=0023RemiddotPr

Cp η

Pr=

λ

Cpam709ordmC=415399Jkggrd

ndash4

ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s

λam709ordmC=06702wmgrd

Pr=259

Nn=5057

Nn λ

α1= =10044wmsup2grd

d

c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi

Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)

06 03 η 014

Nn=Cre Pr

Ηp

-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma

06

C=116 d echin Dn-nsup2dsup2

dechin= =0057

Dn+nmiddotd

C=0209

Pagina 37 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4 G2d

Re= =7511914

3600π(Dsup2-ndsup2)η2

ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots

λh2o33ordmC=066wmgrd

Pr=496 -014

Nn=14336(ηp)

Nn λ2 -014

α2= =24899(ηp)

d

d)Calculul coeficientului total de transfer termic

Se utilizeaza ecuatia VIII9

1

K=

1 δp 1 1

+ +sum +

α1 λp i=1 αci α2

α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd

δ-grosimea peretelui tevii m

λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd

αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam

Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este

r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1

Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua

fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua

fete ale peretelui (tevii) tp1tp2

tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din

egalitatile

tp1 fluxului termic unitar prin cele trei

straturi

Tp2 tm2

Pagina 38 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)

tp1=293+095tp2

-014 -33

k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)

Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari

Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)

Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC

ηp=000118cp

1

K= =57315wmsup2grd

-5 1

+000055+43middot 10 +

10044 6399043

e)Calculul fortei motrice

Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se

recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)

DTmrsquo=FDtm

F-factor de corectie(Flt1)

In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)

t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo

P= =0156 R= =618

t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo

-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie

F=095

Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC

f)Determinarea suprafetei de transfer termic

Q

A= = 89msup2

KmiddotDtrsquom

Amc=89msup2ltAdisp=969msup2

Schimbatorul are o rezerva de 88

Calculul mecanic sumar si hidrodinamic

a)Calculul mecanic sumar

Pagina 39 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Dimensionarea stuturilor

G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv

d=

πw

G1trdquo1(2)

G2t2rdquo

(1)Stut de intrare amestec

G1=w=210841kgh=05856kgs

1 ω1 ω2

= +

φam φ1 φ2

1 0025 0974

La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3

φam 71693 95935

La 40ordmC φam=98754kgmsup3

05856

G1= =0000614msup3s(1018ordmC)

95225

05856

G1= =0000592msup3s(40ordmC)

98754

W=3ms

4middot0000614

d1= = 0016m

314middot3

Standardizare dext=25mm dint=16mm

Viteza recalculata w=305ms

(2)Stut de iesire amestec

d2= 4middot0000592

Pagina 40 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

314middot3 =00158m

Standardizare dext=25mm dint =16mm

Viteza recalculata w=294ms

(3) Stut de intrare apa

G2= 1295137kgh=359kgs

359

G2= =0003604msup3s (28ordmC)

99607

359

G2= =000361msup3s(38ordmC)

99419

d3= 4middot0003604 =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=301ms

Stut de iesire apa

4middot000361

D4= =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=302ms

Stut de aerisire

dext=32mm dint=25mm

Greutatea schimbatorului in functionare

Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace

Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi

Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg

4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3

Pagina 41 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Vcapace= = = = 001413msup3

3 6 6

Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg

πdsup2 intmiddotL

Vteava=πRsup2L= =000362msup3

4

Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg

V=Vmanta-Vtevi=01919msup3

Mapa=1413+72596+19191=27863kg

Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori

Mstut=10kg

Mcapace=Vmiddotφotel=911kg

dextmantasup3-dintmantasup3

V=34π =000116msup3

8

Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg

Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3

Mpereti despartitori=3kg

Mtevi =14197kg

V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3

Mplaci tubulare =2862kg

Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3

Mmetal=31259kg

G=mapa+mmetal=59122kg

G=59122middot981=579KN

Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600

B=255C=450K=25L2=625)

Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)

Caderea de presiune prin frecare(Dpf)

Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ

Pagina 42 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Calculul debitelor de lichid si de vapori din zona de concentrare si epuizare

Cunoscand presiunea la varful coloanei (pF) presiunea orientativa in alimentare

(pF)si in reziduri(pW) se determina tD tFsi tW

Bi

Ai-

P=sumXiPi=sumXi∙10 t+Ci

PF=790mmHg

BETOH BH2O

AETOH AH2O-

PF=XF∙10 t+CETOH +(1-XF)∙10 t+CH2O

Tf=10044ordmC

PD=760mmHg

1 Yi

=sum XD=YD=0431

PD Pi

1 YD (1-YD)

= +

PD AETOH BETOH AH2O BH2O

10 10

t+CETOH t+CH2O

1 0431 0569

= +

760 804494 15543 796681 166821

10 10

t+22265 t+228

tD= 925ordmC

PW=820mmHg

BETOH BH2O

AETOHndash AH2Ondash

t+CETOH t+CH2O

Pagina 14 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Pw=Xwmiddot10 +(1ndashXw)∙10

15543 16682

804494ndash 796681ndash

t+22265 t+228

820=001∙10 + 099∙10

tw=101ordmC

Temperaturile medii in zona de concentrare si epuizare sunt

tD+tF

tc=

2

925+10044

tc= =9647ordmC

2

tf+tw

te=

2

10044+1018

te= =10112ordmC

2

Pentru zona de concentrare

Debitul de lichid

Lc=LmiddotD

Lc=2347middot2519= 5912Kmolh=00016Kmols

Debitul de vapori

Vc=(L+1)middotD

Vc=(2347+1)middot2519=8912Kmolh=000234Kmols

_

Mc=METOHmiddotXc+M2(1ndashX2)

XD+XF

Xc=

2

0431+0019

Xc= =0225kgKmol

2

Pagina 15 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

_

Mc=46middot0225+18middot0775=243KgKmol

Debitul masic de lichid

_

Gm liq=MmiddotLc=243middot000164=00398kgKmol

Debitul masic de vapori

_

Gm vap=McmiddotVc=243middot000234=005686kgs

Gm

Gv=

φ

φ=densitatea amestecului

Pentru faza lichida

1 ωі ( 1-ωі)

= +

φam φ1 φ2

φ1φ2mdashdensitatea etanolului respectiv a apei

ωі- fractia masica

Xc Mi 0225middot46

ωc= _ = =0425

Mc 243

Xe Mi

ωe= _

Me

1 0425 0575

= + = 000118

φc 72362 96377

φc=84745 kgmsup3

Pentru vapori _

To P M To P

φam= φo middot = middot middot

T Po 224 T Po

Pagina 16 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

PF+PD

Pc=

2

750+760

Pc= =775mmHg

2

Tc=To+Tc

Tc=273+9647=36947K

_

M=YcMETOH+(1-Yc)MH2O

αXc

Yc=

1+(α-1)Xc

86760225

Yc= =0715

1+(8676-1)0225

_

Mc=3802 KgKmol

3802 273 775

φc= = 1278Kgmsup3

224 36947 760

Pentru zona de epuizare

Le=Lc+F

Le=5912 +117849= 123761Kmolh=00343Kmolh

Ve=Vc=8431Kmolh=000234Kmols

_

Me=METOHmiddotXe+MH2O(1-Xe)

XF+Xw 0019+001

Xe= = =00145

2

_

Me=46middot00145+18middot0986=18392KgKmol

Pagina 17 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

_

Gm liq=Memiddot Le=18392middot00343=063084Kgs

_

Gm vap=MemiddotVe=18392middot000234=004303Kgs

1 ωe (1-ωe)

= +

φe φETOH φH2O

Xe Mi 0014546

ωe= _ = =0036

Me 18392

1 0036 0964

= + = 000105

φe 71781 95993

φe=94841kgmsup3

PF+Pw

Pe = Me=21164KgKmol

2

790+820

Pe = =805mmHg

2

Te=273+10112=37412

21164 273 805

φe= =0730Kgmsup3

224 37412 760

Zona de concentrare Zona de epuizare

liq vapori liq vapori

LV(Kmolh) 5912 8431 123761 8431

LV(Kmols) 000164 000234 00343 000234

Gm(kgs) 00398 008896 063084 004952

Gv(msup3s) 0000046 00696 000066 00678

Pagina 18 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Zona de concentrare

Determinarea diametrului coloanei

In vederea dimensionarii talerului este necesar sa se calculeze diametrul coloanei

Pentru o distanta intre talere H=03m din figura (III6) pentru valoarea raportului

φg 1278 -3

= = 000150=15middot10 viteza in coloane cu talere W=079ms

φe 84745

Pentru talere perforate viteza de lucru va fi

W=80-90 W max

Wmax=079135=10665ms

85

Wlucru= 10665=0906ms

100

Diametrul coloanei va fi

425056

dc= 46v = =0312m

πw 31418363600

Se standardizeazadc=03m

Recalculam viteza

46v

W= =0985ms

Π dcsup2

b)Calculul suprafetei efective a talerului

Suprafata ocupata de un deversor se calculeaza cu relatia

dcsup2 πα

Sd= ( -sin )

180

unde α este unghiul la centru corespunzator coardei deversorului

α b

=arcsin

dc

b este lungimea progului de deversare

b=(06divide08)dc

Se alege b=06middotdc =06middot03=018

Pagina 19 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

α = arcsin 018 =arcsin 06harrα=7374degC

03sup2 314middot7374

Sd= ( ndashsin 7374)=000367msup2

180

Suprafata efectiva a talerului va fi

_

Vdcsup2 314∙03sup2

St=Ac-25d= ndash25d = ndash 2∙000367=006331msup2

2 4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului Viteza gazului in orificiile

talerului trebuie sa fii mai mare decat viteza critica la care lichidul curge prin perforatii

Viteza minima a gazului

Wmin=067 g middot φe he

sect φg

g-acceleratia gravitationala ms

sect-coeficient de rezistenta

φgφe- densitatea lichidului respectiv gazului kgmsup3

he- inaltimea suspensiei pe talerm

h1

he= hp +

13k

hp- este inaltimea pragului de deversare m

k-raportul dintre densitatea spumei si lichidului(k=05)

ndash3 L ⅔

h1=C1middotC2middot10

b

C1-coeficientul ce depinde de forma placii deversoare (C1=28divide38 pentru placa

plana)

C2- coeficient adimensional determinat din figura III7

L-debitul de lichid care trece pe taler msup3 h

Pagina 20 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

L 01656

= =1204

25 25

b 018 din figura III7 se alege C2=101

b

=06

dc

-3 01656 ⅔ ndash3

h1=25middot101middot10 =26 ∙10 m

018

ndash3

ndash2 26∙10

he= 25middot10 + =0029 m

13∙05

ndash2

(k=05hp=25∙10 m)

Viteza minima in orificii va fi

Wmin=067 981 ∙ 84745 ∙0029 =682ms

182 1278

(sect=182)

Viteza gazului in orificiile talerului

100A

Wo=W

Stmiddotφ

St - suprafata activa a talerului msup2

φ- sectiunea libera a orificiilor talerului ()

W- viteza gazului in coloana ms

πdosup2

φ= 100 _

2radic3 tsup2

t=pasul dintre doua orificii

t=(25divide5)do

t=3middot2=6mm=6middot10ˉ sup3m

Pagina 21 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

100π(210ˉ sup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3(6middot10ˉsup3)sup2

314middot03sup2

Wo=0985 100 4 =1091ms

006331middot1007

Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler

he= hus+hσ+hst

ht-caderea totala de presiunem

hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm

hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim

hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm

sectwosup2φg 1821091sup2middot1278

hus= = =0016m

2gφe 2middot981middot84745

hσ= 4σe

138doφeg

σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm

hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m

138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981

hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m

ht=0016+000864+001885=004349m

Hge(18divide2)ht

H-distanta dintre talere

03gt0000769 adevarat

B zona de epuizare

determinarea diametrului coloanei

φg 0730 ndash4

= =0000769=769middot10

φe 94841

H= 03m

Pagina 22 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms

Viteza de lucru

85

Wlucru= (095135)=109ms

100

424408

dc= =028m

3143600109

Se standardizeaza dc=03m

Se calculeaza viteza w=0959ms

dcsup2 314α

Sd= ( ndashsinα)

8 180

α = b

dc

b=06dc=0603=018m

b 018 α

= =06 = arcsin06 α=7374ordm

dc 03 2

032 314middot7374

Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2

180

314∙03sup2

St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2

4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului

g φe

Wmin=067 middot middothe

sect φg

h1

he=hp+

13k

L 2376

Pentru = =172848

Pagina 23 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

25 25

b 018 C2=125

b

=06

dc

1921middot10ˉsup3

he=25middot10ˉsup2 + =0034m

13middot05

L ⅔ 2376 ⅔

h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m

b 018

981 94841

Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms

182 0730

t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m

100314 (210ˉsup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2

πmiddot03sup2

wo=0959middot 100 middot 4

006331middot1007

wo=1062ms

Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler

Ht=hus+hσ+hst

sectWosup2φ 18210620730

hus= = =0000758m

2gφe 298194841

4σe 4579710ˉsup3

hσ = = = 000903m

138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981

hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m

Pagina 24 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

ht=005207m

Hge(18divide2)ht

03gt0093 conditia se verifica

Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa

Zone de concentrare

a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia

XII57

05 072 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga

Ga= criteriul lui Galilui

Re=criteriul lui Reynolds

Sh= criteriul lui Sherwood

Sc= criteriul lui Schmidt

Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de

Gilliland(XII9) 23

ndash7 T 1 1

DA-B= 43 middot10 +

113 113 sup2 MA MB

P VA +VB

DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s

Tmdashtemperatura absoluta k

Pmdashpresiunea absoluta totala atm

Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)

MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor

VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol

VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol

23

ndash7 36946 1 1 ndash7

DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s

1019 194⅓ +638⅓ 18 46

Pagina 25 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

tc=9647ordmC Tc=36947k

Pc=775mmHg Pc=1019 atm

η

Sc=

φD

η=vascozitatea amestecului da P

φ=densitatea amestecului kgmsup3

ndash5

117middot10

Sc= =0478

ndash7

19121∙10∙1278

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4∙6v 4middot25056

W= = = 098ms

3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2

wmiddothstmiddotφ 0980018851278

Re= = =201782

ndash5

η 11710

ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5

Ga= = ndash5 =783middot10

η sup2 117middot10 sup2

05 072 024 05 072 5 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688

Coeficientul kg rezulta ndash7

ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600

Kg= = = 1084133mh

Hst 001885

Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se

utilizeaza relatia

Kmol 1 273 m 1 273

Pagina 26 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

= middot middot = middot

1084133=35761kmolmsup2hDy

msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia

XII59

05 11 024middotμ-1

Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga

hst

Γ= este un simplex geometric

hs

Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13

ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7

D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s

⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓

η VAndash Vo 116910 638 - 8

ηmdashvascozitatea P

Vomdashconstanta caracteristica a lichidului

ndash5

η 116910

Sc= = ndash5 = 01107

φD 124510∙84745

We∙hst∙φe 6e

Re= We=

ηe 3600St

ndash4

726510 00188584745

Re= ndash5 =99245

1169∙10

01656 ndash4

We= = 7265∙10 ms

Pagina 27 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

3600 ∙006331

g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2

Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm

ηsup2 1169middot10

05 11 024 -1 05 11 024 -1

Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386

Coeficientul ke ndash7

ShmiddotD 20540386middot1245middot10

Ke= = =4885mh

hst 001885

Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84

Kmol φв m

=

msup2middothDx Mв h

Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol

φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3

Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx

B Zona de epuizare

Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz

Coeficientul de difuziune este

ndash7 Tsup3sup2 1 1

DAB=4310 +

P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB

ndash7 ndash7

DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s

1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46

te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm

ndash5

Pagina 28 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η 12110

Sc= = ndash7 =088

φD 07301874510

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4Gv 4middot24408

W= = =0959ms

3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2

095middot003546middot0730

Re= ndash5 =203235

121middot10

981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5

Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10

121middot10

Sh=480082

Sh∙D

Kg= =9136179mh

Hst

1 273

Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy

224 37412

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid

ndash7 T ndash7

D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s

η(VA⅓ndash Vo⅓)

Ge

We= =001042ms

3600St

We hst φ

Re= =8612215

Pagina 29 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η

Ga=2376310sup1sup2

Sh=1597218683

micro= hst =0681

ht

Sh D

ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx

hst

Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49

1

kg=

m

kg + ke

m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)

dy α

m= = mc =1166 me=7025

dx (1+(α-1)x)sup2

c 1

kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy

1 1166

+

35761 170368837

e 1

kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx

1 7025

+

29762 3029445957

Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale

La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se

determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se

calculeaza cu relatia XIV39

Pagina 30 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Kg St

__ __

AB=BCmiddot Gv

Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este

prezentata in figura IV2

__ __

AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare

__ __

AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare

__ __

X=035 AB=44 BC=03

__ __

X=038 AB=42 BC=028

__ __

X=03 AB=47 BC=032

__ __

X=02 AB=51 BC=034

__ __

X=01 AB=49 BC=033

__ ___

X=05 AB=27 BC=018

__ ___

X=001 AB=17 BC=018

Din figura N2 se obtine

NTR=5

Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare

Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de

Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru

vapori

Π dsup2 stut

Gv=wmiddotA=w

Pagina 31 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4

46v

d=

πw

1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms

400696

d= =0066m=66mm

31420

Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms

2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms

Gv=LxD=234700007=0001642kmols

(GmMc) 0001642243

Gv= = =0000047msup3s

φ 84745

d=00044m=44mm

Standardizarea dext=25mm dint=9mm

Se recalculeaza vitezaw=073ms

3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid

F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg

1 ω1 (1-ω1) __

= + ω1=XFMMF

φam φ 1 φ2

φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s

Se alege w=3ms

d=00164m=164mm

Standardizarea dext =25mm dint=16mm

Se recalculeaza viteza w=318ms

4 Stutul de evacuare rapida

V coloana=Vcil+Vsfera

Consideramcoloana plina cu apa

Pagina 32 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute

Volumul de lichid

Debitul de golire=

Timp de golire

Π dsup3 314middot03sup3

V sfera = = =0014msup3

6 6

Vcilindru=Hcilindru πdsup24

Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He

Hc=2H+r =2middot03+015=075m

He=3H+r =3middot03+015=105m

Ht=(5-1)middot03+075+105=3m

Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m

Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3

4

Vcoloana=019+0014=0204msup3

Debitul de golire=0204600=0000341msup3s

Se alege w=3ms

d=0012m=12mm

Standardizare dext=25mm dint=17mm

Se calculeaza viteza w=29ms

6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare

Se alege w=20ms

d=00657m=657mm

Standardizare dext=76mm dint=66mm

Se recalculeaza viteza w=198ms

44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare

Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul

unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza

debitul

Pagina 33 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT

montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA

Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic

astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit

Reglare compozitiei si debitului de reflux

Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza

prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie

de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul

de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand

constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei

distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux

ramanand constant

Reglarea nivelului lichidului din blaz

Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin

intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care

comanda ventilul situat inainte de refierbator

Reglarea concentratiei de blaz

Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in

comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra

echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in

coloana

Pagina 34 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

CAPITOLUL 5

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA

51 Bilantul termic al schimbatorului

G2T2rdquo

G1=W=11534 kmolh

G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm

t1rdquo=40ordmC

G2t2rsquo

G2-debitul fluidului de racire

t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC

Calculul debitului de apa de racire

Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula

prin tevi

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)

Q-fluxul termic w

C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd

Temperatura medie a amestecului este

t1rsquo+t1rdquo 1018+40

tm= = =709ordmC

2 2

Temperatura medie a apei

28+38

tm= =33ordmC

2

Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol

W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs

Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd

G1C1(t1rsquo-t1rdquo)

G2= =1295137kgh=359kgs

C2(t2rdquo-t2rsquo)

Pagina 35 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)

Calculul preliminar al fortei motrice

Dtrsquo-Dtrdquo

Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo

Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo

ln

Dtrdquo

52 Predimensionarea schimbatorului de caldura

Q=KA Dtm

K=coeficientul total de transfer de caldura

A=aria suprafetei de transfer termic

Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta

Q 15033323

A= = =969msup2

K Dtm 500middot31

Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane

A=905 L=4000mm De=99mm

n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm

53 Verificarea ariei de transfer termic

a)Alegerea ecuatiei de transfer termic

Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de

caldura

-pentru fluidul ce circula prin tevi

W1 d φ1 4G1

Re= W1=

η1 3600 φ1 π dsup2m

Re1018ordmC=1186129

Re40ordmC=674144

-pentru fluidul ce circula printre tevi

w2 d φ2 4G2 d

Re= =

η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2

Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606

Pagina 36 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim

turbulent)

Criteriul Reynolds

4G1

Re= Re709ordmC=935752

3600πn d η1

Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32

08 04

Nn=0023RemiddotPr

Cp η

Pr=

λ

Cpam709ordmC=415399Jkggrd

ndash4

ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s

λam709ordmC=06702wmgrd

Pr=259

Nn=5057

Nn λ

α1= =10044wmsup2grd

d

c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi

Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)

06 03 η 014

Nn=Cre Pr

Ηp

-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma

06

C=116 d echin Dn-nsup2dsup2

dechin= =0057

Dn+nmiddotd

C=0209

Pagina 37 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4 G2d

Re= =7511914

3600π(Dsup2-ndsup2)η2

ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots

λh2o33ordmC=066wmgrd

Pr=496 -014

Nn=14336(ηp)

Nn λ2 -014

α2= =24899(ηp)

d

d)Calculul coeficientului total de transfer termic

Se utilizeaza ecuatia VIII9

1

K=

1 δp 1 1

+ +sum +

α1 λp i=1 αci α2

α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd

δ-grosimea peretelui tevii m

λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd

αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam

Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este

r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1

Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua

fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua

fete ale peretelui (tevii) tp1tp2

tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din

egalitatile

tp1 fluxului termic unitar prin cele trei

straturi

Tp2 tm2

Pagina 38 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)

tp1=293+095tp2

-014 -33

k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)

Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari

Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)

Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC

ηp=000118cp

1

K= =57315wmsup2grd

-5 1

+000055+43middot 10 +

10044 6399043

e)Calculul fortei motrice

Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se

recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)

DTmrsquo=FDtm

F-factor de corectie(Flt1)

In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)

t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo

P= =0156 R= =618

t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo

-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie

F=095

Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC

f)Determinarea suprafetei de transfer termic

Q

A= = 89msup2

KmiddotDtrsquom

Amc=89msup2ltAdisp=969msup2

Schimbatorul are o rezerva de 88

Calculul mecanic sumar si hidrodinamic

a)Calculul mecanic sumar

Pagina 39 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Dimensionarea stuturilor

G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv

d=

πw

G1trdquo1(2)

G2t2rdquo

(1)Stut de intrare amestec

G1=w=210841kgh=05856kgs

1 ω1 ω2

= +

φam φ1 φ2

1 0025 0974

La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3

φam 71693 95935

La 40ordmC φam=98754kgmsup3

05856

G1= =0000614msup3s(1018ordmC)

95225

05856

G1= =0000592msup3s(40ordmC)

98754

W=3ms

4middot0000614

d1= = 0016m

314middot3

Standardizare dext=25mm dint=16mm

Viteza recalculata w=305ms

(2)Stut de iesire amestec

d2= 4middot0000592

Pagina 40 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

314middot3 =00158m

Standardizare dext=25mm dint =16mm

Viteza recalculata w=294ms

(3) Stut de intrare apa

G2= 1295137kgh=359kgs

359

G2= =0003604msup3s (28ordmC)

99607

359

G2= =000361msup3s(38ordmC)

99419

d3= 4middot0003604 =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=301ms

Stut de iesire apa

4middot000361

D4= =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=302ms

Stut de aerisire

dext=32mm dint=25mm

Greutatea schimbatorului in functionare

Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace

Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi

Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg

4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3

Pagina 41 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Vcapace= = = = 001413msup3

3 6 6

Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg

πdsup2 intmiddotL

Vteava=πRsup2L= =000362msup3

4

Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg

V=Vmanta-Vtevi=01919msup3

Mapa=1413+72596+19191=27863kg

Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori

Mstut=10kg

Mcapace=Vmiddotφotel=911kg

dextmantasup3-dintmantasup3

V=34π =000116msup3

8

Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg

Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3

Mpereti despartitori=3kg

Mtevi =14197kg

V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3

Mplaci tubulare =2862kg

Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3

Mmetal=31259kg

G=mapa+mmetal=59122kg

G=59122middot981=579KN

Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600

B=255C=450K=25L2=625)

Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)

Caderea de presiune prin frecare(Dpf)

Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ

Pagina 42 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Pw=Xwmiddot10 +(1ndashXw)∙10

15543 16682

804494ndash 796681ndash

t+22265 t+228

820=001∙10 + 099∙10

tw=101ordmC

Temperaturile medii in zona de concentrare si epuizare sunt

tD+tF

tc=

2

925+10044

tc= =9647ordmC

2

tf+tw

te=

2

10044+1018

te= =10112ordmC

2

Pentru zona de concentrare

Debitul de lichid

Lc=LmiddotD

Lc=2347middot2519= 5912Kmolh=00016Kmols

Debitul de vapori

Vc=(L+1)middotD

Vc=(2347+1)middot2519=8912Kmolh=000234Kmols

_

Mc=METOHmiddotXc+M2(1ndashX2)

XD+XF

Xc=

2

0431+0019

Xc= =0225kgKmol

2

Pagina 15 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

_

Mc=46middot0225+18middot0775=243KgKmol

Debitul masic de lichid

_

Gm liq=MmiddotLc=243middot000164=00398kgKmol

Debitul masic de vapori

_

Gm vap=McmiddotVc=243middot000234=005686kgs

Gm

Gv=

φ

φ=densitatea amestecului

Pentru faza lichida

1 ωі ( 1-ωі)

= +

φam φ1 φ2

φ1φ2mdashdensitatea etanolului respectiv a apei

ωі- fractia masica

Xc Mi 0225middot46

ωc= _ = =0425

Mc 243

Xe Mi

ωe= _

Me

1 0425 0575

= + = 000118

φc 72362 96377

φc=84745 kgmsup3

Pentru vapori _

To P M To P

φam= φo middot = middot middot

T Po 224 T Po

Pagina 16 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

PF+PD

Pc=

2

750+760

Pc= =775mmHg

2

Tc=To+Tc

Tc=273+9647=36947K

_

M=YcMETOH+(1-Yc)MH2O

αXc

Yc=

1+(α-1)Xc

86760225

Yc= =0715

1+(8676-1)0225

_

Mc=3802 KgKmol

3802 273 775

φc= = 1278Kgmsup3

224 36947 760

Pentru zona de epuizare

Le=Lc+F

Le=5912 +117849= 123761Kmolh=00343Kmolh

Ve=Vc=8431Kmolh=000234Kmols

_

Me=METOHmiddotXe+MH2O(1-Xe)

XF+Xw 0019+001

Xe= = =00145

2

_

Me=46middot00145+18middot0986=18392KgKmol

Pagina 17 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

_

Gm liq=Memiddot Le=18392middot00343=063084Kgs

_

Gm vap=MemiddotVe=18392middot000234=004303Kgs

1 ωe (1-ωe)

= +

φe φETOH φH2O

Xe Mi 0014546

ωe= _ = =0036

Me 18392

1 0036 0964

= + = 000105

φe 71781 95993

φe=94841kgmsup3

PF+Pw

Pe = Me=21164KgKmol

2

790+820

Pe = =805mmHg

2

Te=273+10112=37412

21164 273 805

φe= =0730Kgmsup3

224 37412 760

Zona de concentrare Zona de epuizare

liq vapori liq vapori

LV(Kmolh) 5912 8431 123761 8431

LV(Kmols) 000164 000234 00343 000234

Gm(kgs) 00398 008896 063084 004952

Gv(msup3s) 0000046 00696 000066 00678

Pagina 18 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Zona de concentrare

Determinarea diametrului coloanei

In vederea dimensionarii talerului este necesar sa se calculeze diametrul coloanei

Pentru o distanta intre talere H=03m din figura (III6) pentru valoarea raportului

φg 1278 -3

= = 000150=15middot10 viteza in coloane cu talere W=079ms

φe 84745

Pentru talere perforate viteza de lucru va fi

W=80-90 W max

Wmax=079135=10665ms

85

Wlucru= 10665=0906ms

100

Diametrul coloanei va fi

425056

dc= 46v = =0312m

πw 31418363600

Se standardizeazadc=03m

Recalculam viteza

46v

W= =0985ms

Π dcsup2

b)Calculul suprafetei efective a talerului

Suprafata ocupata de un deversor se calculeaza cu relatia

dcsup2 πα

Sd= ( -sin )

180

unde α este unghiul la centru corespunzator coardei deversorului

α b

=arcsin

dc

b este lungimea progului de deversare

b=(06divide08)dc

Se alege b=06middotdc =06middot03=018

Pagina 19 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

α = arcsin 018 =arcsin 06harrα=7374degC

03sup2 314middot7374

Sd= ( ndashsin 7374)=000367msup2

180

Suprafata efectiva a talerului va fi

_

Vdcsup2 314∙03sup2

St=Ac-25d= ndash25d = ndash 2∙000367=006331msup2

2 4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului Viteza gazului in orificiile

talerului trebuie sa fii mai mare decat viteza critica la care lichidul curge prin perforatii

Viteza minima a gazului

Wmin=067 g middot φe he

sect φg

g-acceleratia gravitationala ms

sect-coeficient de rezistenta

φgφe- densitatea lichidului respectiv gazului kgmsup3

he- inaltimea suspensiei pe talerm

h1

he= hp +

13k

hp- este inaltimea pragului de deversare m

k-raportul dintre densitatea spumei si lichidului(k=05)

ndash3 L ⅔

h1=C1middotC2middot10

b

C1-coeficientul ce depinde de forma placii deversoare (C1=28divide38 pentru placa

plana)

C2- coeficient adimensional determinat din figura III7

L-debitul de lichid care trece pe taler msup3 h

Pagina 20 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

L 01656

= =1204

25 25

b 018 din figura III7 se alege C2=101

b

=06

dc

-3 01656 ⅔ ndash3

h1=25middot101middot10 =26 ∙10 m

018

ndash3

ndash2 26∙10

he= 25middot10 + =0029 m

13∙05

ndash2

(k=05hp=25∙10 m)

Viteza minima in orificii va fi

Wmin=067 981 ∙ 84745 ∙0029 =682ms

182 1278

(sect=182)

Viteza gazului in orificiile talerului

100A

Wo=W

Stmiddotφ

St - suprafata activa a talerului msup2

φ- sectiunea libera a orificiilor talerului ()

W- viteza gazului in coloana ms

πdosup2

φ= 100 _

2radic3 tsup2

t=pasul dintre doua orificii

t=(25divide5)do

t=3middot2=6mm=6middot10ˉ sup3m

Pagina 21 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

100π(210ˉ sup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3(6middot10ˉsup3)sup2

314middot03sup2

Wo=0985 100 4 =1091ms

006331middot1007

Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler

he= hus+hσ+hst

ht-caderea totala de presiunem

hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm

hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim

hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm

sectwosup2φg 1821091sup2middot1278

hus= = =0016m

2gφe 2middot981middot84745

hσ= 4σe

138doφeg

σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm

hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m

138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981

hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m

ht=0016+000864+001885=004349m

Hge(18divide2)ht

H-distanta dintre talere

03gt0000769 adevarat

B zona de epuizare

determinarea diametrului coloanei

φg 0730 ndash4

= =0000769=769middot10

φe 94841

H= 03m

Pagina 22 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms

Viteza de lucru

85

Wlucru= (095135)=109ms

100

424408

dc= =028m

3143600109

Se standardizeaza dc=03m

Se calculeaza viteza w=0959ms

dcsup2 314α

Sd= ( ndashsinα)

8 180

α = b

dc

b=06dc=0603=018m

b 018 α

= =06 = arcsin06 α=7374ordm

dc 03 2

032 314middot7374

Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2

180

314∙03sup2

St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2

4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului

g φe

Wmin=067 middot middothe

sect φg

h1

he=hp+

13k

L 2376

Pentru = =172848

Pagina 23 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

25 25

b 018 C2=125

b

=06

dc

1921middot10ˉsup3

he=25middot10ˉsup2 + =0034m

13middot05

L ⅔ 2376 ⅔

h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m

b 018

981 94841

Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms

182 0730

t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m

100314 (210ˉsup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2

πmiddot03sup2

wo=0959middot 100 middot 4

006331middot1007

wo=1062ms

Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler

Ht=hus+hσ+hst

sectWosup2φ 18210620730

hus= = =0000758m

2gφe 298194841

4σe 4579710ˉsup3

hσ = = = 000903m

138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981

hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m

Pagina 24 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

ht=005207m

Hge(18divide2)ht

03gt0093 conditia se verifica

Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa

Zone de concentrare

a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia

XII57

05 072 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga

Ga= criteriul lui Galilui

Re=criteriul lui Reynolds

Sh= criteriul lui Sherwood

Sc= criteriul lui Schmidt

Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de

Gilliland(XII9) 23

ndash7 T 1 1

DA-B= 43 middot10 +

113 113 sup2 MA MB

P VA +VB

DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s

Tmdashtemperatura absoluta k

Pmdashpresiunea absoluta totala atm

Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)

MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor

VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol

VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol

23

ndash7 36946 1 1 ndash7

DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s

1019 194⅓ +638⅓ 18 46

Pagina 25 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

tc=9647ordmC Tc=36947k

Pc=775mmHg Pc=1019 atm

η

Sc=

φD

η=vascozitatea amestecului da P

φ=densitatea amestecului kgmsup3

ndash5

117middot10

Sc= =0478

ndash7

19121∙10∙1278

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4∙6v 4middot25056

W= = = 098ms

3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2

wmiddothstmiddotφ 0980018851278

Re= = =201782

ndash5

η 11710

ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5

Ga= = ndash5 =783middot10

η sup2 117middot10 sup2

05 072 024 05 072 5 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688

Coeficientul kg rezulta ndash7

ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600

Kg= = = 1084133mh

Hst 001885

Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se

utilizeaza relatia

Kmol 1 273 m 1 273

Pagina 26 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

= middot middot = middot

1084133=35761kmolmsup2hDy

msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia

XII59

05 11 024middotμ-1

Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga

hst

Γ= este un simplex geometric

hs

Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13

ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7

D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s

⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓

η VAndash Vo 116910 638 - 8

ηmdashvascozitatea P

Vomdashconstanta caracteristica a lichidului

ndash5

η 116910

Sc= = ndash5 = 01107

φD 124510∙84745

We∙hst∙φe 6e

Re= We=

ηe 3600St

ndash4

726510 00188584745

Re= ndash5 =99245

1169∙10

01656 ndash4

We= = 7265∙10 ms

Pagina 27 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

3600 ∙006331

g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2

Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm

ηsup2 1169middot10

05 11 024 -1 05 11 024 -1

Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386

Coeficientul ke ndash7

ShmiddotD 20540386middot1245middot10

Ke= = =4885mh

hst 001885

Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84

Kmol φв m

=

msup2middothDx Mв h

Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol

φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3

Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx

B Zona de epuizare

Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz

Coeficientul de difuziune este

ndash7 Tsup3sup2 1 1

DAB=4310 +

P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB

ndash7 ndash7

DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s

1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46

te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm

ndash5

Pagina 28 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η 12110

Sc= = ndash7 =088

φD 07301874510

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4Gv 4middot24408

W= = =0959ms

3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2

095middot003546middot0730

Re= ndash5 =203235

121middot10

981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5

Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10

121middot10

Sh=480082

Sh∙D

Kg= =9136179mh

Hst

1 273

Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy

224 37412

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid

ndash7 T ndash7

D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s

η(VA⅓ndash Vo⅓)

Ge

We= =001042ms

3600St

We hst φ

Re= =8612215

Pagina 29 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η

Ga=2376310sup1sup2

Sh=1597218683

micro= hst =0681

ht

Sh D

ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx

hst

Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49

1

kg=

m

kg + ke

m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)

dy α

m= = mc =1166 me=7025

dx (1+(α-1)x)sup2

c 1

kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy

1 1166

+

35761 170368837

e 1

kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx

1 7025

+

29762 3029445957

Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale

La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se

determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se

calculeaza cu relatia XIV39

Pagina 30 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Kg St

__ __

AB=BCmiddot Gv

Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este

prezentata in figura IV2

__ __

AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare

__ __

AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare

__ __

X=035 AB=44 BC=03

__ __

X=038 AB=42 BC=028

__ __

X=03 AB=47 BC=032

__ __

X=02 AB=51 BC=034

__ __

X=01 AB=49 BC=033

__ ___

X=05 AB=27 BC=018

__ ___

X=001 AB=17 BC=018

Din figura N2 se obtine

NTR=5

Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare

Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de

Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru

vapori

Π dsup2 stut

Gv=wmiddotA=w

Pagina 31 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4

46v

d=

πw

1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms

400696

d= =0066m=66mm

31420

Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms

2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms

Gv=LxD=234700007=0001642kmols

(GmMc) 0001642243

Gv= = =0000047msup3s

φ 84745

d=00044m=44mm

Standardizarea dext=25mm dint=9mm

Se recalculeaza vitezaw=073ms

3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid

F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg

1 ω1 (1-ω1) __

= + ω1=XFMMF

φam φ 1 φ2

φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s

Se alege w=3ms

d=00164m=164mm

Standardizarea dext =25mm dint=16mm

Se recalculeaza viteza w=318ms

4 Stutul de evacuare rapida

V coloana=Vcil+Vsfera

Consideramcoloana plina cu apa

Pagina 32 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute

Volumul de lichid

Debitul de golire=

Timp de golire

Π dsup3 314middot03sup3

V sfera = = =0014msup3

6 6

Vcilindru=Hcilindru πdsup24

Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He

Hc=2H+r =2middot03+015=075m

He=3H+r =3middot03+015=105m

Ht=(5-1)middot03+075+105=3m

Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m

Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3

4

Vcoloana=019+0014=0204msup3

Debitul de golire=0204600=0000341msup3s

Se alege w=3ms

d=0012m=12mm

Standardizare dext=25mm dint=17mm

Se calculeaza viteza w=29ms

6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare

Se alege w=20ms

d=00657m=657mm

Standardizare dext=76mm dint=66mm

Se recalculeaza viteza w=198ms

44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare

Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul

unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza

debitul

Pagina 33 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT

montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA

Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic

astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit

Reglare compozitiei si debitului de reflux

Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza

prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie

de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul

de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand

constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei

distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux

ramanand constant

Reglarea nivelului lichidului din blaz

Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin

intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care

comanda ventilul situat inainte de refierbator

Reglarea concentratiei de blaz

Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in

comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra

echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in

coloana

Pagina 34 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

CAPITOLUL 5

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA

51 Bilantul termic al schimbatorului

G2T2rdquo

G1=W=11534 kmolh

G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm

t1rdquo=40ordmC

G2t2rsquo

G2-debitul fluidului de racire

t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC

Calculul debitului de apa de racire

Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula

prin tevi

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)

Q-fluxul termic w

C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd

Temperatura medie a amestecului este

t1rsquo+t1rdquo 1018+40

tm= = =709ordmC

2 2

Temperatura medie a apei

28+38

tm= =33ordmC

2

Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol

W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs

Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd

G1C1(t1rsquo-t1rdquo)

G2= =1295137kgh=359kgs

C2(t2rdquo-t2rsquo)

Pagina 35 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)

Calculul preliminar al fortei motrice

Dtrsquo-Dtrdquo

Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo

Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo

ln

Dtrdquo

52 Predimensionarea schimbatorului de caldura

Q=KA Dtm

K=coeficientul total de transfer de caldura

A=aria suprafetei de transfer termic

Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta

Q 15033323

A= = =969msup2

K Dtm 500middot31

Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane

A=905 L=4000mm De=99mm

n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm

53 Verificarea ariei de transfer termic

a)Alegerea ecuatiei de transfer termic

Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de

caldura

-pentru fluidul ce circula prin tevi

W1 d φ1 4G1

Re= W1=

η1 3600 φ1 π dsup2m

Re1018ordmC=1186129

Re40ordmC=674144

-pentru fluidul ce circula printre tevi

w2 d φ2 4G2 d

Re= =

η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2

Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606

Pagina 36 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim

turbulent)

Criteriul Reynolds

4G1

Re= Re709ordmC=935752

3600πn d η1

Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32

08 04

Nn=0023RemiddotPr

Cp η

Pr=

λ

Cpam709ordmC=415399Jkggrd

ndash4

ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s

λam709ordmC=06702wmgrd

Pr=259

Nn=5057

Nn λ

α1= =10044wmsup2grd

d

c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi

Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)

06 03 η 014

Nn=Cre Pr

Ηp

-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma

06

C=116 d echin Dn-nsup2dsup2

dechin= =0057

Dn+nmiddotd

C=0209

Pagina 37 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4 G2d

Re= =7511914

3600π(Dsup2-ndsup2)η2

ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots

λh2o33ordmC=066wmgrd

Pr=496 -014

Nn=14336(ηp)

Nn λ2 -014

α2= =24899(ηp)

d

d)Calculul coeficientului total de transfer termic

Se utilizeaza ecuatia VIII9

1

K=

1 δp 1 1

+ +sum +

α1 λp i=1 αci α2

α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd

δ-grosimea peretelui tevii m

λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd

αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam

Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este

r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1

Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua

fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua

fete ale peretelui (tevii) tp1tp2

tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din

egalitatile

tp1 fluxului termic unitar prin cele trei

straturi

Tp2 tm2

Pagina 38 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)

tp1=293+095tp2

-014 -33

k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)

Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari

Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)

Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC

ηp=000118cp

1

K= =57315wmsup2grd

-5 1

+000055+43middot 10 +

10044 6399043

e)Calculul fortei motrice

Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se

recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)

DTmrsquo=FDtm

F-factor de corectie(Flt1)

In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)

t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo

P= =0156 R= =618

t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo

-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie

F=095

Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC

f)Determinarea suprafetei de transfer termic

Q

A= = 89msup2

KmiddotDtrsquom

Amc=89msup2ltAdisp=969msup2

Schimbatorul are o rezerva de 88

Calculul mecanic sumar si hidrodinamic

a)Calculul mecanic sumar

Pagina 39 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Dimensionarea stuturilor

G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv

d=

πw

G1trdquo1(2)

G2t2rdquo

(1)Stut de intrare amestec

G1=w=210841kgh=05856kgs

1 ω1 ω2

= +

φam φ1 φ2

1 0025 0974

La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3

φam 71693 95935

La 40ordmC φam=98754kgmsup3

05856

G1= =0000614msup3s(1018ordmC)

95225

05856

G1= =0000592msup3s(40ordmC)

98754

W=3ms

4middot0000614

d1= = 0016m

314middot3

Standardizare dext=25mm dint=16mm

Viteza recalculata w=305ms

(2)Stut de iesire amestec

d2= 4middot0000592

Pagina 40 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

314middot3 =00158m

Standardizare dext=25mm dint =16mm

Viteza recalculata w=294ms

(3) Stut de intrare apa

G2= 1295137kgh=359kgs

359

G2= =0003604msup3s (28ordmC)

99607

359

G2= =000361msup3s(38ordmC)

99419

d3= 4middot0003604 =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=301ms

Stut de iesire apa

4middot000361

D4= =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=302ms

Stut de aerisire

dext=32mm dint=25mm

Greutatea schimbatorului in functionare

Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace

Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi

Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg

4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3

Pagina 41 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Vcapace= = = = 001413msup3

3 6 6

Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg

πdsup2 intmiddotL

Vteava=πRsup2L= =000362msup3

4

Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg

V=Vmanta-Vtevi=01919msup3

Mapa=1413+72596+19191=27863kg

Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori

Mstut=10kg

Mcapace=Vmiddotφotel=911kg

dextmantasup3-dintmantasup3

V=34π =000116msup3

8

Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg

Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3

Mpereti despartitori=3kg

Mtevi =14197kg

V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3

Mplaci tubulare =2862kg

Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3

Mmetal=31259kg

G=mapa+mmetal=59122kg

G=59122middot981=579KN

Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600

B=255C=450K=25L2=625)

Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)

Caderea de presiune prin frecare(Dpf)

Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ

Pagina 42 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

_

Mc=46middot0225+18middot0775=243KgKmol

Debitul masic de lichid

_

Gm liq=MmiddotLc=243middot000164=00398kgKmol

Debitul masic de vapori

_

Gm vap=McmiddotVc=243middot000234=005686kgs

Gm

Gv=

φ

φ=densitatea amestecului

Pentru faza lichida

1 ωі ( 1-ωі)

= +

φam φ1 φ2

φ1φ2mdashdensitatea etanolului respectiv a apei

ωі- fractia masica

Xc Mi 0225middot46

ωc= _ = =0425

Mc 243

Xe Mi

ωe= _

Me

1 0425 0575

= + = 000118

φc 72362 96377

φc=84745 kgmsup3

Pentru vapori _

To P M To P

φam= φo middot = middot middot

T Po 224 T Po

Pagina 16 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

PF+PD

Pc=

2

750+760

Pc= =775mmHg

2

Tc=To+Tc

Tc=273+9647=36947K

_

M=YcMETOH+(1-Yc)MH2O

αXc

Yc=

1+(α-1)Xc

86760225

Yc= =0715

1+(8676-1)0225

_

Mc=3802 KgKmol

3802 273 775

φc= = 1278Kgmsup3

224 36947 760

Pentru zona de epuizare

Le=Lc+F

Le=5912 +117849= 123761Kmolh=00343Kmolh

Ve=Vc=8431Kmolh=000234Kmols

_

Me=METOHmiddotXe+MH2O(1-Xe)

XF+Xw 0019+001

Xe= = =00145

2

_

Me=46middot00145+18middot0986=18392KgKmol

Pagina 17 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

_

Gm liq=Memiddot Le=18392middot00343=063084Kgs

_

Gm vap=MemiddotVe=18392middot000234=004303Kgs

1 ωe (1-ωe)

= +

φe φETOH φH2O

Xe Mi 0014546

ωe= _ = =0036

Me 18392

1 0036 0964

= + = 000105

φe 71781 95993

φe=94841kgmsup3

PF+Pw

Pe = Me=21164KgKmol

2

790+820

Pe = =805mmHg

2

Te=273+10112=37412

21164 273 805

φe= =0730Kgmsup3

224 37412 760

Zona de concentrare Zona de epuizare

liq vapori liq vapori

LV(Kmolh) 5912 8431 123761 8431

LV(Kmols) 000164 000234 00343 000234

Gm(kgs) 00398 008896 063084 004952

Gv(msup3s) 0000046 00696 000066 00678

Pagina 18 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Zona de concentrare

Determinarea diametrului coloanei

In vederea dimensionarii talerului este necesar sa se calculeze diametrul coloanei

Pentru o distanta intre talere H=03m din figura (III6) pentru valoarea raportului

φg 1278 -3

= = 000150=15middot10 viteza in coloane cu talere W=079ms

φe 84745

Pentru talere perforate viteza de lucru va fi

W=80-90 W max

Wmax=079135=10665ms

85

Wlucru= 10665=0906ms

100

Diametrul coloanei va fi

425056

dc= 46v = =0312m

πw 31418363600

Se standardizeazadc=03m

Recalculam viteza

46v

W= =0985ms

Π dcsup2

b)Calculul suprafetei efective a talerului

Suprafata ocupata de un deversor se calculeaza cu relatia

dcsup2 πα

Sd= ( -sin )

180

unde α este unghiul la centru corespunzator coardei deversorului

α b

=arcsin

dc

b este lungimea progului de deversare

b=(06divide08)dc

Se alege b=06middotdc =06middot03=018

Pagina 19 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

α = arcsin 018 =arcsin 06harrα=7374degC

03sup2 314middot7374

Sd= ( ndashsin 7374)=000367msup2

180

Suprafata efectiva a talerului va fi

_

Vdcsup2 314∙03sup2

St=Ac-25d= ndash25d = ndash 2∙000367=006331msup2

2 4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului Viteza gazului in orificiile

talerului trebuie sa fii mai mare decat viteza critica la care lichidul curge prin perforatii

Viteza minima a gazului

Wmin=067 g middot φe he

sect φg

g-acceleratia gravitationala ms

sect-coeficient de rezistenta

φgφe- densitatea lichidului respectiv gazului kgmsup3

he- inaltimea suspensiei pe talerm

h1

he= hp +

13k

hp- este inaltimea pragului de deversare m

k-raportul dintre densitatea spumei si lichidului(k=05)

ndash3 L ⅔

h1=C1middotC2middot10

b

C1-coeficientul ce depinde de forma placii deversoare (C1=28divide38 pentru placa

plana)

C2- coeficient adimensional determinat din figura III7

L-debitul de lichid care trece pe taler msup3 h

Pagina 20 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

L 01656

= =1204

25 25

b 018 din figura III7 se alege C2=101

b

=06

dc

-3 01656 ⅔ ndash3

h1=25middot101middot10 =26 ∙10 m

018

ndash3

ndash2 26∙10

he= 25middot10 + =0029 m

13∙05

ndash2

(k=05hp=25∙10 m)

Viteza minima in orificii va fi

Wmin=067 981 ∙ 84745 ∙0029 =682ms

182 1278

(sect=182)

Viteza gazului in orificiile talerului

100A

Wo=W

Stmiddotφ

St - suprafata activa a talerului msup2

φ- sectiunea libera a orificiilor talerului ()

W- viteza gazului in coloana ms

πdosup2

φ= 100 _

2radic3 tsup2

t=pasul dintre doua orificii

t=(25divide5)do

t=3middot2=6mm=6middot10ˉ sup3m

Pagina 21 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

100π(210ˉ sup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3(6middot10ˉsup3)sup2

314middot03sup2

Wo=0985 100 4 =1091ms

006331middot1007

Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler

he= hus+hσ+hst

ht-caderea totala de presiunem

hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm

hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim

hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm

sectwosup2φg 1821091sup2middot1278

hus= = =0016m

2gφe 2middot981middot84745

hσ= 4σe

138doφeg

σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm

hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m

138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981

hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m

ht=0016+000864+001885=004349m

Hge(18divide2)ht

H-distanta dintre talere

03gt0000769 adevarat

B zona de epuizare

determinarea diametrului coloanei

φg 0730 ndash4

= =0000769=769middot10

φe 94841

H= 03m

Pagina 22 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms

Viteza de lucru

85

Wlucru= (095135)=109ms

100

424408

dc= =028m

3143600109

Se standardizeaza dc=03m

Se calculeaza viteza w=0959ms

dcsup2 314α

Sd= ( ndashsinα)

8 180

α = b

dc

b=06dc=0603=018m

b 018 α

= =06 = arcsin06 α=7374ordm

dc 03 2

032 314middot7374

Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2

180

314∙03sup2

St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2

4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului

g φe

Wmin=067 middot middothe

sect φg

h1

he=hp+

13k

L 2376

Pentru = =172848

Pagina 23 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

25 25

b 018 C2=125

b

=06

dc

1921middot10ˉsup3

he=25middot10ˉsup2 + =0034m

13middot05

L ⅔ 2376 ⅔

h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m

b 018

981 94841

Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms

182 0730

t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m

100314 (210ˉsup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2

πmiddot03sup2

wo=0959middot 100 middot 4

006331middot1007

wo=1062ms

Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler

Ht=hus+hσ+hst

sectWosup2φ 18210620730

hus= = =0000758m

2gφe 298194841

4σe 4579710ˉsup3

hσ = = = 000903m

138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981

hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m

Pagina 24 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

ht=005207m

Hge(18divide2)ht

03gt0093 conditia se verifica

Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa

Zone de concentrare

a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia

XII57

05 072 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga

Ga= criteriul lui Galilui

Re=criteriul lui Reynolds

Sh= criteriul lui Sherwood

Sc= criteriul lui Schmidt

Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de

Gilliland(XII9) 23

ndash7 T 1 1

DA-B= 43 middot10 +

113 113 sup2 MA MB

P VA +VB

DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s

Tmdashtemperatura absoluta k

Pmdashpresiunea absoluta totala atm

Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)

MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor

VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol

VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol

23

ndash7 36946 1 1 ndash7

DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s

1019 194⅓ +638⅓ 18 46

Pagina 25 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

tc=9647ordmC Tc=36947k

Pc=775mmHg Pc=1019 atm

η

Sc=

φD

η=vascozitatea amestecului da P

φ=densitatea amestecului kgmsup3

ndash5

117middot10

Sc= =0478

ndash7

19121∙10∙1278

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4∙6v 4middot25056

W= = = 098ms

3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2

wmiddothstmiddotφ 0980018851278

Re= = =201782

ndash5

η 11710

ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5

Ga= = ndash5 =783middot10

η sup2 117middot10 sup2

05 072 024 05 072 5 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688

Coeficientul kg rezulta ndash7

ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600

Kg= = = 1084133mh

Hst 001885

Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se

utilizeaza relatia

Kmol 1 273 m 1 273

Pagina 26 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

= middot middot = middot

1084133=35761kmolmsup2hDy

msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia

XII59

05 11 024middotμ-1

Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga

hst

Γ= este un simplex geometric

hs

Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13

ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7

D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s

⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓

η VAndash Vo 116910 638 - 8

ηmdashvascozitatea P

Vomdashconstanta caracteristica a lichidului

ndash5

η 116910

Sc= = ndash5 = 01107

φD 124510∙84745

We∙hst∙φe 6e

Re= We=

ηe 3600St

ndash4

726510 00188584745

Re= ndash5 =99245

1169∙10

01656 ndash4

We= = 7265∙10 ms

Pagina 27 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

3600 ∙006331

g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2

Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm

ηsup2 1169middot10

05 11 024 -1 05 11 024 -1

Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386

Coeficientul ke ndash7

ShmiddotD 20540386middot1245middot10

Ke= = =4885mh

hst 001885

Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84

Kmol φв m

=

msup2middothDx Mв h

Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol

φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3

Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx

B Zona de epuizare

Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz

Coeficientul de difuziune este

ndash7 Tsup3sup2 1 1

DAB=4310 +

P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB

ndash7 ndash7

DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s

1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46

te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm

ndash5

Pagina 28 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η 12110

Sc= = ndash7 =088

φD 07301874510

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4Gv 4middot24408

W= = =0959ms

3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2

095middot003546middot0730

Re= ndash5 =203235

121middot10

981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5

Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10

121middot10

Sh=480082

Sh∙D

Kg= =9136179mh

Hst

1 273

Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy

224 37412

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid

ndash7 T ndash7

D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s

η(VA⅓ndash Vo⅓)

Ge

We= =001042ms

3600St

We hst φ

Re= =8612215

Pagina 29 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η

Ga=2376310sup1sup2

Sh=1597218683

micro= hst =0681

ht

Sh D

ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx

hst

Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49

1

kg=

m

kg + ke

m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)

dy α

m= = mc =1166 me=7025

dx (1+(α-1)x)sup2

c 1

kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy

1 1166

+

35761 170368837

e 1

kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx

1 7025

+

29762 3029445957

Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale

La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se

determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se

calculeaza cu relatia XIV39

Pagina 30 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Kg St

__ __

AB=BCmiddot Gv

Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este

prezentata in figura IV2

__ __

AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare

__ __

AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare

__ __

X=035 AB=44 BC=03

__ __

X=038 AB=42 BC=028

__ __

X=03 AB=47 BC=032

__ __

X=02 AB=51 BC=034

__ __

X=01 AB=49 BC=033

__ ___

X=05 AB=27 BC=018

__ ___

X=001 AB=17 BC=018

Din figura N2 se obtine

NTR=5

Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare

Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de

Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru

vapori

Π dsup2 stut

Gv=wmiddotA=w

Pagina 31 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4

46v

d=

πw

1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms

400696

d= =0066m=66mm

31420

Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms

2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms

Gv=LxD=234700007=0001642kmols

(GmMc) 0001642243

Gv= = =0000047msup3s

φ 84745

d=00044m=44mm

Standardizarea dext=25mm dint=9mm

Se recalculeaza vitezaw=073ms

3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid

F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg

1 ω1 (1-ω1) __

= + ω1=XFMMF

φam φ 1 φ2

φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s

Se alege w=3ms

d=00164m=164mm

Standardizarea dext =25mm dint=16mm

Se recalculeaza viteza w=318ms

4 Stutul de evacuare rapida

V coloana=Vcil+Vsfera

Consideramcoloana plina cu apa

Pagina 32 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute

Volumul de lichid

Debitul de golire=

Timp de golire

Π dsup3 314middot03sup3

V sfera = = =0014msup3

6 6

Vcilindru=Hcilindru πdsup24

Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He

Hc=2H+r =2middot03+015=075m

He=3H+r =3middot03+015=105m

Ht=(5-1)middot03+075+105=3m

Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m

Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3

4

Vcoloana=019+0014=0204msup3

Debitul de golire=0204600=0000341msup3s

Se alege w=3ms

d=0012m=12mm

Standardizare dext=25mm dint=17mm

Se calculeaza viteza w=29ms

6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare

Se alege w=20ms

d=00657m=657mm

Standardizare dext=76mm dint=66mm

Se recalculeaza viteza w=198ms

44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare

Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul

unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza

debitul

Pagina 33 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT

montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA

Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic

astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit

Reglare compozitiei si debitului de reflux

Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza

prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie

de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul

de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand

constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei

distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux

ramanand constant

Reglarea nivelului lichidului din blaz

Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin

intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care

comanda ventilul situat inainte de refierbator

Reglarea concentratiei de blaz

Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in

comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra

echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in

coloana

Pagina 34 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

CAPITOLUL 5

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA

51 Bilantul termic al schimbatorului

G2T2rdquo

G1=W=11534 kmolh

G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm

t1rdquo=40ordmC

G2t2rsquo

G2-debitul fluidului de racire

t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC

Calculul debitului de apa de racire

Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula

prin tevi

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)

Q-fluxul termic w

C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd

Temperatura medie a amestecului este

t1rsquo+t1rdquo 1018+40

tm= = =709ordmC

2 2

Temperatura medie a apei

28+38

tm= =33ordmC

2

Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol

W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs

Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd

G1C1(t1rsquo-t1rdquo)

G2= =1295137kgh=359kgs

C2(t2rdquo-t2rsquo)

Pagina 35 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)

Calculul preliminar al fortei motrice

Dtrsquo-Dtrdquo

Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo

Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo

ln

Dtrdquo

52 Predimensionarea schimbatorului de caldura

Q=KA Dtm

K=coeficientul total de transfer de caldura

A=aria suprafetei de transfer termic

Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta

Q 15033323

A= = =969msup2

K Dtm 500middot31

Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane

A=905 L=4000mm De=99mm

n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm

53 Verificarea ariei de transfer termic

a)Alegerea ecuatiei de transfer termic

Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de

caldura

-pentru fluidul ce circula prin tevi

W1 d φ1 4G1

Re= W1=

η1 3600 φ1 π dsup2m

Re1018ordmC=1186129

Re40ordmC=674144

-pentru fluidul ce circula printre tevi

w2 d φ2 4G2 d

Re= =

η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2

Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606

Pagina 36 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim

turbulent)

Criteriul Reynolds

4G1

Re= Re709ordmC=935752

3600πn d η1

Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32

08 04

Nn=0023RemiddotPr

Cp η

Pr=

λ

Cpam709ordmC=415399Jkggrd

ndash4

ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s

λam709ordmC=06702wmgrd

Pr=259

Nn=5057

Nn λ

α1= =10044wmsup2grd

d

c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi

Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)

06 03 η 014

Nn=Cre Pr

Ηp

-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma

06

C=116 d echin Dn-nsup2dsup2

dechin= =0057

Dn+nmiddotd

C=0209

Pagina 37 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4 G2d

Re= =7511914

3600π(Dsup2-ndsup2)η2

ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots

λh2o33ordmC=066wmgrd

Pr=496 -014

Nn=14336(ηp)

Nn λ2 -014

α2= =24899(ηp)

d

d)Calculul coeficientului total de transfer termic

Se utilizeaza ecuatia VIII9

1

K=

1 δp 1 1

+ +sum +

α1 λp i=1 αci α2

α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd

δ-grosimea peretelui tevii m

λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd

αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam

Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este

r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1

Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua

fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua

fete ale peretelui (tevii) tp1tp2

tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din

egalitatile

tp1 fluxului termic unitar prin cele trei

straturi

Tp2 tm2

Pagina 38 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)

tp1=293+095tp2

-014 -33

k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)

Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari

Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)

Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC

ηp=000118cp

1

K= =57315wmsup2grd

-5 1

+000055+43middot 10 +

10044 6399043

e)Calculul fortei motrice

Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se

recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)

DTmrsquo=FDtm

F-factor de corectie(Flt1)

In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)

t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo

P= =0156 R= =618

t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo

-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie

F=095

Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC

f)Determinarea suprafetei de transfer termic

Q

A= = 89msup2

KmiddotDtrsquom

Amc=89msup2ltAdisp=969msup2

Schimbatorul are o rezerva de 88

Calculul mecanic sumar si hidrodinamic

a)Calculul mecanic sumar

Pagina 39 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Dimensionarea stuturilor

G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv

d=

πw

G1trdquo1(2)

G2t2rdquo

(1)Stut de intrare amestec

G1=w=210841kgh=05856kgs

1 ω1 ω2

= +

φam φ1 φ2

1 0025 0974

La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3

φam 71693 95935

La 40ordmC φam=98754kgmsup3

05856

G1= =0000614msup3s(1018ordmC)

95225

05856

G1= =0000592msup3s(40ordmC)

98754

W=3ms

4middot0000614

d1= = 0016m

314middot3

Standardizare dext=25mm dint=16mm

Viteza recalculata w=305ms

(2)Stut de iesire amestec

d2= 4middot0000592

Pagina 40 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

314middot3 =00158m

Standardizare dext=25mm dint =16mm

Viteza recalculata w=294ms

(3) Stut de intrare apa

G2= 1295137kgh=359kgs

359

G2= =0003604msup3s (28ordmC)

99607

359

G2= =000361msup3s(38ordmC)

99419

d3= 4middot0003604 =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=301ms

Stut de iesire apa

4middot000361

D4= =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=302ms

Stut de aerisire

dext=32mm dint=25mm

Greutatea schimbatorului in functionare

Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace

Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi

Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg

4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3

Pagina 41 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Vcapace= = = = 001413msup3

3 6 6

Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg

πdsup2 intmiddotL

Vteava=πRsup2L= =000362msup3

4

Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg

V=Vmanta-Vtevi=01919msup3

Mapa=1413+72596+19191=27863kg

Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori

Mstut=10kg

Mcapace=Vmiddotφotel=911kg

dextmantasup3-dintmantasup3

V=34π =000116msup3

8

Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg

Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3

Mpereti despartitori=3kg

Mtevi =14197kg

V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3

Mplaci tubulare =2862kg

Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3

Mmetal=31259kg

G=mapa+mmetal=59122kg

G=59122middot981=579KN

Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600

B=255C=450K=25L2=625)

Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)

Caderea de presiune prin frecare(Dpf)

Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ

Pagina 42 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

PF+PD

Pc=

2

750+760

Pc= =775mmHg

2

Tc=To+Tc

Tc=273+9647=36947K

_

M=YcMETOH+(1-Yc)MH2O

αXc

Yc=

1+(α-1)Xc

86760225

Yc= =0715

1+(8676-1)0225

_

Mc=3802 KgKmol

3802 273 775

φc= = 1278Kgmsup3

224 36947 760

Pentru zona de epuizare

Le=Lc+F

Le=5912 +117849= 123761Kmolh=00343Kmolh

Ve=Vc=8431Kmolh=000234Kmols

_

Me=METOHmiddotXe+MH2O(1-Xe)

XF+Xw 0019+001

Xe= = =00145

2

_

Me=46middot00145+18middot0986=18392KgKmol

Pagina 17 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

_

Gm liq=Memiddot Le=18392middot00343=063084Kgs

_

Gm vap=MemiddotVe=18392middot000234=004303Kgs

1 ωe (1-ωe)

= +

φe φETOH φH2O

Xe Mi 0014546

ωe= _ = =0036

Me 18392

1 0036 0964

= + = 000105

φe 71781 95993

φe=94841kgmsup3

PF+Pw

Pe = Me=21164KgKmol

2

790+820

Pe = =805mmHg

2

Te=273+10112=37412

21164 273 805

φe= =0730Kgmsup3

224 37412 760

Zona de concentrare Zona de epuizare

liq vapori liq vapori

LV(Kmolh) 5912 8431 123761 8431

LV(Kmols) 000164 000234 00343 000234

Gm(kgs) 00398 008896 063084 004952

Gv(msup3s) 0000046 00696 000066 00678

Pagina 18 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Zona de concentrare

Determinarea diametrului coloanei

In vederea dimensionarii talerului este necesar sa se calculeze diametrul coloanei

Pentru o distanta intre talere H=03m din figura (III6) pentru valoarea raportului

φg 1278 -3

= = 000150=15middot10 viteza in coloane cu talere W=079ms

φe 84745

Pentru talere perforate viteza de lucru va fi

W=80-90 W max

Wmax=079135=10665ms

85

Wlucru= 10665=0906ms

100

Diametrul coloanei va fi

425056

dc= 46v = =0312m

πw 31418363600

Se standardizeazadc=03m

Recalculam viteza

46v

W= =0985ms

Π dcsup2

b)Calculul suprafetei efective a talerului

Suprafata ocupata de un deversor se calculeaza cu relatia

dcsup2 πα

Sd= ( -sin )

180

unde α este unghiul la centru corespunzator coardei deversorului

α b

=arcsin

dc

b este lungimea progului de deversare

b=(06divide08)dc

Se alege b=06middotdc =06middot03=018

Pagina 19 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

α = arcsin 018 =arcsin 06harrα=7374degC

03sup2 314middot7374

Sd= ( ndashsin 7374)=000367msup2

180

Suprafata efectiva a talerului va fi

_

Vdcsup2 314∙03sup2

St=Ac-25d= ndash25d = ndash 2∙000367=006331msup2

2 4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului Viteza gazului in orificiile

talerului trebuie sa fii mai mare decat viteza critica la care lichidul curge prin perforatii

Viteza minima a gazului

Wmin=067 g middot φe he

sect φg

g-acceleratia gravitationala ms

sect-coeficient de rezistenta

φgφe- densitatea lichidului respectiv gazului kgmsup3

he- inaltimea suspensiei pe talerm

h1

he= hp +

13k

hp- este inaltimea pragului de deversare m

k-raportul dintre densitatea spumei si lichidului(k=05)

ndash3 L ⅔

h1=C1middotC2middot10

b

C1-coeficientul ce depinde de forma placii deversoare (C1=28divide38 pentru placa

plana)

C2- coeficient adimensional determinat din figura III7

L-debitul de lichid care trece pe taler msup3 h

Pagina 20 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

L 01656

= =1204

25 25

b 018 din figura III7 se alege C2=101

b

=06

dc

-3 01656 ⅔ ndash3

h1=25middot101middot10 =26 ∙10 m

018

ndash3

ndash2 26∙10

he= 25middot10 + =0029 m

13∙05

ndash2

(k=05hp=25∙10 m)

Viteza minima in orificii va fi

Wmin=067 981 ∙ 84745 ∙0029 =682ms

182 1278

(sect=182)

Viteza gazului in orificiile talerului

100A

Wo=W

Stmiddotφ

St - suprafata activa a talerului msup2

φ- sectiunea libera a orificiilor talerului ()

W- viteza gazului in coloana ms

πdosup2

φ= 100 _

2radic3 tsup2

t=pasul dintre doua orificii

t=(25divide5)do

t=3middot2=6mm=6middot10ˉ sup3m

Pagina 21 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

100π(210ˉ sup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3(6middot10ˉsup3)sup2

314middot03sup2

Wo=0985 100 4 =1091ms

006331middot1007

Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler

he= hus+hσ+hst

ht-caderea totala de presiunem

hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm

hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim

hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm

sectwosup2φg 1821091sup2middot1278

hus= = =0016m

2gφe 2middot981middot84745

hσ= 4σe

138doφeg

σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm

hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m

138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981

hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m

ht=0016+000864+001885=004349m

Hge(18divide2)ht

H-distanta dintre talere

03gt0000769 adevarat

B zona de epuizare

determinarea diametrului coloanei

φg 0730 ndash4

= =0000769=769middot10

φe 94841

H= 03m

Pagina 22 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms

Viteza de lucru

85

Wlucru= (095135)=109ms

100

424408

dc= =028m

3143600109

Se standardizeaza dc=03m

Se calculeaza viteza w=0959ms

dcsup2 314α

Sd= ( ndashsinα)

8 180

α = b

dc

b=06dc=0603=018m

b 018 α

= =06 = arcsin06 α=7374ordm

dc 03 2

032 314middot7374

Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2

180

314∙03sup2

St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2

4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului

g φe

Wmin=067 middot middothe

sect φg

h1

he=hp+

13k

L 2376

Pentru = =172848

Pagina 23 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

25 25

b 018 C2=125

b

=06

dc

1921middot10ˉsup3

he=25middot10ˉsup2 + =0034m

13middot05

L ⅔ 2376 ⅔

h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m

b 018

981 94841

Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms

182 0730

t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m

100314 (210ˉsup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2

πmiddot03sup2

wo=0959middot 100 middot 4

006331middot1007

wo=1062ms

Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler

Ht=hus+hσ+hst

sectWosup2φ 18210620730

hus= = =0000758m

2gφe 298194841

4σe 4579710ˉsup3

hσ = = = 000903m

138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981

hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m

Pagina 24 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

ht=005207m

Hge(18divide2)ht

03gt0093 conditia se verifica

Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa

Zone de concentrare

a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia

XII57

05 072 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga

Ga= criteriul lui Galilui

Re=criteriul lui Reynolds

Sh= criteriul lui Sherwood

Sc= criteriul lui Schmidt

Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de

Gilliland(XII9) 23

ndash7 T 1 1

DA-B= 43 middot10 +

113 113 sup2 MA MB

P VA +VB

DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s

Tmdashtemperatura absoluta k

Pmdashpresiunea absoluta totala atm

Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)

MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor

VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol

VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol

23

ndash7 36946 1 1 ndash7

DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s

1019 194⅓ +638⅓ 18 46

Pagina 25 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

tc=9647ordmC Tc=36947k

Pc=775mmHg Pc=1019 atm

η

Sc=

φD

η=vascozitatea amestecului da P

φ=densitatea amestecului kgmsup3

ndash5

117middot10

Sc= =0478

ndash7

19121∙10∙1278

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4∙6v 4middot25056

W= = = 098ms

3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2

wmiddothstmiddotφ 0980018851278

Re= = =201782

ndash5

η 11710

ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5

Ga= = ndash5 =783middot10

η sup2 117middot10 sup2

05 072 024 05 072 5 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688

Coeficientul kg rezulta ndash7

ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600

Kg= = = 1084133mh

Hst 001885

Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se

utilizeaza relatia

Kmol 1 273 m 1 273

Pagina 26 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

= middot middot = middot

1084133=35761kmolmsup2hDy

msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia

XII59

05 11 024middotμ-1

Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga

hst

Γ= este un simplex geometric

hs

Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13

ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7

D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s

⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓

η VAndash Vo 116910 638 - 8

ηmdashvascozitatea P

Vomdashconstanta caracteristica a lichidului

ndash5

η 116910

Sc= = ndash5 = 01107

φD 124510∙84745

We∙hst∙φe 6e

Re= We=

ηe 3600St

ndash4

726510 00188584745

Re= ndash5 =99245

1169∙10

01656 ndash4

We= = 7265∙10 ms

Pagina 27 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

3600 ∙006331

g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2

Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm

ηsup2 1169middot10

05 11 024 -1 05 11 024 -1

Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386

Coeficientul ke ndash7

ShmiddotD 20540386middot1245middot10

Ke= = =4885mh

hst 001885

Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84

Kmol φв m

=

msup2middothDx Mв h

Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol

φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3

Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx

B Zona de epuizare

Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz

Coeficientul de difuziune este

ndash7 Tsup3sup2 1 1

DAB=4310 +

P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB

ndash7 ndash7

DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s

1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46

te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm

ndash5

Pagina 28 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η 12110

Sc= = ndash7 =088

φD 07301874510

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4Gv 4middot24408

W= = =0959ms

3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2

095middot003546middot0730

Re= ndash5 =203235

121middot10

981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5

Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10

121middot10

Sh=480082

Sh∙D

Kg= =9136179mh

Hst

1 273

Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy

224 37412

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid

ndash7 T ndash7

D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s

η(VA⅓ndash Vo⅓)

Ge

We= =001042ms

3600St

We hst φ

Re= =8612215

Pagina 29 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η

Ga=2376310sup1sup2

Sh=1597218683

micro= hst =0681

ht

Sh D

ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx

hst

Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49

1

kg=

m

kg + ke

m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)

dy α

m= = mc =1166 me=7025

dx (1+(α-1)x)sup2

c 1

kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy

1 1166

+

35761 170368837

e 1

kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx

1 7025

+

29762 3029445957

Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale

La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se

determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se

calculeaza cu relatia XIV39

Pagina 30 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Kg St

__ __

AB=BCmiddot Gv

Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este

prezentata in figura IV2

__ __

AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare

__ __

AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare

__ __

X=035 AB=44 BC=03

__ __

X=038 AB=42 BC=028

__ __

X=03 AB=47 BC=032

__ __

X=02 AB=51 BC=034

__ __

X=01 AB=49 BC=033

__ ___

X=05 AB=27 BC=018

__ ___

X=001 AB=17 BC=018

Din figura N2 se obtine

NTR=5

Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare

Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de

Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru

vapori

Π dsup2 stut

Gv=wmiddotA=w

Pagina 31 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4

46v

d=

πw

1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms

400696

d= =0066m=66mm

31420

Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms

2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms

Gv=LxD=234700007=0001642kmols

(GmMc) 0001642243

Gv= = =0000047msup3s

φ 84745

d=00044m=44mm

Standardizarea dext=25mm dint=9mm

Se recalculeaza vitezaw=073ms

3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid

F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg

1 ω1 (1-ω1) __

= + ω1=XFMMF

φam φ 1 φ2

φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s

Se alege w=3ms

d=00164m=164mm

Standardizarea dext =25mm dint=16mm

Se recalculeaza viteza w=318ms

4 Stutul de evacuare rapida

V coloana=Vcil+Vsfera

Consideramcoloana plina cu apa

Pagina 32 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute

Volumul de lichid

Debitul de golire=

Timp de golire

Π dsup3 314middot03sup3

V sfera = = =0014msup3

6 6

Vcilindru=Hcilindru πdsup24

Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He

Hc=2H+r =2middot03+015=075m

He=3H+r =3middot03+015=105m

Ht=(5-1)middot03+075+105=3m

Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m

Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3

4

Vcoloana=019+0014=0204msup3

Debitul de golire=0204600=0000341msup3s

Se alege w=3ms

d=0012m=12mm

Standardizare dext=25mm dint=17mm

Se calculeaza viteza w=29ms

6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare

Se alege w=20ms

d=00657m=657mm

Standardizare dext=76mm dint=66mm

Se recalculeaza viteza w=198ms

44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare

Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul

unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza

debitul

Pagina 33 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT

montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA

Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic

astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit

Reglare compozitiei si debitului de reflux

Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza

prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie

de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul

de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand

constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei

distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux

ramanand constant

Reglarea nivelului lichidului din blaz

Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin

intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care

comanda ventilul situat inainte de refierbator

Reglarea concentratiei de blaz

Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in

comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra

echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in

coloana

Pagina 34 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

CAPITOLUL 5

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA

51 Bilantul termic al schimbatorului

G2T2rdquo

G1=W=11534 kmolh

G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm

t1rdquo=40ordmC

G2t2rsquo

G2-debitul fluidului de racire

t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC

Calculul debitului de apa de racire

Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula

prin tevi

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)

Q-fluxul termic w

C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd

Temperatura medie a amestecului este

t1rsquo+t1rdquo 1018+40

tm= = =709ordmC

2 2

Temperatura medie a apei

28+38

tm= =33ordmC

2

Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol

W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs

Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd

G1C1(t1rsquo-t1rdquo)

G2= =1295137kgh=359kgs

C2(t2rdquo-t2rsquo)

Pagina 35 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)

Calculul preliminar al fortei motrice

Dtrsquo-Dtrdquo

Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo

Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo

ln

Dtrdquo

52 Predimensionarea schimbatorului de caldura

Q=KA Dtm

K=coeficientul total de transfer de caldura

A=aria suprafetei de transfer termic

Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta

Q 15033323

A= = =969msup2

K Dtm 500middot31

Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane

A=905 L=4000mm De=99mm

n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm

53 Verificarea ariei de transfer termic

a)Alegerea ecuatiei de transfer termic

Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de

caldura

-pentru fluidul ce circula prin tevi

W1 d φ1 4G1

Re= W1=

η1 3600 φ1 π dsup2m

Re1018ordmC=1186129

Re40ordmC=674144

-pentru fluidul ce circula printre tevi

w2 d φ2 4G2 d

Re= =

η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2

Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606

Pagina 36 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim

turbulent)

Criteriul Reynolds

4G1

Re= Re709ordmC=935752

3600πn d η1

Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32

08 04

Nn=0023RemiddotPr

Cp η

Pr=

λ

Cpam709ordmC=415399Jkggrd

ndash4

ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s

λam709ordmC=06702wmgrd

Pr=259

Nn=5057

Nn λ

α1= =10044wmsup2grd

d

c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi

Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)

06 03 η 014

Nn=Cre Pr

Ηp

-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma

06

C=116 d echin Dn-nsup2dsup2

dechin= =0057

Dn+nmiddotd

C=0209

Pagina 37 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4 G2d

Re= =7511914

3600π(Dsup2-ndsup2)η2

ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots

λh2o33ordmC=066wmgrd

Pr=496 -014

Nn=14336(ηp)

Nn λ2 -014

α2= =24899(ηp)

d

d)Calculul coeficientului total de transfer termic

Se utilizeaza ecuatia VIII9

1

K=

1 δp 1 1

+ +sum +

α1 λp i=1 αci α2

α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd

δ-grosimea peretelui tevii m

λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd

αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam

Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este

r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1

Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua

fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua

fete ale peretelui (tevii) tp1tp2

tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din

egalitatile

tp1 fluxului termic unitar prin cele trei

straturi

Tp2 tm2

Pagina 38 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)

tp1=293+095tp2

-014 -33

k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)

Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari

Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)

Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC

ηp=000118cp

1

K= =57315wmsup2grd

-5 1

+000055+43middot 10 +

10044 6399043

e)Calculul fortei motrice

Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se

recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)

DTmrsquo=FDtm

F-factor de corectie(Flt1)

In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)

t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo

P= =0156 R= =618

t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo

-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie

F=095

Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC

f)Determinarea suprafetei de transfer termic

Q

A= = 89msup2

KmiddotDtrsquom

Amc=89msup2ltAdisp=969msup2

Schimbatorul are o rezerva de 88

Calculul mecanic sumar si hidrodinamic

a)Calculul mecanic sumar

Pagina 39 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Dimensionarea stuturilor

G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv

d=

πw

G1trdquo1(2)

G2t2rdquo

(1)Stut de intrare amestec

G1=w=210841kgh=05856kgs

1 ω1 ω2

= +

φam φ1 φ2

1 0025 0974

La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3

φam 71693 95935

La 40ordmC φam=98754kgmsup3

05856

G1= =0000614msup3s(1018ordmC)

95225

05856

G1= =0000592msup3s(40ordmC)

98754

W=3ms

4middot0000614

d1= = 0016m

314middot3

Standardizare dext=25mm dint=16mm

Viteza recalculata w=305ms

(2)Stut de iesire amestec

d2= 4middot0000592

Pagina 40 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

314middot3 =00158m

Standardizare dext=25mm dint =16mm

Viteza recalculata w=294ms

(3) Stut de intrare apa

G2= 1295137kgh=359kgs

359

G2= =0003604msup3s (28ordmC)

99607

359

G2= =000361msup3s(38ordmC)

99419

d3= 4middot0003604 =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=301ms

Stut de iesire apa

4middot000361

D4= =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=302ms

Stut de aerisire

dext=32mm dint=25mm

Greutatea schimbatorului in functionare

Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace

Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi

Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg

4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3

Pagina 41 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Vcapace= = = = 001413msup3

3 6 6

Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg

πdsup2 intmiddotL

Vteava=πRsup2L= =000362msup3

4

Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg

V=Vmanta-Vtevi=01919msup3

Mapa=1413+72596+19191=27863kg

Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori

Mstut=10kg

Mcapace=Vmiddotφotel=911kg

dextmantasup3-dintmantasup3

V=34π =000116msup3

8

Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg

Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3

Mpereti despartitori=3kg

Mtevi =14197kg

V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3

Mplaci tubulare =2862kg

Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3

Mmetal=31259kg

G=mapa+mmetal=59122kg

G=59122middot981=579KN

Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600

B=255C=450K=25L2=625)

Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)

Caderea de presiune prin frecare(Dpf)

Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ

Pagina 42 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

_

Gm liq=Memiddot Le=18392middot00343=063084Kgs

_

Gm vap=MemiddotVe=18392middot000234=004303Kgs

1 ωe (1-ωe)

= +

φe φETOH φH2O

Xe Mi 0014546

ωe= _ = =0036

Me 18392

1 0036 0964

= + = 000105

φe 71781 95993

φe=94841kgmsup3

PF+Pw

Pe = Me=21164KgKmol

2

790+820

Pe = =805mmHg

2

Te=273+10112=37412

21164 273 805

φe= =0730Kgmsup3

224 37412 760

Zona de concentrare Zona de epuizare

liq vapori liq vapori

LV(Kmolh) 5912 8431 123761 8431

LV(Kmols) 000164 000234 00343 000234

Gm(kgs) 00398 008896 063084 004952

Gv(msup3s) 0000046 00696 000066 00678

Pagina 18 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Zona de concentrare

Determinarea diametrului coloanei

In vederea dimensionarii talerului este necesar sa se calculeze diametrul coloanei

Pentru o distanta intre talere H=03m din figura (III6) pentru valoarea raportului

φg 1278 -3

= = 000150=15middot10 viteza in coloane cu talere W=079ms

φe 84745

Pentru talere perforate viteza de lucru va fi

W=80-90 W max

Wmax=079135=10665ms

85

Wlucru= 10665=0906ms

100

Diametrul coloanei va fi

425056

dc= 46v = =0312m

πw 31418363600

Se standardizeazadc=03m

Recalculam viteza

46v

W= =0985ms

Π dcsup2

b)Calculul suprafetei efective a talerului

Suprafata ocupata de un deversor se calculeaza cu relatia

dcsup2 πα

Sd= ( -sin )

180

unde α este unghiul la centru corespunzator coardei deversorului

α b

=arcsin

dc

b este lungimea progului de deversare

b=(06divide08)dc

Se alege b=06middotdc =06middot03=018

Pagina 19 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

α = arcsin 018 =arcsin 06harrα=7374degC

03sup2 314middot7374

Sd= ( ndashsin 7374)=000367msup2

180

Suprafata efectiva a talerului va fi

_

Vdcsup2 314∙03sup2

St=Ac-25d= ndash25d = ndash 2∙000367=006331msup2

2 4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului Viteza gazului in orificiile

talerului trebuie sa fii mai mare decat viteza critica la care lichidul curge prin perforatii

Viteza minima a gazului

Wmin=067 g middot φe he

sect φg

g-acceleratia gravitationala ms

sect-coeficient de rezistenta

φgφe- densitatea lichidului respectiv gazului kgmsup3

he- inaltimea suspensiei pe talerm

h1

he= hp +

13k

hp- este inaltimea pragului de deversare m

k-raportul dintre densitatea spumei si lichidului(k=05)

ndash3 L ⅔

h1=C1middotC2middot10

b

C1-coeficientul ce depinde de forma placii deversoare (C1=28divide38 pentru placa

plana)

C2- coeficient adimensional determinat din figura III7

L-debitul de lichid care trece pe taler msup3 h

Pagina 20 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

L 01656

= =1204

25 25

b 018 din figura III7 se alege C2=101

b

=06

dc

-3 01656 ⅔ ndash3

h1=25middot101middot10 =26 ∙10 m

018

ndash3

ndash2 26∙10

he= 25middot10 + =0029 m

13∙05

ndash2

(k=05hp=25∙10 m)

Viteza minima in orificii va fi

Wmin=067 981 ∙ 84745 ∙0029 =682ms

182 1278

(sect=182)

Viteza gazului in orificiile talerului

100A

Wo=W

Stmiddotφ

St - suprafata activa a talerului msup2

φ- sectiunea libera a orificiilor talerului ()

W- viteza gazului in coloana ms

πdosup2

φ= 100 _

2radic3 tsup2

t=pasul dintre doua orificii

t=(25divide5)do

t=3middot2=6mm=6middot10ˉ sup3m

Pagina 21 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

100π(210ˉ sup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3(6middot10ˉsup3)sup2

314middot03sup2

Wo=0985 100 4 =1091ms

006331middot1007

Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler

he= hus+hσ+hst

ht-caderea totala de presiunem

hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm

hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim

hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm

sectwosup2φg 1821091sup2middot1278

hus= = =0016m

2gφe 2middot981middot84745

hσ= 4σe

138doφeg

σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm

hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m

138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981

hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m

ht=0016+000864+001885=004349m

Hge(18divide2)ht

H-distanta dintre talere

03gt0000769 adevarat

B zona de epuizare

determinarea diametrului coloanei

φg 0730 ndash4

= =0000769=769middot10

φe 94841

H= 03m

Pagina 22 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms

Viteza de lucru

85

Wlucru= (095135)=109ms

100

424408

dc= =028m

3143600109

Se standardizeaza dc=03m

Se calculeaza viteza w=0959ms

dcsup2 314α

Sd= ( ndashsinα)

8 180

α = b

dc

b=06dc=0603=018m

b 018 α

= =06 = arcsin06 α=7374ordm

dc 03 2

032 314middot7374

Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2

180

314∙03sup2

St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2

4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului

g φe

Wmin=067 middot middothe

sect φg

h1

he=hp+

13k

L 2376

Pentru = =172848

Pagina 23 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

25 25

b 018 C2=125

b

=06

dc

1921middot10ˉsup3

he=25middot10ˉsup2 + =0034m

13middot05

L ⅔ 2376 ⅔

h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m

b 018

981 94841

Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms

182 0730

t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m

100314 (210ˉsup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2

πmiddot03sup2

wo=0959middot 100 middot 4

006331middot1007

wo=1062ms

Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler

Ht=hus+hσ+hst

sectWosup2φ 18210620730

hus= = =0000758m

2gφe 298194841

4σe 4579710ˉsup3

hσ = = = 000903m

138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981

hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m

Pagina 24 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

ht=005207m

Hge(18divide2)ht

03gt0093 conditia se verifica

Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa

Zone de concentrare

a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia

XII57

05 072 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga

Ga= criteriul lui Galilui

Re=criteriul lui Reynolds

Sh= criteriul lui Sherwood

Sc= criteriul lui Schmidt

Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de

Gilliland(XII9) 23

ndash7 T 1 1

DA-B= 43 middot10 +

113 113 sup2 MA MB

P VA +VB

DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s

Tmdashtemperatura absoluta k

Pmdashpresiunea absoluta totala atm

Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)

MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor

VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol

VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol

23

ndash7 36946 1 1 ndash7

DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s

1019 194⅓ +638⅓ 18 46

Pagina 25 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

tc=9647ordmC Tc=36947k

Pc=775mmHg Pc=1019 atm

η

Sc=

φD

η=vascozitatea amestecului da P

φ=densitatea amestecului kgmsup3

ndash5

117middot10

Sc= =0478

ndash7

19121∙10∙1278

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4∙6v 4middot25056

W= = = 098ms

3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2

wmiddothstmiddotφ 0980018851278

Re= = =201782

ndash5

η 11710

ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5

Ga= = ndash5 =783middot10

η sup2 117middot10 sup2

05 072 024 05 072 5 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688

Coeficientul kg rezulta ndash7

ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600

Kg= = = 1084133mh

Hst 001885

Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se

utilizeaza relatia

Kmol 1 273 m 1 273

Pagina 26 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

= middot middot = middot

1084133=35761kmolmsup2hDy

msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia

XII59

05 11 024middotμ-1

Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga

hst

Γ= este un simplex geometric

hs

Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13

ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7

D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s

⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓

η VAndash Vo 116910 638 - 8

ηmdashvascozitatea P

Vomdashconstanta caracteristica a lichidului

ndash5

η 116910

Sc= = ndash5 = 01107

φD 124510∙84745

We∙hst∙φe 6e

Re= We=

ηe 3600St

ndash4

726510 00188584745

Re= ndash5 =99245

1169∙10

01656 ndash4

We= = 7265∙10 ms

Pagina 27 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

3600 ∙006331

g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2

Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm

ηsup2 1169middot10

05 11 024 -1 05 11 024 -1

Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386

Coeficientul ke ndash7

ShmiddotD 20540386middot1245middot10

Ke= = =4885mh

hst 001885

Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84

Kmol φв m

=

msup2middothDx Mв h

Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol

φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3

Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx

B Zona de epuizare

Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz

Coeficientul de difuziune este

ndash7 Tsup3sup2 1 1

DAB=4310 +

P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB

ndash7 ndash7

DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s

1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46

te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm

ndash5

Pagina 28 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η 12110

Sc= = ndash7 =088

φD 07301874510

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4Gv 4middot24408

W= = =0959ms

3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2

095middot003546middot0730

Re= ndash5 =203235

121middot10

981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5

Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10

121middot10

Sh=480082

Sh∙D

Kg= =9136179mh

Hst

1 273

Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy

224 37412

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid

ndash7 T ndash7

D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s

η(VA⅓ndash Vo⅓)

Ge

We= =001042ms

3600St

We hst φ

Re= =8612215

Pagina 29 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η

Ga=2376310sup1sup2

Sh=1597218683

micro= hst =0681

ht

Sh D

ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx

hst

Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49

1

kg=

m

kg + ke

m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)

dy α

m= = mc =1166 me=7025

dx (1+(α-1)x)sup2

c 1

kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy

1 1166

+

35761 170368837

e 1

kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx

1 7025

+

29762 3029445957

Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale

La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se

determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se

calculeaza cu relatia XIV39

Pagina 30 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Kg St

__ __

AB=BCmiddot Gv

Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este

prezentata in figura IV2

__ __

AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare

__ __

AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare

__ __

X=035 AB=44 BC=03

__ __

X=038 AB=42 BC=028

__ __

X=03 AB=47 BC=032

__ __

X=02 AB=51 BC=034

__ __

X=01 AB=49 BC=033

__ ___

X=05 AB=27 BC=018

__ ___

X=001 AB=17 BC=018

Din figura N2 se obtine

NTR=5

Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare

Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de

Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru

vapori

Π dsup2 stut

Gv=wmiddotA=w

Pagina 31 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4

46v

d=

πw

1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms

400696

d= =0066m=66mm

31420

Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms

2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms

Gv=LxD=234700007=0001642kmols

(GmMc) 0001642243

Gv= = =0000047msup3s

φ 84745

d=00044m=44mm

Standardizarea dext=25mm dint=9mm

Se recalculeaza vitezaw=073ms

3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid

F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg

1 ω1 (1-ω1) __

= + ω1=XFMMF

φam φ 1 φ2

φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s

Se alege w=3ms

d=00164m=164mm

Standardizarea dext =25mm dint=16mm

Se recalculeaza viteza w=318ms

4 Stutul de evacuare rapida

V coloana=Vcil+Vsfera

Consideramcoloana plina cu apa

Pagina 32 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute

Volumul de lichid

Debitul de golire=

Timp de golire

Π dsup3 314middot03sup3

V sfera = = =0014msup3

6 6

Vcilindru=Hcilindru πdsup24

Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He

Hc=2H+r =2middot03+015=075m

He=3H+r =3middot03+015=105m

Ht=(5-1)middot03+075+105=3m

Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m

Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3

4

Vcoloana=019+0014=0204msup3

Debitul de golire=0204600=0000341msup3s

Se alege w=3ms

d=0012m=12mm

Standardizare dext=25mm dint=17mm

Se calculeaza viteza w=29ms

6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare

Se alege w=20ms

d=00657m=657mm

Standardizare dext=76mm dint=66mm

Se recalculeaza viteza w=198ms

44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare

Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul

unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza

debitul

Pagina 33 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT

montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA

Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic

astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit

Reglare compozitiei si debitului de reflux

Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza

prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie

de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul

de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand

constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei

distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux

ramanand constant

Reglarea nivelului lichidului din blaz

Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin

intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care

comanda ventilul situat inainte de refierbator

Reglarea concentratiei de blaz

Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in

comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra

echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in

coloana

Pagina 34 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

CAPITOLUL 5

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA

51 Bilantul termic al schimbatorului

G2T2rdquo

G1=W=11534 kmolh

G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm

t1rdquo=40ordmC

G2t2rsquo

G2-debitul fluidului de racire

t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC

Calculul debitului de apa de racire

Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula

prin tevi

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)

Q-fluxul termic w

C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd

Temperatura medie a amestecului este

t1rsquo+t1rdquo 1018+40

tm= = =709ordmC

2 2

Temperatura medie a apei

28+38

tm= =33ordmC

2

Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol

W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs

Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd

G1C1(t1rsquo-t1rdquo)

G2= =1295137kgh=359kgs

C2(t2rdquo-t2rsquo)

Pagina 35 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)

Calculul preliminar al fortei motrice

Dtrsquo-Dtrdquo

Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo

Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo

ln

Dtrdquo

52 Predimensionarea schimbatorului de caldura

Q=KA Dtm

K=coeficientul total de transfer de caldura

A=aria suprafetei de transfer termic

Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta

Q 15033323

A= = =969msup2

K Dtm 500middot31

Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane

A=905 L=4000mm De=99mm

n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm

53 Verificarea ariei de transfer termic

a)Alegerea ecuatiei de transfer termic

Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de

caldura

-pentru fluidul ce circula prin tevi

W1 d φ1 4G1

Re= W1=

η1 3600 φ1 π dsup2m

Re1018ordmC=1186129

Re40ordmC=674144

-pentru fluidul ce circula printre tevi

w2 d φ2 4G2 d

Re= =

η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2

Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606

Pagina 36 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim

turbulent)

Criteriul Reynolds

4G1

Re= Re709ordmC=935752

3600πn d η1

Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32

08 04

Nn=0023RemiddotPr

Cp η

Pr=

λ

Cpam709ordmC=415399Jkggrd

ndash4

ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s

λam709ordmC=06702wmgrd

Pr=259

Nn=5057

Nn λ

α1= =10044wmsup2grd

d

c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi

Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)

06 03 η 014

Nn=Cre Pr

Ηp

-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma

06

C=116 d echin Dn-nsup2dsup2

dechin= =0057

Dn+nmiddotd

C=0209

Pagina 37 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4 G2d

Re= =7511914

3600π(Dsup2-ndsup2)η2

ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots

λh2o33ordmC=066wmgrd

Pr=496 -014

Nn=14336(ηp)

Nn λ2 -014

α2= =24899(ηp)

d

d)Calculul coeficientului total de transfer termic

Se utilizeaza ecuatia VIII9

1

K=

1 δp 1 1

+ +sum +

α1 λp i=1 αci α2

α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd

δ-grosimea peretelui tevii m

λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd

αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam

Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este

r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1

Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua

fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua

fete ale peretelui (tevii) tp1tp2

tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din

egalitatile

tp1 fluxului termic unitar prin cele trei

straturi

Tp2 tm2

Pagina 38 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)

tp1=293+095tp2

-014 -33

k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)

Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari

Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)

Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC

ηp=000118cp

1

K= =57315wmsup2grd

-5 1

+000055+43middot 10 +

10044 6399043

e)Calculul fortei motrice

Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se

recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)

DTmrsquo=FDtm

F-factor de corectie(Flt1)

In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)

t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo

P= =0156 R= =618

t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo

-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie

F=095

Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC

f)Determinarea suprafetei de transfer termic

Q

A= = 89msup2

KmiddotDtrsquom

Amc=89msup2ltAdisp=969msup2

Schimbatorul are o rezerva de 88

Calculul mecanic sumar si hidrodinamic

a)Calculul mecanic sumar

Pagina 39 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Dimensionarea stuturilor

G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv

d=

πw

G1trdquo1(2)

G2t2rdquo

(1)Stut de intrare amestec

G1=w=210841kgh=05856kgs

1 ω1 ω2

= +

φam φ1 φ2

1 0025 0974

La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3

φam 71693 95935

La 40ordmC φam=98754kgmsup3

05856

G1= =0000614msup3s(1018ordmC)

95225

05856

G1= =0000592msup3s(40ordmC)

98754

W=3ms

4middot0000614

d1= = 0016m

314middot3

Standardizare dext=25mm dint=16mm

Viteza recalculata w=305ms

(2)Stut de iesire amestec

d2= 4middot0000592

Pagina 40 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

314middot3 =00158m

Standardizare dext=25mm dint =16mm

Viteza recalculata w=294ms

(3) Stut de intrare apa

G2= 1295137kgh=359kgs

359

G2= =0003604msup3s (28ordmC)

99607

359

G2= =000361msup3s(38ordmC)

99419

d3= 4middot0003604 =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=301ms

Stut de iesire apa

4middot000361

D4= =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=302ms

Stut de aerisire

dext=32mm dint=25mm

Greutatea schimbatorului in functionare

Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace

Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi

Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg

4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3

Pagina 41 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Vcapace= = = = 001413msup3

3 6 6

Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg

πdsup2 intmiddotL

Vteava=πRsup2L= =000362msup3

4

Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg

V=Vmanta-Vtevi=01919msup3

Mapa=1413+72596+19191=27863kg

Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori

Mstut=10kg

Mcapace=Vmiddotφotel=911kg

dextmantasup3-dintmantasup3

V=34π =000116msup3

8

Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg

Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3

Mpereti despartitori=3kg

Mtevi =14197kg

V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3

Mplaci tubulare =2862kg

Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3

Mmetal=31259kg

G=mapa+mmetal=59122kg

G=59122middot981=579KN

Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600

B=255C=450K=25L2=625)

Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)

Caderea de presiune prin frecare(Dpf)

Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ

Pagina 42 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Zona de concentrare

Determinarea diametrului coloanei

In vederea dimensionarii talerului este necesar sa se calculeze diametrul coloanei

Pentru o distanta intre talere H=03m din figura (III6) pentru valoarea raportului

φg 1278 -3

= = 000150=15middot10 viteza in coloane cu talere W=079ms

φe 84745

Pentru talere perforate viteza de lucru va fi

W=80-90 W max

Wmax=079135=10665ms

85

Wlucru= 10665=0906ms

100

Diametrul coloanei va fi

425056

dc= 46v = =0312m

πw 31418363600

Se standardizeazadc=03m

Recalculam viteza

46v

W= =0985ms

Π dcsup2

b)Calculul suprafetei efective a talerului

Suprafata ocupata de un deversor se calculeaza cu relatia

dcsup2 πα

Sd= ( -sin )

180

unde α este unghiul la centru corespunzator coardei deversorului

α b

=arcsin

dc

b este lungimea progului de deversare

b=(06divide08)dc

Se alege b=06middotdc =06middot03=018

Pagina 19 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

α = arcsin 018 =arcsin 06harrα=7374degC

03sup2 314middot7374

Sd= ( ndashsin 7374)=000367msup2

180

Suprafata efectiva a talerului va fi

_

Vdcsup2 314∙03sup2

St=Ac-25d= ndash25d = ndash 2∙000367=006331msup2

2 4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului Viteza gazului in orificiile

talerului trebuie sa fii mai mare decat viteza critica la care lichidul curge prin perforatii

Viteza minima a gazului

Wmin=067 g middot φe he

sect φg

g-acceleratia gravitationala ms

sect-coeficient de rezistenta

φgφe- densitatea lichidului respectiv gazului kgmsup3

he- inaltimea suspensiei pe talerm

h1

he= hp +

13k

hp- este inaltimea pragului de deversare m

k-raportul dintre densitatea spumei si lichidului(k=05)

ndash3 L ⅔

h1=C1middotC2middot10

b

C1-coeficientul ce depinde de forma placii deversoare (C1=28divide38 pentru placa

plana)

C2- coeficient adimensional determinat din figura III7

L-debitul de lichid care trece pe taler msup3 h

Pagina 20 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

L 01656

= =1204

25 25

b 018 din figura III7 se alege C2=101

b

=06

dc

-3 01656 ⅔ ndash3

h1=25middot101middot10 =26 ∙10 m

018

ndash3

ndash2 26∙10

he= 25middot10 + =0029 m

13∙05

ndash2

(k=05hp=25∙10 m)

Viteza minima in orificii va fi

Wmin=067 981 ∙ 84745 ∙0029 =682ms

182 1278

(sect=182)

Viteza gazului in orificiile talerului

100A

Wo=W

Stmiddotφ

St - suprafata activa a talerului msup2

φ- sectiunea libera a orificiilor talerului ()

W- viteza gazului in coloana ms

πdosup2

φ= 100 _

2radic3 tsup2

t=pasul dintre doua orificii

t=(25divide5)do

t=3middot2=6mm=6middot10ˉ sup3m

Pagina 21 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

100π(210ˉ sup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3(6middot10ˉsup3)sup2

314middot03sup2

Wo=0985 100 4 =1091ms

006331middot1007

Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler

he= hus+hσ+hst

ht-caderea totala de presiunem

hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm

hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim

hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm

sectwosup2φg 1821091sup2middot1278

hus= = =0016m

2gφe 2middot981middot84745

hσ= 4σe

138doφeg

σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm

hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m

138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981

hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m

ht=0016+000864+001885=004349m

Hge(18divide2)ht

H-distanta dintre talere

03gt0000769 adevarat

B zona de epuizare

determinarea diametrului coloanei

φg 0730 ndash4

= =0000769=769middot10

φe 94841

H= 03m

Pagina 22 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms

Viteza de lucru

85

Wlucru= (095135)=109ms

100

424408

dc= =028m

3143600109

Se standardizeaza dc=03m

Se calculeaza viteza w=0959ms

dcsup2 314α

Sd= ( ndashsinα)

8 180

α = b

dc

b=06dc=0603=018m

b 018 α

= =06 = arcsin06 α=7374ordm

dc 03 2

032 314middot7374

Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2

180

314∙03sup2

St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2

4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului

g φe

Wmin=067 middot middothe

sect φg

h1

he=hp+

13k

L 2376

Pentru = =172848

Pagina 23 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

25 25

b 018 C2=125

b

=06

dc

1921middot10ˉsup3

he=25middot10ˉsup2 + =0034m

13middot05

L ⅔ 2376 ⅔

h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m

b 018

981 94841

Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms

182 0730

t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m

100314 (210ˉsup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2

πmiddot03sup2

wo=0959middot 100 middot 4

006331middot1007

wo=1062ms

Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler

Ht=hus+hσ+hst

sectWosup2φ 18210620730

hus= = =0000758m

2gφe 298194841

4σe 4579710ˉsup3

hσ = = = 000903m

138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981

hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m

Pagina 24 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

ht=005207m

Hge(18divide2)ht

03gt0093 conditia se verifica

Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa

Zone de concentrare

a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia

XII57

05 072 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga

Ga= criteriul lui Galilui

Re=criteriul lui Reynolds

Sh= criteriul lui Sherwood

Sc= criteriul lui Schmidt

Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de

Gilliland(XII9) 23

ndash7 T 1 1

DA-B= 43 middot10 +

113 113 sup2 MA MB

P VA +VB

DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s

Tmdashtemperatura absoluta k

Pmdashpresiunea absoluta totala atm

Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)

MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor

VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol

VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol

23

ndash7 36946 1 1 ndash7

DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s

1019 194⅓ +638⅓ 18 46

Pagina 25 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

tc=9647ordmC Tc=36947k

Pc=775mmHg Pc=1019 atm

η

Sc=

φD

η=vascozitatea amestecului da P

φ=densitatea amestecului kgmsup3

ndash5

117middot10

Sc= =0478

ndash7

19121∙10∙1278

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4∙6v 4middot25056

W= = = 098ms

3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2

wmiddothstmiddotφ 0980018851278

Re= = =201782

ndash5

η 11710

ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5

Ga= = ndash5 =783middot10

η sup2 117middot10 sup2

05 072 024 05 072 5 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688

Coeficientul kg rezulta ndash7

ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600

Kg= = = 1084133mh

Hst 001885

Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se

utilizeaza relatia

Kmol 1 273 m 1 273

Pagina 26 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

= middot middot = middot

1084133=35761kmolmsup2hDy

msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia

XII59

05 11 024middotμ-1

Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga

hst

Γ= este un simplex geometric

hs

Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13

ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7

D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s

⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓

η VAndash Vo 116910 638 - 8

ηmdashvascozitatea P

Vomdashconstanta caracteristica a lichidului

ndash5

η 116910

Sc= = ndash5 = 01107

φD 124510∙84745

We∙hst∙φe 6e

Re= We=

ηe 3600St

ndash4

726510 00188584745

Re= ndash5 =99245

1169∙10

01656 ndash4

We= = 7265∙10 ms

Pagina 27 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

3600 ∙006331

g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2

Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm

ηsup2 1169middot10

05 11 024 -1 05 11 024 -1

Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386

Coeficientul ke ndash7

ShmiddotD 20540386middot1245middot10

Ke= = =4885mh

hst 001885

Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84

Kmol φв m

=

msup2middothDx Mв h

Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol

φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3

Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx

B Zona de epuizare

Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz

Coeficientul de difuziune este

ndash7 Tsup3sup2 1 1

DAB=4310 +

P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB

ndash7 ndash7

DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s

1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46

te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm

ndash5

Pagina 28 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η 12110

Sc= = ndash7 =088

φD 07301874510

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4Gv 4middot24408

W= = =0959ms

3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2

095middot003546middot0730

Re= ndash5 =203235

121middot10

981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5

Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10

121middot10

Sh=480082

Sh∙D

Kg= =9136179mh

Hst

1 273

Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy

224 37412

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid

ndash7 T ndash7

D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s

η(VA⅓ndash Vo⅓)

Ge

We= =001042ms

3600St

We hst φ

Re= =8612215

Pagina 29 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η

Ga=2376310sup1sup2

Sh=1597218683

micro= hst =0681

ht

Sh D

ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx

hst

Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49

1

kg=

m

kg + ke

m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)

dy α

m= = mc =1166 me=7025

dx (1+(α-1)x)sup2

c 1

kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy

1 1166

+

35761 170368837

e 1

kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx

1 7025

+

29762 3029445957

Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale

La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se

determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se

calculeaza cu relatia XIV39

Pagina 30 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Kg St

__ __

AB=BCmiddot Gv

Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este

prezentata in figura IV2

__ __

AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare

__ __

AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare

__ __

X=035 AB=44 BC=03

__ __

X=038 AB=42 BC=028

__ __

X=03 AB=47 BC=032

__ __

X=02 AB=51 BC=034

__ __

X=01 AB=49 BC=033

__ ___

X=05 AB=27 BC=018

__ ___

X=001 AB=17 BC=018

Din figura N2 se obtine

NTR=5

Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare

Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de

Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru

vapori

Π dsup2 stut

Gv=wmiddotA=w

Pagina 31 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4

46v

d=

πw

1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms

400696

d= =0066m=66mm

31420

Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms

2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms

Gv=LxD=234700007=0001642kmols

(GmMc) 0001642243

Gv= = =0000047msup3s

φ 84745

d=00044m=44mm

Standardizarea dext=25mm dint=9mm

Se recalculeaza vitezaw=073ms

3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid

F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg

1 ω1 (1-ω1) __

= + ω1=XFMMF

φam φ 1 φ2

φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s

Se alege w=3ms

d=00164m=164mm

Standardizarea dext =25mm dint=16mm

Se recalculeaza viteza w=318ms

4 Stutul de evacuare rapida

V coloana=Vcil+Vsfera

Consideramcoloana plina cu apa

Pagina 32 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute

Volumul de lichid

Debitul de golire=

Timp de golire

Π dsup3 314middot03sup3

V sfera = = =0014msup3

6 6

Vcilindru=Hcilindru πdsup24

Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He

Hc=2H+r =2middot03+015=075m

He=3H+r =3middot03+015=105m

Ht=(5-1)middot03+075+105=3m

Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m

Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3

4

Vcoloana=019+0014=0204msup3

Debitul de golire=0204600=0000341msup3s

Se alege w=3ms

d=0012m=12mm

Standardizare dext=25mm dint=17mm

Se calculeaza viteza w=29ms

6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare

Se alege w=20ms

d=00657m=657mm

Standardizare dext=76mm dint=66mm

Se recalculeaza viteza w=198ms

44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare

Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul

unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza

debitul

Pagina 33 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT

montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA

Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic

astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit

Reglare compozitiei si debitului de reflux

Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza

prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie

de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul

de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand

constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei

distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux

ramanand constant

Reglarea nivelului lichidului din blaz

Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin

intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care

comanda ventilul situat inainte de refierbator

Reglarea concentratiei de blaz

Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in

comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra

echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in

coloana

Pagina 34 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

CAPITOLUL 5

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA

51 Bilantul termic al schimbatorului

G2T2rdquo

G1=W=11534 kmolh

G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm

t1rdquo=40ordmC

G2t2rsquo

G2-debitul fluidului de racire

t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC

Calculul debitului de apa de racire

Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula

prin tevi

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)

Q-fluxul termic w

C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd

Temperatura medie a amestecului este

t1rsquo+t1rdquo 1018+40

tm= = =709ordmC

2 2

Temperatura medie a apei

28+38

tm= =33ordmC

2

Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol

W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs

Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd

G1C1(t1rsquo-t1rdquo)

G2= =1295137kgh=359kgs

C2(t2rdquo-t2rsquo)

Pagina 35 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)

Calculul preliminar al fortei motrice

Dtrsquo-Dtrdquo

Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo

Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo

ln

Dtrdquo

52 Predimensionarea schimbatorului de caldura

Q=KA Dtm

K=coeficientul total de transfer de caldura

A=aria suprafetei de transfer termic

Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta

Q 15033323

A= = =969msup2

K Dtm 500middot31

Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane

A=905 L=4000mm De=99mm

n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm

53 Verificarea ariei de transfer termic

a)Alegerea ecuatiei de transfer termic

Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de

caldura

-pentru fluidul ce circula prin tevi

W1 d φ1 4G1

Re= W1=

η1 3600 φ1 π dsup2m

Re1018ordmC=1186129

Re40ordmC=674144

-pentru fluidul ce circula printre tevi

w2 d φ2 4G2 d

Re= =

η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2

Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606

Pagina 36 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim

turbulent)

Criteriul Reynolds

4G1

Re= Re709ordmC=935752

3600πn d η1

Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32

08 04

Nn=0023RemiddotPr

Cp η

Pr=

λ

Cpam709ordmC=415399Jkggrd

ndash4

ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s

λam709ordmC=06702wmgrd

Pr=259

Nn=5057

Nn λ

α1= =10044wmsup2grd

d

c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi

Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)

06 03 η 014

Nn=Cre Pr

Ηp

-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma

06

C=116 d echin Dn-nsup2dsup2

dechin= =0057

Dn+nmiddotd

C=0209

Pagina 37 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4 G2d

Re= =7511914

3600π(Dsup2-ndsup2)η2

ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots

λh2o33ordmC=066wmgrd

Pr=496 -014

Nn=14336(ηp)

Nn λ2 -014

α2= =24899(ηp)

d

d)Calculul coeficientului total de transfer termic

Se utilizeaza ecuatia VIII9

1

K=

1 δp 1 1

+ +sum +

α1 λp i=1 αci α2

α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd

δ-grosimea peretelui tevii m

λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd

αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam

Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este

r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1

Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua

fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua

fete ale peretelui (tevii) tp1tp2

tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din

egalitatile

tp1 fluxului termic unitar prin cele trei

straturi

Tp2 tm2

Pagina 38 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)

tp1=293+095tp2

-014 -33

k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)

Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari

Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)

Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC

ηp=000118cp

1

K= =57315wmsup2grd

-5 1

+000055+43middot 10 +

10044 6399043

e)Calculul fortei motrice

Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se

recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)

DTmrsquo=FDtm

F-factor de corectie(Flt1)

In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)

t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo

P= =0156 R= =618

t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo

-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie

F=095

Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC

f)Determinarea suprafetei de transfer termic

Q

A= = 89msup2

KmiddotDtrsquom

Amc=89msup2ltAdisp=969msup2

Schimbatorul are o rezerva de 88

Calculul mecanic sumar si hidrodinamic

a)Calculul mecanic sumar

Pagina 39 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Dimensionarea stuturilor

G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv

d=

πw

G1trdquo1(2)

G2t2rdquo

(1)Stut de intrare amestec

G1=w=210841kgh=05856kgs

1 ω1 ω2

= +

φam φ1 φ2

1 0025 0974

La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3

φam 71693 95935

La 40ordmC φam=98754kgmsup3

05856

G1= =0000614msup3s(1018ordmC)

95225

05856

G1= =0000592msup3s(40ordmC)

98754

W=3ms

4middot0000614

d1= = 0016m

314middot3

Standardizare dext=25mm dint=16mm

Viteza recalculata w=305ms

(2)Stut de iesire amestec

d2= 4middot0000592

Pagina 40 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

314middot3 =00158m

Standardizare dext=25mm dint =16mm

Viteza recalculata w=294ms

(3) Stut de intrare apa

G2= 1295137kgh=359kgs

359

G2= =0003604msup3s (28ordmC)

99607

359

G2= =000361msup3s(38ordmC)

99419

d3= 4middot0003604 =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=301ms

Stut de iesire apa

4middot000361

D4= =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=302ms

Stut de aerisire

dext=32mm dint=25mm

Greutatea schimbatorului in functionare

Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace

Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi

Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg

4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3

Pagina 41 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Vcapace= = = = 001413msup3

3 6 6

Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg

πdsup2 intmiddotL

Vteava=πRsup2L= =000362msup3

4

Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg

V=Vmanta-Vtevi=01919msup3

Mapa=1413+72596+19191=27863kg

Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori

Mstut=10kg

Mcapace=Vmiddotφotel=911kg

dextmantasup3-dintmantasup3

V=34π =000116msup3

8

Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg

Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3

Mpereti despartitori=3kg

Mtevi =14197kg

V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3

Mplaci tubulare =2862kg

Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3

Mmetal=31259kg

G=mapa+mmetal=59122kg

G=59122middot981=579KN

Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600

B=255C=450K=25L2=625)

Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)

Caderea de presiune prin frecare(Dpf)

Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ

Pagina 42 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

α = arcsin 018 =arcsin 06harrα=7374degC

03sup2 314middot7374

Sd= ( ndashsin 7374)=000367msup2

180

Suprafata efectiva a talerului va fi

_

Vdcsup2 314∙03sup2

St=Ac-25d= ndash25d = ndash 2∙000367=006331msup2

2 4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului Viteza gazului in orificiile

talerului trebuie sa fii mai mare decat viteza critica la care lichidul curge prin perforatii

Viteza minima a gazului

Wmin=067 g middot φe he

sect φg

g-acceleratia gravitationala ms

sect-coeficient de rezistenta

φgφe- densitatea lichidului respectiv gazului kgmsup3

he- inaltimea suspensiei pe talerm

h1

he= hp +

13k

hp- este inaltimea pragului de deversare m

k-raportul dintre densitatea spumei si lichidului(k=05)

ndash3 L ⅔

h1=C1middotC2middot10

b

C1-coeficientul ce depinde de forma placii deversoare (C1=28divide38 pentru placa

plana)

C2- coeficient adimensional determinat din figura III7

L-debitul de lichid care trece pe taler msup3 h

Pagina 20 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

L 01656

= =1204

25 25

b 018 din figura III7 se alege C2=101

b

=06

dc

-3 01656 ⅔ ndash3

h1=25middot101middot10 =26 ∙10 m

018

ndash3

ndash2 26∙10

he= 25middot10 + =0029 m

13∙05

ndash2

(k=05hp=25∙10 m)

Viteza minima in orificii va fi

Wmin=067 981 ∙ 84745 ∙0029 =682ms

182 1278

(sect=182)

Viteza gazului in orificiile talerului

100A

Wo=W

Stmiddotφ

St - suprafata activa a talerului msup2

φ- sectiunea libera a orificiilor talerului ()

W- viteza gazului in coloana ms

πdosup2

φ= 100 _

2radic3 tsup2

t=pasul dintre doua orificii

t=(25divide5)do

t=3middot2=6mm=6middot10ˉ sup3m

Pagina 21 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

100π(210ˉ sup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3(6middot10ˉsup3)sup2

314middot03sup2

Wo=0985 100 4 =1091ms

006331middot1007

Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler

he= hus+hσ+hst

ht-caderea totala de presiunem

hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm

hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim

hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm

sectwosup2φg 1821091sup2middot1278

hus= = =0016m

2gφe 2middot981middot84745

hσ= 4σe

138doφeg

σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm

hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m

138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981

hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m

ht=0016+000864+001885=004349m

Hge(18divide2)ht

H-distanta dintre talere

03gt0000769 adevarat

B zona de epuizare

determinarea diametrului coloanei

φg 0730 ndash4

= =0000769=769middot10

φe 94841

H= 03m

Pagina 22 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms

Viteza de lucru

85

Wlucru= (095135)=109ms

100

424408

dc= =028m

3143600109

Se standardizeaza dc=03m

Se calculeaza viteza w=0959ms

dcsup2 314α

Sd= ( ndashsinα)

8 180

α = b

dc

b=06dc=0603=018m

b 018 α

= =06 = arcsin06 α=7374ordm

dc 03 2

032 314middot7374

Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2

180

314∙03sup2

St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2

4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului

g φe

Wmin=067 middot middothe

sect φg

h1

he=hp+

13k

L 2376

Pentru = =172848

Pagina 23 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

25 25

b 018 C2=125

b

=06

dc

1921middot10ˉsup3

he=25middot10ˉsup2 + =0034m

13middot05

L ⅔ 2376 ⅔

h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m

b 018

981 94841

Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms

182 0730

t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m

100314 (210ˉsup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2

πmiddot03sup2

wo=0959middot 100 middot 4

006331middot1007

wo=1062ms

Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler

Ht=hus+hσ+hst

sectWosup2φ 18210620730

hus= = =0000758m

2gφe 298194841

4σe 4579710ˉsup3

hσ = = = 000903m

138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981

hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m

Pagina 24 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

ht=005207m

Hge(18divide2)ht

03gt0093 conditia se verifica

Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa

Zone de concentrare

a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia

XII57

05 072 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga

Ga= criteriul lui Galilui

Re=criteriul lui Reynolds

Sh= criteriul lui Sherwood

Sc= criteriul lui Schmidt

Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de

Gilliland(XII9) 23

ndash7 T 1 1

DA-B= 43 middot10 +

113 113 sup2 MA MB

P VA +VB

DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s

Tmdashtemperatura absoluta k

Pmdashpresiunea absoluta totala atm

Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)

MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor

VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol

VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol

23

ndash7 36946 1 1 ndash7

DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s

1019 194⅓ +638⅓ 18 46

Pagina 25 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

tc=9647ordmC Tc=36947k

Pc=775mmHg Pc=1019 atm

η

Sc=

φD

η=vascozitatea amestecului da P

φ=densitatea amestecului kgmsup3

ndash5

117middot10

Sc= =0478

ndash7

19121∙10∙1278

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4∙6v 4middot25056

W= = = 098ms

3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2

wmiddothstmiddotφ 0980018851278

Re= = =201782

ndash5

η 11710

ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5

Ga= = ndash5 =783middot10

η sup2 117middot10 sup2

05 072 024 05 072 5 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688

Coeficientul kg rezulta ndash7

ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600

Kg= = = 1084133mh

Hst 001885

Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se

utilizeaza relatia

Kmol 1 273 m 1 273

Pagina 26 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

= middot middot = middot

1084133=35761kmolmsup2hDy

msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia

XII59

05 11 024middotμ-1

Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga

hst

Γ= este un simplex geometric

hs

Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13

ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7

D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s

⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓

η VAndash Vo 116910 638 - 8

ηmdashvascozitatea P

Vomdashconstanta caracteristica a lichidului

ndash5

η 116910

Sc= = ndash5 = 01107

φD 124510∙84745

We∙hst∙φe 6e

Re= We=

ηe 3600St

ndash4

726510 00188584745

Re= ndash5 =99245

1169∙10

01656 ndash4

We= = 7265∙10 ms

Pagina 27 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

3600 ∙006331

g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2

Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm

ηsup2 1169middot10

05 11 024 -1 05 11 024 -1

Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386

Coeficientul ke ndash7

ShmiddotD 20540386middot1245middot10

Ke= = =4885mh

hst 001885

Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84

Kmol φв m

=

msup2middothDx Mв h

Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol

φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3

Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx

B Zona de epuizare

Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz

Coeficientul de difuziune este

ndash7 Tsup3sup2 1 1

DAB=4310 +

P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB

ndash7 ndash7

DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s

1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46

te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm

ndash5

Pagina 28 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η 12110

Sc= = ndash7 =088

φD 07301874510

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4Gv 4middot24408

W= = =0959ms

3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2

095middot003546middot0730

Re= ndash5 =203235

121middot10

981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5

Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10

121middot10

Sh=480082

Sh∙D

Kg= =9136179mh

Hst

1 273

Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy

224 37412

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid

ndash7 T ndash7

D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s

η(VA⅓ndash Vo⅓)

Ge

We= =001042ms

3600St

We hst φ

Re= =8612215

Pagina 29 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η

Ga=2376310sup1sup2

Sh=1597218683

micro= hst =0681

ht

Sh D

ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx

hst

Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49

1

kg=

m

kg + ke

m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)

dy α

m= = mc =1166 me=7025

dx (1+(α-1)x)sup2

c 1

kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy

1 1166

+

35761 170368837

e 1

kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx

1 7025

+

29762 3029445957

Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale

La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se

determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se

calculeaza cu relatia XIV39

Pagina 30 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Kg St

__ __

AB=BCmiddot Gv

Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este

prezentata in figura IV2

__ __

AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare

__ __

AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare

__ __

X=035 AB=44 BC=03

__ __

X=038 AB=42 BC=028

__ __

X=03 AB=47 BC=032

__ __

X=02 AB=51 BC=034

__ __

X=01 AB=49 BC=033

__ ___

X=05 AB=27 BC=018

__ ___

X=001 AB=17 BC=018

Din figura N2 se obtine

NTR=5

Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare

Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de

Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru

vapori

Π dsup2 stut

Gv=wmiddotA=w

Pagina 31 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4

46v

d=

πw

1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms

400696

d= =0066m=66mm

31420

Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms

2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms

Gv=LxD=234700007=0001642kmols

(GmMc) 0001642243

Gv= = =0000047msup3s

φ 84745

d=00044m=44mm

Standardizarea dext=25mm dint=9mm

Se recalculeaza vitezaw=073ms

3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid

F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg

1 ω1 (1-ω1) __

= + ω1=XFMMF

φam φ 1 φ2

φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s

Se alege w=3ms

d=00164m=164mm

Standardizarea dext =25mm dint=16mm

Se recalculeaza viteza w=318ms

4 Stutul de evacuare rapida

V coloana=Vcil+Vsfera

Consideramcoloana plina cu apa

Pagina 32 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute

Volumul de lichid

Debitul de golire=

Timp de golire

Π dsup3 314middot03sup3

V sfera = = =0014msup3

6 6

Vcilindru=Hcilindru πdsup24

Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He

Hc=2H+r =2middot03+015=075m

He=3H+r =3middot03+015=105m

Ht=(5-1)middot03+075+105=3m

Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m

Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3

4

Vcoloana=019+0014=0204msup3

Debitul de golire=0204600=0000341msup3s

Se alege w=3ms

d=0012m=12mm

Standardizare dext=25mm dint=17mm

Se calculeaza viteza w=29ms

6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare

Se alege w=20ms

d=00657m=657mm

Standardizare dext=76mm dint=66mm

Se recalculeaza viteza w=198ms

44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare

Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul

unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza

debitul

Pagina 33 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT

montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA

Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic

astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit

Reglare compozitiei si debitului de reflux

Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza

prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie

de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul

de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand

constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei

distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux

ramanand constant

Reglarea nivelului lichidului din blaz

Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin

intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care

comanda ventilul situat inainte de refierbator

Reglarea concentratiei de blaz

Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in

comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra

echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in

coloana

Pagina 34 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

CAPITOLUL 5

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA

51 Bilantul termic al schimbatorului

G2T2rdquo

G1=W=11534 kmolh

G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm

t1rdquo=40ordmC

G2t2rsquo

G2-debitul fluidului de racire

t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC

Calculul debitului de apa de racire

Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula

prin tevi

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)

Q-fluxul termic w

C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd

Temperatura medie a amestecului este

t1rsquo+t1rdquo 1018+40

tm= = =709ordmC

2 2

Temperatura medie a apei

28+38

tm= =33ordmC

2

Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol

W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs

Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd

G1C1(t1rsquo-t1rdquo)

G2= =1295137kgh=359kgs

C2(t2rdquo-t2rsquo)

Pagina 35 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)

Calculul preliminar al fortei motrice

Dtrsquo-Dtrdquo

Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo

Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo

ln

Dtrdquo

52 Predimensionarea schimbatorului de caldura

Q=KA Dtm

K=coeficientul total de transfer de caldura

A=aria suprafetei de transfer termic

Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta

Q 15033323

A= = =969msup2

K Dtm 500middot31

Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane

A=905 L=4000mm De=99mm

n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm

53 Verificarea ariei de transfer termic

a)Alegerea ecuatiei de transfer termic

Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de

caldura

-pentru fluidul ce circula prin tevi

W1 d φ1 4G1

Re= W1=

η1 3600 φ1 π dsup2m

Re1018ordmC=1186129

Re40ordmC=674144

-pentru fluidul ce circula printre tevi

w2 d φ2 4G2 d

Re= =

η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2

Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606

Pagina 36 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim

turbulent)

Criteriul Reynolds

4G1

Re= Re709ordmC=935752

3600πn d η1

Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32

08 04

Nn=0023RemiddotPr

Cp η

Pr=

λ

Cpam709ordmC=415399Jkggrd

ndash4

ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s

λam709ordmC=06702wmgrd

Pr=259

Nn=5057

Nn λ

α1= =10044wmsup2grd

d

c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi

Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)

06 03 η 014

Nn=Cre Pr

Ηp

-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma

06

C=116 d echin Dn-nsup2dsup2

dechin= =0057

Dn+nmiddotd

C=0209

Pagina 37 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4 G2d

Re= =7511914

3600π(Dsup2-ndsup2)η2

ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots

λh2o33ordmC=066wmgrd

Pr=496 -014

Nn=14336(ηp)

Nn λ2 -014

α2= =24899(ηp)

d

d)Calculul coeficientului total de transfer termic

Se utilizeaza ecuatia VIII9

1

K=

1 δp 1 1

+ +sum +

α1 λp i=1 αci α2

α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd

δ-grosimea peretelui tevii m

λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd

αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam

Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este

r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1

Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua

fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua

fete ale peretelui (tevii) tp1tp2

tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din

egalitatile

tp1 fluxului termic unitar prin cele trei

straturi

Tp2 tm2

Pagina 38 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)

tp1=293+095tp2

-014 -33

k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)

Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari

Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)

Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC

ηp=000118cp

1

K= =57315wmsup2grd

-5 1

+000055+43middot 10 +

10044 6399043

e)Calculul fortei motrice

Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se

recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)

DTmrsquo=FDtm

F-factor de corectie(Flt1)

In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)

t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo

P= =0156 R= =618

t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo

-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie

F=095

Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC

f)Determinarea suprafetei de transfer termic

Q

A= = 89msup2

KmiddotDtrsquom

Amc=89msup2ltAdisp=969msup2

Schimbatorul are o rezerva de 88

Calculul mecanic sumar si hidrodinamic

a)Calculul mecanic sumar

Pagina 39 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Dimensionarea stuturilor

G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv

d=

πw

G1trdquo1(2)

G2t2rdquo

(1)Stut de intrare amestec

G1=w=210841kgh=05856kgs

1 ω1 ω2

= +

φam φ1 φ2

1 0025 0974

La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3

φam 71693 95935

La 40ordmC φam=98754kgmsup3

05856

G1= =0000614msup3s(1018ordmC)

95225

05856

G1= =0000592msup3s(40ordmC)

98754

W=3ms

4middot0000614

d1= = 0016m

314middot3

Standardizare dext=25mm dint=16mm

Viteza recalculata w=305ms

(2)Stut de iesire amestec

d2= 4middot0000592

Pagina 40 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

314middot3 =00158m

Standardizare dext=25mm dint =16mm

Viteza recalculata w=294ms

(3) Stut de intrare apa

G2= 1295137kgh=359kgs

359

G2= =0003604msup3s (28ordmC)

99607

359

G2= =000361msup3s(38ordmC)

99419

d3= 4middot0003604 =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=301ms

Stut de iesire apa

4middot000361

D4= =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=302ms

Stut de aerisire

dext=32mm dint=25mm

Greutatea schimbatorului in functionare

Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace

Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi

Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg

4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3

Pagina 41 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Vcapace= = = = 001413msup3

3 6 6

Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg

πdsup2 intmiddotL

Vteava=πRsup2L= =000362msup3

4

Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg

V=Vmanta-Vtevi=01919msup3

Mapa=1413+72596+19191=27863kg

Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori

Mstut=10kg

Mcapace=Vmiddotφotel=911kg

dextmantasup3-dintmantasup3

V=34π =000116msup3

8

Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg

Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3

Mpereti despartitori=3kg

Mtevi =14197kg

V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3

Mplaci tubulare =2862kg

Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3

Mmetal=31259kg

G=mapa+mmetal=59122kg

G=59122middot981=579KN

Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600

B=255C=450K=25L2=625)

Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)

Caderea de presiune prin frecare(Dpf)

Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ

Pagina 42 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

L 01656

= =1204

25 25

b 018 din figura III7 se alege C2=101

b

=06

dc

-3 01656 ⅔ ndash3

h1=25middot101middot10 =26 ∙10 m

018

ndash3

ndash2 26∙10

he= 25middot10 + =0029 m

13∙05

ndash2

(k=05hp=25∙10 m)

Viteza minima in orificii va fi

Wmin=067 981 ∙ 84745 ∙0029 =682ms

182 1278

(sect=182)

Viteza gazului in orificiile talerului

100A

Wo=W

Stmiddotφ

St - suprafata activa a talerului msup2

φ- sectiunea libera a orificiilor talerului ()

W- viteza gazului in coloana ms

πdosup2

φ= 100 _

2radic3 tsup2

t=pasul dintre doua orificii

t=(25divide5)do

t=3middot2=6mm=6middot10ˉ sup3m

Pagina 21 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

100π(210ˉ sup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3(6middot10ˉsup3)sup2

314middot03sup2

Wo=0985 100 4 =1091ms

006331middot1007

Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler

he= hus+hσ+hst

ht-caderea totala de presiunem

hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm

hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim

hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm

sectwosup2φg 1821091sup2middot1278

hus= = =0016m

2gφe 2middot981middot84745

hσ= 4σe

138doφeg

σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm

hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m

138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981

hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m

ht=0016+000864+001885=004349m

Hge(18divide2)ht

H-distanta dintre talere

03gt0000769 adevarat

B zona de epuizare

determinarea diametrului coloanei

φg 0730 ndash4

= =0000769=769middot10

φe 94841

H= 03m

Pagina 22 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms

Viteza de lucru

85

Wlucru= (095135)=109ms

100

424408

dc= =028m

3143600109

Se standardizeaza dc=03m

Se calculeaza viteza w=0959ms

dcsup2 314α

Sd= ( ndashsinα)

8 180

α = b

dc

b=06dc=0603=018m

b 018 α

= =06 = arcsin06 α=7374ordm

dc 03 2

032 314middot7374

Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2

180

314∙03sup2

St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2

4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului

g φe

Wmin=067 middot middothe

sect φg

h1

he=hp+

13k

L 2376

Pentru = =172848

Pagina 23 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

25 25

b 018 C2=125

b

=06

dc

1921middot10ˉsup3

he=25middot10ˉsup2 + =0034m

13middot05

L ⅔ 2376 ⅔

h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m

b 018

981 94841

Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms

182 0730

t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m

100314 (210ˉsup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2

πmiddot03sup2

wo=0959middot 100 middot 4

006331middot1007

wo=1062ms

Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler

Ht=hus+hσ+hst

sectWosup2φ 18210620730

hus= = =0000758m

2gφe 298194841

4σe 4579710ˉsup3

hσ = = = 000903m

138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981

hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m

Pagina 24 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

ht=005207m

Hge(18divide2)ht

03gt0093 conditia se verifica

Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa

Zone de concentrare

a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia

XII57

05 072 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga

Ga= criteriul lui Galilui

Re=criteriul lui Reynolds

Sh= criteriul lui Sherwood

Sc= criteriul lui Schmidt

Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de

Gilliland(XII9) 23

ndash7 T 1 1

DA-B= 43 middot10 +

113 113 sup2 MA MB

P VA +VB

DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s

Tmdashtemperatura absoluta k

Pmdashpresiunea absoluta totala atm

Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)

MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor

VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol

VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol

23

ndash7 36946 1 1 ndash7

DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s

1019 194⅓ +638⅓ 18 46

Pagina 25 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

tc=9647ordmC Tc=36947k

Pc=775mmHg Pc=1019 atm

η

Sc=

φD

η=vascozitatea amestecului da P

φ=densitatea amestecului kgmsup3

ndash5

117middot10

Sc= =0478

ndash7

19121∙10∙1278

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4∙6v 4middot25056

W= = = 098ms

3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2

wmiddothstmiddotφ 0980018851278

Re= = =201782

ndash5

η 11710

ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5

Ga= = ndash5 =783middot10

η sup2 117middot10 sup2

05 072 024 05 072 5 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688

Coeficientul kg rezulta ndash7

ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600

Kg= = = 1084133mh

Hst 001885

Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se

utilizeaza relatia

Kmol 1 273 m 1 273

Pagina 26 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

= middot middot = middot

1084133=35761kmolmsup2hDy

msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia

XII59

05 11 024middotμ-1

Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga

hst

Γ= este un simplex geometric

hs

Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13

ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7

D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s

⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓

η VAndash Vo 116910 638 - 8

ηmdashvascozitatea P

Vomdashconstanta caracteristica a lichidului

ndash5

η 116910

Sc= = ndash5 = 01107

φD 124510∙84745

We∙hst∙φe 6e

Re= We=

ηe 3600St

ndash4

726510 00188584745

Re= ndash5 =99245

1169∙10

01656 ndash4

We= = 7265∙10 ms

Pagina 27 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

3600 ∙006331

g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2

Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm

ηsup2 1169middot10

05 11 024 -1 05 11 024 -1

Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386

Coeficientul ke ndash7

ShmiddotD 20540386middot1245middot10

Ke= = =4885mh

hst 001885

Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84

Kmol φв m

=

msup2middothDx Mв h

Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol

φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3

Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx

B Zona de epuizare

Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz

Coeficientul de difuziune este

ndash7 Tsup3sup2 1 1

DAB=4310 +

P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB

ndash7 ndash7

DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s

1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46

te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm

ndash5

Pagina 28 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η 12110

Sc= = ndash7 =088

φD 07301874510

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4Gv 4middot24408

W= = =0959ms

3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2

095middot003546middot0730

Re= ndash5 =203235

121middot10

981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5

Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10

121middot10

Sh=480082

Sh∙D

Kg= =9136179mh

Hst

1 273

Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy

224 37412

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid

ndash7 T ndash7

D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s

η(VA⅓ndash Vo⅓)

Ge

We= =001042ms

3600St

We hst φ

Re= =8612215

Pagina 29 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η

Ga=2376310sup1sup2

Sh=1597218683

micro= hst =0681

ht

Sh D

ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx

hst

Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49

1

kg=

m

kg + ke

m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)

dy α

m= = mc =1166 me=7025

dx (1+(α-1)x)sup2

c 1

kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy

1 1166

+

35761 170368837

e 1

kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx

1 7025

+

29762 3029445957

Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale

La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se

determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se

calculeaza cu relatia XIV39

Pagina 30 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Kg St

__ __

AB=BCmiddot Gv

Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este

prezentata in figura IV2

__ __

AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare

__ __

AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare

__ __

X=035 AB=44 BC=03

__ __

X=038 AB=42 BC=028

__ __

X=03 AB=47 BC=032

__ __

X=02 AB=51 BC=034

__ __

X=01 AB=49 BC=033

__ ___

X=05 AB=27 BC=018

__ ___

X=001 AB=17 BC=018

Din figura N2 se obtine

NTR=5

Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare

Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de

Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru

vapori

Π dsup2 stut

Gv=wmiddotA=w

Pagina 31 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4

46v

d=

πw

1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms

400696

d= =0066m=66mm

31420

Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms

2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms

Gv=LxD=234700007=0001642kmols

(GmMc) 0001642243

Gv= = =0000047msup3s

φ 84745

d=00044m=44mm

Standardizarea dext=25mm dint=9mm

Se recalculeaza vitezaw=073ms

3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid

F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg

1 ω1 (1-ω1) __

= + ω1=XFMMF

φam φ 1 φ2

φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s

Se alege w=3ms

d=00164m=164mm

Standardizarea dext =25mm dint=16mm

Se recalculeaza viteza w=318ms

4 Stutul de evacuare rapida

V coloana=Vcil+Vsfera

Consideramcoloana plina cu apa

Pagina 32 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute

Volumul de lichid

Debitul de golire=

Timp de golire

Π dsup3 314middot03sup3

V sfera = = =0014msup3

6 6

Vcilindru=Hcilindru πdsup24

Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He

Hc=2H+r =2middot03+015=075m

He=3H+r =3middot03+015=105m

Ht=(5-1)middot03+075+105=3m

Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m

Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3

4

Vcoloana=019+0014=0204msup3

Debitul de golire=0204600=0000341msup3s

Se alege w=3ms

d=0012m=12mm

Standardizare dext=25mm dint=17mm

Se calculeaza viteza w=29ms

6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare

Se alege w=20ms

d=00657m=657mm

Standardizare dext=76mm dint=66mm

Se recalculeaza viteza w=198ms

44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare

Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul

unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza

debitul

Pagina 33 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT

montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA

Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic

astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit

Reglare compozitiei si debitului de reflux

Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza

prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie

de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul

de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand

constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei

distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux

ramanand constant

Reglarea nivelului lichidului din blaz

Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin

intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care

comanda ventilul situat inainte de refierbator

Reglarea concentratiei de blaz

Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in

comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra

echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in

coloana

Pagina 34 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

CAPITOLUL 5

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA

51 Bilantul termic al schimbatorului

G2T2rdquo

G1=W=11534 kmolh

G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm

t1rdquo=40ordmC

G2t2rsquo

G2-debitul fluidului de racire

t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC

Calculul debitului de apa de racire

Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula

prin tevi

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)

Q-fluxul termic w

C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd

Temperatura medie a amestecului este

t1rsquo+t1rdquo 1018+40

tm= = =709ordmC

2 2

Temperatura medie a apei

28+38

tm= =33ordmC

2

Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol

W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs

Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd

G1C1(t1rsquo-t1rdquo)

G2= =1295137kgh=359kgs

C2(t2rdquo-t2rsquo)

Pagina 35 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)

Calculul preliminar al fortei motrice

Dtrsquo-Dtrdquo

Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo

Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo

ln

Dtrdquo

52 Predimensionarea schimbatorului de caldura

Q=KA Dtm

K=coeficientul total de transfer de caldura

A=aria suprafetei de transfer termic

Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta

Q 15033323

A= = =969msup2

K Dtm 500middot31

Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane

A=905 L=4000mm De=99mm

n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm

53 Verificarea ariei de transfer termic

a)Alegerea ecuatiei de transfer termic

Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de

caldura

-pentru fluidul ce circula prin tevi

W1 d φ1 4G1

Re= W1=

η1 3600 φ1 π dsup2m

Re1018ordmC=1186129

Re40ordmC=674144

-pentru fluidul ce circula printre tevi

w2 d φ2 4G2 d

Re= =

η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2

Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606

Pagina 36 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim

turbulent)

Criteriul Reynolds

4G1

Re= Re709ordmC=935752

3600πn d η1

Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32

08 04

Nn=0023RemiddotPr

Cp η

Pr=

λ

Cpam709ordmC=415399Jkggrd

ndash4

ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s

λam709ordmC=06702wmgrd

Pr=259

Nn=5057

Nn λ

α1= =10044wmsup2grd

d

c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi

Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)

06 03 η 014

Nn=Cre Pr

Ηp

-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma

06

C=116 d echin Dn-nsup2dsup2

dechin= =0057

Dn+nmiddotd

C=0209

Pagina 37 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4 G2d

Re= =7511914

3600π(Dsup2-ndsup2)η2

ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots

λh2o33ordmC=066wmgrd

Pr=496 -014

Nn=14336(ηp)

Nn λ2 -014

α2= =24899(ηp)

d

d)Calculul coeficientului total de transfer termic

Se utilizeaza ecuatia VIII9

1

K=

1 δp 1 1

+ +sum +

α1 λp i=1 αci α2

α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd

δ-grosimea peretelui tevii m

λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd

αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam

Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este

r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1

Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua

fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua

fete ale peretelui (tevii) tp1tp2

tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din

egalitatile

tp1 fluxului termic unitar prin cele trei

straturi

Tp2 tm2

Pagina 38 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)

tp1=293+095tp2

-014 -33

k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)

Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari

Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)

Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC

ηp=000118cp

1

K= =57315wmsup2grd

-5 1

+000055+43middot 10 +

10044 6399043

e)Calculul fortei motrice

Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se

recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)

DTmrsquo=FDtm

F-factor de corectie(Flt1)

In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)

t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo

P= =0156 R= =618

t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo

-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie

F=095

Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC

f)Determinarea suprafetei de transfer termic

Q

A= = 89msup2

KmiddotDtrsquom

Amc=89msup2ltAdisp=969msup2

Schimbatorul are o rezerva de 88

Calculul mecanic sumar si hidrodinamic

a)Calculul mecanic sumar

Pagina 39 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Dimensionarea stuturilor

G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv

d=

πw

G1trdquo1(2)

G2t2rdquo

(1)Stut de intrare amestec

G1=w=210841kgh=05856kgs

1 ω1 ω2

= +

φam φ1 φ2

1 0025 0974

La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3

φam 71693 95935

La 40ordmC φam=98754kgmsup3

05856

G1= =0000614msup3s(1018ordmC)

95225

05856

G1= =0000592msup3s(40ordmC)

98754

W=3ms

4middot0000614

d1= = 0016m

314middot3

Standardizare dext=25mm dint=16mm

Viteza recalculata w=305ms

(2)Stut de iesire amestec

d2= 4middot0000592

Pagina 40 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

314middot3 =00158m

Standardizare dext=25mm dint =16mm

Viteza recalculata w=294ms

(3) Stut de intrare apa

G2= 1295137kgh=359kgs

359

G2= =0003604msup3s (28ordmC)

99607

359

G2= =000361msup3s(38ordmC)

99419

d3= 4middot0003604 =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=301ms

Stut de iesire apa

4middot000361

D4= =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=302ms

Stut de aerisire

dext=32mm dint=25mm

Greutatea schimbatorului in functionare

Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace

Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi

Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg

4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3

Pagina 41 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Vcapace= = = = 001413msup3

3 6 6

Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg

πdsup2 intmiddotL

Vteava=πRsup2L= =000362msup3

4

Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg

V=Vmanta-Vtevi=01919msup3

Mapa=1413+72596+19191=27863kg

Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori

Mstut=10kg

Mcapace=Vmiddotφotel=911kg

dextmantasup3-dintmantasup3

V=34π =000116msup3

8

Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg

Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3

Mpereti despartitori=3kg

Mtevi =14197kg

V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3

Mplaci tubulare =2862kg

Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3

Mmetal=31259kg

G=mapa+mmetal=59122kg

G=59122middot981=579KN

Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600

B=255C=450K=25L2=625)

Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)

Caderea de presiune prin frecare(Dpf)

Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ

Pagina 42 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

100π(210ˉ sup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3(6middot10ˉsup3)sup2

314middot03sup2

Wo=0985 100 4 =1091ms

006331middot1007

Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler

he= hus+hσ+hst

ht-caderea totala de presiunem

hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm

hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim

hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm

sectwosup2φg 1821091sup2middot1278

hus= = =0016m

2gφe 2middot981middot84745

hσ= 4σe

138doφeg

σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm

hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m

138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981

hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m

ht=0016+000864+001885=004349m

Hge(18divide2)ht

H-distanta dintre talere

03gt0000769 adevarat

B zona de epuizare

determinarea diametrului coloanei

φg 0730 ndash4

= =0000769=769middot10

φe 94841

H= 03m

Pagina 22 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms

Viteza de lucru

85

Wlucru= (095135)=109ms

100

424408

dc= =028m

3143600109

Se standardizeaza dc=03m

Se calculeaza viteza w=0959ms

dcsup2 314α

Sd= ( ndashsinα)

8 180

α = b

dc

b=06dc=0603=018m

b 018 α

= =06 = arcsin06 α=7374ordm

dc 03 2

032 314middot7374

Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2

180

314∙03sup2

St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2

4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului

g φe

Wmin=067 middot middothe

sect φg

h1

he=hp+

13k

L 2376

Pentru = =172848

Pagina 23 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

25 25

b 018 C2=125

b

=06

dc

1921middot10ˉsup3

he=25middot10ˉsup2 + =0034m

13middot05

L ⅔ 2376 ⅔

h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m

b 018

981 94841

Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms

182 0730

t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m

100314 (210ˉsup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2

πmiddot03sup2

wo=0959middot 100 middot 4

006331middot1007

wo=1062ms

Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler

Ht=hus+hσ+hst

sectWosup2φ 18210620730

hus= = =0000758m

2gφe 298194841

4σe 4579710ˉsup3

hσ = = = 000903m

138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981

hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m

Pagina 24 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

ht=005207m

Hge(18divide2)ht

03gt0093 conditia se verifica

Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa

Zone de concentrare

a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia

XII57

05 072 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga

Ga= criteriul lui Galilui

Re=criteriul lui Reynolds

Sh= criteriul lui Sherwood

Sc= criteriul lui Schmidt

Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de

Gilliland(XII9) 23

ndash7 T 1 1

DA-B= 43 middot10 +

113 113 sup2 MA MB

P VA +VB

DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s

Tmdashtemperatura absoluta k

Pmdashpresiunea absoluta totala atm

Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)

MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor

VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol

VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol

23

ndash7 36946 1 1 ndash7

DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s

1019 194⅓ +638⅓ 18 46

Pagina 25 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

tc=9647ordmC Tc=36947k

Pc=775mmHg Pc=1019 atm

η

Sc=

φD

η=vascozitatea amestecului da P

φ=densitatea amestecului kgmsup3

ndash5

117middot10

Sc= =0478

ndash7

19121∙10∙1278

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4∙6v 4middot25056

W= = = 098ms

3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2

wmiddothstmiddotφ 0980018851278

Re= = =201782

ndash5

η 11710

ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5

Ga= = ndash5 =783middot10

η sup2 117middot10 sup2

05 072 024 05 072 5 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688

Coeficientul kg rezulta ndash7

ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600

Kg= = = 1084133mh

Hst 001885

Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se

utilizeaza relatia

Kmol 1 273 m 1 273

Pagina 26 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

= middot middot = middot

1084133=35761kmolmsup2hDy

msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia

XII59

05 11 024middotμ-1

Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga

hst

Γ= este un simplex geometric

hs

Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13

ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7

D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s

⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓

η VAndash Vo 116910 638 - 8

ηmdashvascozitatea P

Vomdashconstanta caracteristica a lichidului

ndash5

η 116910

Sc= = ndash5 = 01107

φD 124510∙84745

We∙hst∙φe 6e

Re= We=

ηe 3600St

ndash4

726510 00188584745

Re= ndash5 =99245

1169∙10

01656 ndash4

We= = 7265∙10 ms

Pagina 27 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

3600 ∙006331

g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2

Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm

ηsup2 1169middot10

05 11 024 -1 05 11 024 -1

Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386

Coeficientul ke ndash7

ShmiddotD 20540386middot1245middot10

Ke= = =4885mh

hst 001885

Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84

Kmol φв m

=

msup2middothDx Mв h

Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol

φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3

Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx

B Zona de epuizare

Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz

Coeficientul de difuziune este

ndash7 Tsup3sup2 1 1

DAB=4310 +

P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB

ndash7 ndash7

DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s

1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46

te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm

ndash5

Pagina 28 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η 12110

Sc= = ndash7 =088

φD 07301874510

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4Gv 4middot24408

W= = =0959ms

3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2

095middot003546middot0730

Re= ndash5 =203235

121middot10

981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5

Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10

121middot10

Sh=480082

Sh∙D

Kg= =9136179mh

Hst

1 273

Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy

224 37412

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid

ndash7 T ndash7

D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s

η(VA⅓ndash Vo⅓)

Ge

We= =001042ms

3600St

We hst φ

Re= =8612215

Pagina 29 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η

Ga=2376310sup1sup2

Sh=1597218683

micro= hst =0681

ht

Sh D

ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx

hst

Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49

1

kg=

m

kg + ke

m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)

dy α

m= = mc =1166 me=7025

dx (1+(α-1)x)sup2

c 1

kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy

1 1166

+

35761 170368837

e 1

kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx

1 7025

+

29762 3029445957

Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale

La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se

determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se

calculeaza cu relatia XIV39

Pagina 30 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Kg St

__ __

AB=BCmiddot Gv

Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este

prezentata in figura IV2

__ __

AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare

__ __

AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare

__ __

X=035 AB=44 BC=03

__ __

X=038 AB=42 BC=028

__ __

X=03 AB=47 BC=032

__ __

X=02 AB=51 BC=034

__ __

X=01 AB=49 BC=033

__ ___

X=05 AB=27 BC=018

__ ___

X=001 AB=17 BC=018

Din figura N2 se obtine

NTR=5

Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare

Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de

Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru

vapori

Π dsup2 stut

Gv=wmiddotA=w

Pagina 31 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4

46v

d=

πw

1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms

400696

d= =0066m=66mm

31420

Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms

2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms

Gv=LxD=234700007=0001642kmols

(GmMc) 0001642243

Gv= = =0000047msup3s

φ 84745

d=00044m=44mm

Standardizarea dext=25mm dint=9mm

Se recalculeaza vitezaw=073ms

3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid

F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg

1 ω1 (1-ω1) __

= + ω1=XFMMF

φam φ 1 φ2

φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s

Se alege w=3ms

d=00164m=164mm

Standardizarea dext =25mm dint=16mm

Se recalculeaza viteza w=318ms

4 Stutul de evacuare rapida

V coloana=Vcil+Vsfera

Consideramcoloana plina cu apa

Pagina 32 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute

Volumul de lichid

Debitul de golire=

Timp de golire

Π dsup3 314middot03sup3

V sfera = = =0014msup3

6 6

Vcilindru=Hcilindru πdsup24

Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He

Hc=2H+r =2middot03+015=075m

He=3H+r =3middot03+015=105m

Ht=(5-1)middot03+075+105=3m

Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m

Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3

4

Vcoloana=019+0014=0204msup3

Debitul de golire=0204600=0000341msup3s

Se alege w=3ms

d=0012m=12mm

Standardizare dext=25mm dint=17mm

Se calculeaza viteza w=29ms

6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare

Se alege w=20ms

d=00657m=657mm

Standardizare dext=76mm dint=66mm

Se recalculeaza viteza w=198ms

44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare

Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul

unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza

debitul

Pagina 33 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT

montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA

Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic

astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit

Reglare compozitiei si debitului de reflux

Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza

prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie

de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul

de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand

constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei

distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux

ramanand constant

Reglarea nivelului lichidului din blaz

Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin

intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care

comanda ventilul situat inainte de refierbator

Reglarea concentratiei de blaz

Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in

comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra

echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in

coloana

Pagina 34 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

CAPITOLUL 5

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA

51 Bilantul termic al schimbatorului

G2T2rdquo

G1=W=11534 kmolh

G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm

t1rdquo=40ordmC

G2t2rsquo

G2-debitul fluidului de racire

t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC

Calculul debitului de apa de racire

Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula

prin tevi

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)

Q-fluxul termic w

C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd

Temperatura medie a amestecului este

t1rsquo+t1rdquo 1018+40

tm= = =709ordmC

2 2

Temperatura medie a apei

28+38

tm= =33ordmC

2

Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol

W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs

Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd

G1C1(t1rsquo-t1rdquo)

G2= =1295137kgh=359kgs

C2(t2rdquo-t2rsquo)

Pagina 35 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)

Calculul preliminar al fortei motrice

Dtrsquo-Dtrdquo

Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo

Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo

ln

Dtrdquo

52 Predimensionarea schimbatorului de caldura

Q=KA Dtm

K=coeficientul total de transfer de caldura

A=aria suprafetei de transfer termic

Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta

Q 15033323

A= = =969msup2

K Dtm 500middot31

Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane

A=905 L=4000mm De=99mm

n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm

53 Verificarea ariei de transfer termic

a)Alegerea ecuatiei de transfer termic

Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de

caldura

-pentru fluidul ce circula prin tevi

W1 d φ1 4G1

Re= W1=

η1 3600 φ1 π dsup2m

Re1018ordmC=1186129

Re40ordmC=674144

-pentru fluidul ce circula printre tevi

w2 d φ2 4G2 d

Re= =

η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2

Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606

Pagina 36 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim

turbulent)

Criteriul Reynolds

4G1

Re= Re709ordmC=935752

3600πn d η1

Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32

08 04

Nn=0023RemiddotPr

Cp η

Pr=

λ

Cpam709ordmC=415399Jkggrd

ndash4

ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s

λam709ordmC=06702wmgrd

Pr=259

Nn=5057

Nn λ

α1= =10044wmsup2grd

d

c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi

Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)

06 03 η 014

Nn=Cre Pr

Ηp

-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma

06

C=116 d echin Dn-nsup2dsup2

dechin= =0057

Dn+nmiddotd

C=0209

Pagina 37 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4 G2d

Re= =7511914

3600π(Dsup2-ndsup2)η2

ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots

λh2o33ordmC=066wmgrd

Pr=496 -014

Nn=14336(ηp)

Nn λ2 -014

α2= =24899(ηp)

d

d)Calculul coeficientului total de transfer termic

Se utilizeaza ecuatia VIII9

1

K=

1 δp 1 1

+ +sum +

α1 λp i=1 αci α2

α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd

δ-grosimea peretelui tevii m

λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd

αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam

Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este

r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1

Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua

fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua

fete ale peretelui (tevii) tp1tp2

tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din

egalitatile

tp1 fluxului termic unitar prin cele trei

straturi

Tp2 tm2

Pagina 38 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)

tp1=293+095tp2

-014 -33

k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)

Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari

Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)

Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC

ηp=000118cp

1

K= =57315wmsup2grd

-5 1

+000055+43middot 10 +

10044 6399043

e)Calculul fortei motrice

Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se

recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)

DTmrsquo=FDtm

F-factor de corectie(Flt1)

In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)

t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo

P= =0156 R= =618

t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo

-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie

F=095

Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC

f)Determinarea suprafetei de transfer termic

Q

A= = 89msup2

KmiddotDtrsquom

Amc=89msup2ltAdisp=969msup2

Schimbatorul are o rezerva de 88

Calculul mecanic sumar si hidrodinamic

a)Calculul mecanic sumar

Pagina 39 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Dimensionarea stuturilor

G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv

d=

πw

G1trdquo1(2)

G2t2rdquo

(1)Stut de intrare amestec

G1=w=210841kgh=05856kgs

1 ω1 ω2

= +

φam φ1 φ2

1 0025 0974

La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3

φam 71693 95935

La 40ordmC φam=98754kgmsup3

05856

G1= =0000614msup3s(1018ordmC)

95225

05856

G1= =0000592msup3s(40ordmC)

98754

W=3ms

4middot0000614

d1= = 0016m

314middot3

Standardizare dext=25mm dint=16mm

Viteza recalculata w=305ms

(2)Stut de iesire amestec

d2= 4middot0000592

Pagina 40 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

314middot3 =00158m

Standardizare dext=25mm dint =16mm

Viteza recalculata w=294ms

(3) Stut de intrare apa

G2= 1295137kgh=359kgs

359

G2= =0003604msup3s (28ordmC)

99607

359

G2= =000361msup3s(38ordmC)

99419

d3= 4middot0003604 =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=301ms

Stut de iesire apa

4middot000361

D4= =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=302ms

Stut de aerisire

dext=32mm dint=25mm

Greutatea schimbatorului in functionare

Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace

Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi

Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg

4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3

Pagina 41 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Vcapace= = = = 001413msup3

3 6 6

Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg

πdsup2 intmiddotL

Vteava=πRsup2L= =000362msup3

4

Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg

V=Vmanta-Vtevi=01919msup3

Mapa=1413+72596+19191=27863kg

Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori

Mstut=10kg

Mcapace=Vmiddotφotel=911kg

dextmantasup3-dintmantasup3

V=34π =000116msup3

8

Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg

Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3

Mpereti despartitori=3kg

Mtevi =14197kg

V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3

Mplaci tubulare =2862kg

Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3

Mmetal=31259kg

G=mapa+mmetal=59122kg

G=59122middot981=579KN

Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600

B=255C=450K=25L2=625)

Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)

Caderea de presiune prin frecare(Dpf)

Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ

Pagina 42 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms

Viteza de lucru

85

Wlucru= (095135)=109ms

100

424408

dc= =028m

3143600109

Se standardizeaza dc=03m

Se calculeaza viteza w=0959ms

dcsup2 314α

Sd= ( ndashsinα)

8 180

α = b

dc

b=06dc=0603=018m

b 018 α

= =06 = arcsin06 α=7374ordm

dc 03 2

032 314middot7374

Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2

180

314∙03sup2

St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2

4

Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului

g φe

Wmin=067 middot middothe

sect φg

h1

he=hp+

13k

L 2376

Pentru = =172848

Pagina 23 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

25 25

b 018 C2=125

b

=06

dc

1921middot10ˉsup3

he=25middot10ˉsup2 + =0034m

13middot05

L ⅔ 2376 ⅔

h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m

b 018

981 94841

Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms

182 0730

t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m

100314 (210ˉsup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2

πmiddot03sup2

wo=0959middot 100 middot 4

006331middot1007

wo=1062ms

Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler

Ht=hus+hσ+hst

sectWosup2φ 18210620730

hus= = =0000758m

2gφe 298194841

4σe 4579710ˉsup3

hσ = = = 000903m

138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981

hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m

Pagina 24 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

ht=005207m

Hge(18divide2)ht

03gt0093 conditia se verifica

Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa

Zone de concentrare

a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia

XII57

05 072 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga

Ga= criteriul lui Galilui

Re=criteriul lui Reynolds

Sh= criteriul lui Sherwood

Sc= criteriul lui Schmidt

Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de

Gilliland(XII9) 23

ndash7 T 1 1

DA-B= 43 middot10 +

113 113 sup2 MA MB

P VA +VB

DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s

Tmdashtemperatura absoluta k

Pmdashpresiunea absoluta totala atm

Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)

MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor

VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol

VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol

23

ndash7 36946 1 1 ndash7

DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s

1019 194⅓ +638⅓ 18 46

Pagina 25 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

tc=9647ordmC Tc=36947k

Pc=775mmHg Pc=1019 atm

η

Sc=

φD

η=vascozitatea amestecului da P

φ=densitatea amestecului kgmsup3

ndash5

117middot10

Sc= =0478

ndash7

19121∙10∙1278

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4∙6v 4middot25056

W= = = 098ms

3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2

wmiddothstmiddotφ 0980018851278

Re= = =201782

ndash5

η 11710

ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5

Ga= = ndash5 =783middot10

η sup2 117middot10 sup2

05 072 024 05 072 5 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688

Coeficientul kg rezulta ndash7

ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600

Kg= = = 1084133mh

Hst 001885

Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se

utilizeaza relatia

Kmol 1 273 m 1 273

Pagina 26 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

= middot middot = middot

1084133=35761kmolmsup2hDy

msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia

XII59

05 11 024middotμ-1

Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga

hst

Γ= este un simplex geometric

hs

Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13

ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7

D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s

⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓

η VAndash Vo 116910 638 - 8

ηmdashvascozitatea P

Vomdashconstanta caracteristica a lichidului

ndash5

η 116910

Sc= = ndash5 = 01107

φD 124510∙84745

We∙hst∙φe 6e

Re= We=

ηe 3600St

ndash4

726510 00188584745

Re= ndash5 =99245

1169∙10

01656 ndash4

We= = 7265∙10 ms

Pagina 27 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

3600 ∙006331

g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2

Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm

ηsup2 1169middot10

05 11 024 -1 05 11 024 -1

Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386

Coeficientul ke ndash7

ShmiddotD 20540386middot1245middot10

Ke= = =4885mh

hst 001885

Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84

Kmol φв m

=

msup2middothDx Mв h

Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol

φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3

Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx

B Zona de epuizare

Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz

Coeficientul de difuziune este

ndash7 Tsup3sup2 1 1

DAB=4310 +

P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB

ndash7 ndash7

DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s

1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46

te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm

ndash5

Pagina 28 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η 12110

Sc= = ndash7 =088

φD 07301874510

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4Gv 4middot24408

W= = =0959ms

3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2

095middot003546middot0730

Re= ndash5 =203235

121middot10

981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5

Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10

121middot10

Sh=480082

Sh∙D

Kg= =9136179mh

Hst

1 273

Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy

224 37412

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid

ndash7 T ndash7

D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s

η(VA⅓ndash Vo⅓)

Ge

We= =001042ms

3600St

We hst φ

Re= =8612215

Pagina 29 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η

Ga=2376310sup1sup2

Sh=1597218683

micro= hst =0681

ht

Sh D

ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx

hst

Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49

1

kg=

m

kg + ke

m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)

dy α

m= = mc =1166 me=7025

dx (1+(α-1)x)sup2

c 1

kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy

1 1166

+

35761 170368837

e 1

kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx

1 7025

+

29762 3029445957

Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale

La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se

determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se

calculeaza cu relatia XIV39

Pagina 30 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Kg St

__ __

AB=BCmiddot Gv

Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este

prezentata in figura IV2

__ __

AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare

__ __

AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare

__ __

X=035 AB=44 BC=03

__ __

X=038 AB=42 BC=028

__ __

X=03 AB=47 BC=032

__ __

X=02 AB=51 BC=034

__ __

X=01 AB=49 BC=033

__ ___

X=05 AB=27 BC=018

__ ___

X=001 AB=17 BC=018

Din figura N2 se obtine

NTR=5

Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare

Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de

Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru

vapori

Π dsup2 stut

Gv=wmiddotA=w

Pagina 31 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4

46v

d=

πw

1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms

400696

d= =0066m=66mm

31420

Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms

2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms

Gv=LxD=234700007=0001642kmols

(GmMc) 0001642243

Gv= = =0000047msup3s

φ 84745

d=00044m=44mm

Standardizarea dext=25mm dint=9mm

Se recalculeaza vitezaw=073ms

3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid

F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg

1 ω1 (1-ω1) __

= + ω1=XFMMF

φam φ 1 φ2

φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s

Se alege w=3ms

d=00164m=164mm

Standardizarea dext =25mm dint=16mm

Se recalculeaza viteza w=318ms

4 Stutul de evacuare rapida

V coloana=Vcil+Vsfera

Consideramcoloana plina cu apa

Pagina 32 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute

Volumul de lichid

Debitul de golire=

Timp de golire

Π dsup3 314middot03sup3

V sfera = = =0014msup3

6 6

Vcilindru=Hcilindru πdsup24

Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He

Hc=2H+r =2middot03+015=075m

He=3H+r =3middot03+015=105m

Ht=(5-1)middot03+075+105=3m

Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m

Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3

4

Vcoloana=019+0014=0204msup3

Debitul de golire=0204600=0000341msup3s

Se alege w=3ms

d=0012m=12mm

Standardizare dext=25mm dint=17mm

Se calculeaza viteza w=29ms

6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare

Se alege w=20ms

d=00657m=657mm

Standardizare dext=76mm dint=66mm

Se recalculeaza viteza w=198ms

44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare

Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul

unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza

debitul

Pagina 33 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT

montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA

Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic

astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit

Reglare compozitiei si debitului de reflux

Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza

prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie

de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul

de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand

constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei

distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux

ramanand constant

Reglarea nivelului lichidului din blaz

Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin

intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care

comanda ventilul situat inainte de refierbator

Reglarea concentratiei de blaz

Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in

comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra

echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in

coloana

Pagina 34 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

CAPITOLUL 5

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA

51 Bilantul termic al schimbatorului

G2T2rdquo

G1=W=11534 kmolh

G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm

t1rdquo=40ordmC

G2t2rsquo

G2-debitul fluidului de racire

t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC

Calculul debitului de apa de racire

Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula

prin tevi

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)

Q-fluxul termic w

C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd

Temperatura medie a amestecului este

t1rsquo+t1rdquo 1018+40

tm= = =709ordmC

2 2

Temperatura medie a apei

28+38

tm= =33ordmC

2

Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol

W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs

Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd

G1C1(t1rsquo-t1rdquo)

G2= =1295137kgh=359kgs

C2(t2rdquo-t2rsquo)

Pagina 35 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)

Calculul preliminar al fortei motrice

Dtrsquo-Dtrdquo

Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo

Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo

ln

Dtrdquo

52 Predimensionarea schimbatorului de caldura

Q=KA Dtm

K=coeficientul total de transfer de caldura

A=aria suprafetei de transfer termic

Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta

Q 15033323

A= = =969msup2

K Dtm 500middot31

Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane

A=905 L=4000mm De=99mm

n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm

53 Verificarea ariei de transfer termic

a)Alegerea ecuatiei de transfer termic

Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de

caldura

-pentru fluidul ce circula prin tevi

W1 d φ1 4G1

Re= W1=

η1 3600 φ1 π dsup2m

Re1018ordmC=1186129

Re40ordmC=674144

-pentru fluidul ce circula printre tevi

w2 d φ2 4G2 d

Re= =

η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2

Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606

Pagina 36 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim

turbulent)

Criteriul Reynolds

4G1

Re= Re709ordmC=935752

3600πn d η1

Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32

08 04

Nn=0023RemiddotPr

Cp η

Pr=

λ

Cpam709ordmC=415399Jkggrd

ndash4

ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s

λam709ordmC=06702wmgrd

Pr=259

Nn=5057

Nn λ

α1= =10044wmsup2grd

d

c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi

Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)

06 03 η 014

Nn=Cre Pr

Ηp

-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma

06

C=116 d echin Dn-nsup2dsup2

dechin= =0057

Dn+nmiddotd

C=0209

Pagina 37 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4 G2d

Re= =7511914

3600π(Dsup2-ndsup2)η2

ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots

λh2o33ordmC=066wmgrd

Pr=496 -014

Nn=14336(ηp)

Nn λ2 -014

α2= =24899(ηp)

d

d)Calculul coeficientului total de transfer termic

Se utilizeaza ecuatia VIII9

1

K=

1 δp 1 1

+ +sum +

α1 λp i=1 αci α2

α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd

δ-grosimea peretelui tevii m

λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd

αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam

Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este

r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1

Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua

fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua

fete ale peretelui (tevii) tp1tp2

tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din

egalitatile

tp1 fluxului termic unitar prin cele trei

straturi

Tp2 tm2

Pagina 38 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)

tp1=293+095tp2

-014 -33

k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)

Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari

Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)

Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC

ηp=000118cp

1

K= =57315wmsup2grd

-5 1

+000055+43middot 10 +

10044 6399043

e)Calculul fortei motrice

Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se

recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)

DTmrsquo=FDtm

F-factor de corectie(Flt1)

In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)

t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo

P= =0156 R= =618

t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo

-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie

F=095

Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC

f)Determinarea suprafetei de transfer termic

Q

A= = 89msup2

KmiddotDtrsquom

Amc=89msup2ltAdisp=969msup2

Schimbatorul are o rezerva de 88

Calculul mecanic sumar si hidrodinamic

a)Calculul mecanic sumar

Pagina 39 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Dimensionarea stuturilor

G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv

d=

πw

G1trdquo1(2)

G2t2rdquo

(1)Stut de intrare amestec

G1=w=210841kgh=05856kgs

1 ω1 ω2

= +

φam φ1 φ2

1 0025 0974

La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3

φam 71693 95935

La 40ordmC φam=98754kgmsup3

05856

G1= =0000614msup3s(1018ordmC)

95225

05856

G1= =0000592msup3s(40ordmC)

98754

W=3ms

4middot0000614

d1= = 0016m

314middot3

Standardizare dext=25mm dint=16mm

Viteza recalculata w=305ms

(2)Stut de iesire amestec

d2= 4middot0000592

Pagina 40 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

314middot3 =00158m

Standardizare dext=25mm dint =16mm

Viteza recalculata w=294ms

(3) Stut de intrare apa

G2= 1295137kgh=359kgs

359

G2= =0003604msup3s (28ordmC)

99607

359

G2= =000361msup3s(38ordmC)

99419

d3= 4middot0003604 =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=301ms

Stut de iesire apa

4middot000361

D4= =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=302ms

Stut de aerisire

dext=32mm dint=25mm

Greutatea schimbatorului in functionare

Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace

Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi

Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg

4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3

Pagina 41 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Vcapace= = = = 001413msup3

3 6 6

Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg

πdsup2 intmiddotL

Vteava=πRsup2L= =000362msup3

4

Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg

V=Vmanta-Vtevi=01919msup3

Mapa=1413+72596+19191=27863kg

Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori

Mstut=10kg

Mcapace=Vmiddotφotel=911kg

dextmantasup3-dintmantasup3

V=34π =000116msup3

8

Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg

Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3

Mpereti despartitori=3kg

Mtevi =14197kg

V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3

Mplaci tubulare =2862kg

Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3

Mmetal=31259kg

G=mapa+mmetal=59122kg

G=59122middot981=579KN

Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600

B=255C=450K=25L2=625)

Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)

Caderea de presiune prin frecare(Dpf)

Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ

Pagina 42 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

25 25

b 018 C2=125

b

=06

dc

1921middot10ˉsup3

he=25middot10ˉsup2 + =0034m

13middot05

L ⅔ 2376 ⅔

h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m

b 018

981 94841

Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms

182 0730

t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m

100314 (210ˉsup3)sup2

φ= _ =1007

2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2

πmiddot03sup2

wo=0959middot 100 middot 4

006331middot1007

wo=1062ms

Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler

Ht=hus+hσ+hst

sectWosup2φ 18210620730

hus= = =0000758m

2gφe 298194841

4σe 4579710ˉsup3

hσ = = = 000903m

138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981

hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m

Pagina 24 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

ht=005207m

Hge(18divide2)ht

03gt0093 conditia se verifica

Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa

Zone de concentrare

a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia

XII57

05 072 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga

Ga= criteriul lui Galilui

Re=criteriul lui Reynolds

Sh= criteriul lui Sherwood

Sc= criteriul lui Schmidt

Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de

Gilliland(XII9) 23

ndash7 T 1 1

DA-B= 43 middot10 +

113 113 sup2 MA MB

P VA +VB

DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s

Tmdashtemperatura absoluta k

Pmdashpresiunea absoluta totala atm

Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)

MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor

VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol

VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol

23

ndash7 36946 1 1 ndash7

DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s

1019 194⅓ +638⅓ 18 46

Pagina 25 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

tc=9647ordmC Tc=36947k

Pc=775mmHg Pc=1019 atm

η

Sc=

φD

η=vascozitatea amestecului da P

φ=densitatea amestecului kgmsup3

ndash5

117middot10

Sc= =0478

ndash7

19121∙10∙1278

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4∙6v 4middot25056

W= = = 098ms

3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2

wmiddothstmiddotφ 0980018851278

Re= = =201782

ndash5

η 11710

ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5

Ga= = ndash5 =783middot10

η sup2 117middot10 sup2

05 072 024 05 072 5 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688

Coeficientul kg rezulta ndash7

ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600

Kg= = = 1084133mh

Hst 001885

Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se

utilizeaza relatia

Kmol 1 273 m 1 273

Pagina 26 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

= middot middot = middot

1084133=35761kmolmsup2hDy

msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia

XII59

05 11 024middotμ-1

Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga

hst

Γ= este un simplex geometric

hs

Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13

ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7

D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s

⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓

η VAndash Vo 116910 638 - 8

ηmdashvascozitatea P

Vomdashconstanta caracteristica a lichidului

ndash5

η 116910

Sc= = ndash5 = 01107

φD 124510∙84745

We∙hst∙φe 6e

Re= We=

ηe 3600St

ndash4

726510 00188584745

Re= ndash5 =99245

1169∙10

01656 ndash4

We= = 7265∙10 ms

Pagina 27 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

3600 ∙006331

g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2

Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm

ηsup2 1169middot10

05 11 024 -1 05 11 024 -1

Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386

Coeficientul ke ndash7

ShmiddotD 20540386middot1245middot10

Ke= = =4885mh

hst 001885

Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84

Kmol φв m

=

msup2middothDx Mв h

Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol

φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3

Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx

B Zona de epuizare

Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz

Coeficientul de difuziune este

ndash7 Tsup3sup2 1 1

DAB=4310 +

P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB

ndash7 ndash7

DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s

1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46

te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm

ndash5

Pagina 28 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η 12110

Sc= = ndash7 =088

φD 07301874510

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4Gv 4middot24408

W= = =0959ms

3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2

095middot003546middot0730

Re= ndash5 =203235

121middot10

981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5

Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10

121middot10

Sh=480082

Sh∙D

Kg= =9136179mh

Hst

1 273

Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy

224 37412

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid

ndash7 T ndash7

D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s

η(VA⅓ndash Vo⅓)

Ge

We= =001042ms

3600St

We hst φ

Re= =8612215

Pagina 29 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η

Ga=2376310sup1sup2

Sh=1597218683

micro= hst =0681

ht

Sh D

ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx

hst

Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49

1

kg=

m

kg + ke

m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)

dy α

m= = mc =1166 me=7025

dx (1+(α-1)x)sup2

c 1

kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy

1 1166

+

35761 170368837

e 1

kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx

1 7025

+

29762 3029445957

Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale

La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se

determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se

calculeaza cu relatia XIV39

Pagina 30 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Kg St

__ __

AB=BCmiddot Gv

Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este

prezentata in figura IV2

__ __

AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare

__ __

AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare

__ __

X=035 AB=44 BC=03

__ __

X=038 AB=42 BC=028

__ __

X=03 AB=47 BC=032

__ __

X=02 AB=51 BC=034

__ __

X=01 AB=49 BC=033

__ ___

X=05 AB=27 BC=018

__ ___

X=001 AB=17 BC=018

Din figura N2 se obtine

NTR=5

Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare

Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de

Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru

vapori

Π dsup2 stut

Gv=wmiddotA=w

Pagina 31 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4

46v

d=

πw

1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms

400696

d= =0066m=66mm

31420

Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms

2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms

Gv=LxD=234700007=0001642kmols

(GmMc) 0001642243

Gv= = =0000047msup3s

φ 84745

d=00044m=44mm

Standardizarea dext=25mm dint=9mm

Se recalculeaza vitezaw=073ms

3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid

F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg

1 ω1 (1-ω1) __

= + ω1=XFMMF

φam φ 1 φ2

φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s

Se alege w=3ms

d=00164m=164mm

Standardizarea dext =25mm dint=16mm

Se recalculeaza viteza w=318ms

4 Stutul de evacuare rapida

V coloana=Vcil+Vsfera

Consideramcoloana plina cu apa

Pagina 32 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute

Volumul de lichid

Debitul de golire=

Timp de golire

Π dsup3 314middot03sup3

V sfera = = =0014msup3

6 6

Vcilindru=Hcilindru πdsup24

Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He

Hc=2H+r =2middot03+015=075m

He=3H+r =3middot03+015=105m

Ht=(5-1)middot03+075+105=3m

Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m

Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3

4

Vcoloana=019+0014=0204msup3

Debitul de golire=0204600=0000341msup3s

Se alege w=3ms

d=0012m=12mm

Standardizare dext=25mm dint=17mm

Se calculeaza viteza w=29ms

6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare

Se alege w=20ms

d=00657m=657mm

Standardizare dext=76mm dint=66mm

Se recalculeaza viteza w=198ms

44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare

Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul

unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza

debitul

Pagina 33 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT

montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA

Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic

astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit

Reglare compozitiei si debitului de reflux

Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza

prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie

de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul

de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand

constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei

distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux

ramanand constant

Reglarea nivelului lichidului din blaz

Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin

intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care

comanda ventilul situat inainte de refierbator

Reglarea concentratiei de blaz

Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in

comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra

echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in

coloana

Pagina 34 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

CAPITOLUL 5

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA

51 Bilantul termic al schimbatorului

G2T2rdquo

G1=W=11534 kmolh

G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm

t1rdquo=40ordmC

G2t2rsquo

G2-debitul fluidului de racire

t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC

Calculul debitului de apa de racire

Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula

prin tevi

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)

Q-fluxul termic w

C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd

Temperatura medie a amestecului este

t1rsquo+t1rdquo 1018+40

tm= = =709ordmC

2 2

Temperatura medie a apei

28+38

tm= =33ordmC

2

Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol

W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs

Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd

G1C1(t1rsquo-t1rdquo)

G2= =1295137kgh=359kgs

C2(t2rdquo-t2rsquo)

Pagina 35 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)

Calculul preliminar al fortei motrice

Dtrsquo-Dtrdquo

Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo

Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo

ln

Dtrdquo

52 Predimensionarea schimbatorului de caldura

Q=KA Dtm

K=coeficientul total de transfer de caldura

A=aria suprafetei de transfer termic

Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta

Q 15033323

A= = =969msup2

K Dtm 500middot31

Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane

A=905 L=4000mm De=99mm

n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm

53 Verificarea ariei de transfer termic

a)Alegerea ecuatiei de transfer termic

Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de

caldura

-pentru fluidul ce circula prin tevi

W1 d φ1 4G1

Re= W1=

η1 3600 φ1 π dsup2m

Re1018ordmC=1186129

Re40ordmC=674144

-pentru fluidul ce circula printre tevi

w2 d φ2 4G2 d

Re= =

η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2

Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606

Pagina 36 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim

turbulent)

Criteriul Reynolds

4G1

Re= Re709ordmC=935752

3600πn d η1

Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32

08 04

Nn=0023RemiddotPr

Cp η

Pr=

λ

Cpam709ordmC=415399Jkggrd

ndash4

ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s

λam709ordmC=06702wmgrd

Pr=259

Nn=5057

Nn λ

α1= =10044wmsup2grd

d

c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi

Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)

06 03 η 014

Nn=Cre Pr

Ηp

-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma

06

C=116 d echin Dn-nsup2dsup2

dechin= =0057

Dn+nmiddotd

C=0209

Pagina 37 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4 G2d

Re= =7511914

3600π(Dsup2-ndsup2)η2

ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots

λh2o33ordmC=066wmgrd

Pr=496 -014

Nn=14336(ηp)

Nn λ2 -014

α2= =24899(ηp)

d

d)Calculul coeficientului total de transfer termic

Se utilizeaza ecuatia VIII9

1

K=

1 δp 1 1

+ +sum +

α1 λp i=1 αci α2

α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd

δ-grosimea peretelui tevii m

λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd

αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam

Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este

r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1

Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua

fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua

fete ale peretelui (tevii) tp1tp2

tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din

egalitatile

tp1 fluxului termic unitar prin cele trei

straturi

Tp2 tm2

Pagina 38 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)

tp1=293+095tp2

-014 -33

k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)

Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari

Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)

Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC

ηp=000118cp

1

K= =57315wmsup2grd

-5 1

+000055+43middot 10 +

10044 6399043

e)Calculul fortei motrice

Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se

recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)

DTmrsquo=FDtm

F-factor de corectie(Flt1)

In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)

t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo

P= =0156 R= =618

t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo

-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie

F=095

Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC

f)Determinarea suprafetei de transfer termic

Q

A= = 89msup2

KmiddotDtrsquom

Amc=89msup2ltAdisp=969msup2

Schimbatorul are o rezerva de 88

Calculul mecanic sumar si hidrodinamic

a)Calculul mecanic sumar

Pagina 39 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Dimensionarea stuturilor

G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv

d=

πw

G1trdquo1(2)

G2t2rdquo

(1)Stut de intrare amestec

G1=w=210841kgh=05856kgs

1 ω1 ω2

= +

φam φ1 φ2

1 0025 0974

La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3

φam 71693 95935

La 40ordmC φam=98754kgmsup3

05856

G1= =0000614msup3s(1018ordmC)

95225

05856

G1= =0000592msup3s(40ordmC)

98754

W=3ms

4middot0000614

d1= = 0016m

314middot3

Standardizare dext=25mm dint=16mm

Viteza recalculata w=305ms

(2)Stut de iesire amestec

d2= 4middot0000592

Pagina 40 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

314middot3 =00158m

Standardizare dext=25mm dint =16mm

Viteza recalculata w=294ms

(3) Stut de intrare apa

G2= 1295137kgh=359kgs

359

G2= =0003604msup3s (28ordmC)

99607

359

G2= =000361msup3s(38ordmC)

99419

d3= 4middot0003604 =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=301ms

Stut de iesire apa

4middot000361

D4= =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=302ms

Stut de aerisire

dext=32mm dint=25mm

Greutatea schimbatorului in functionare

Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace

Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi

Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg

4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3

Pagina 41 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Vcapace= = = = 001413msup3

3 6 6

Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg

πdsup2 intmiddotL

Vteava=πRsup2L= =000362msup3

4

Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg

V=Vmanta-Vtevi=01919msup3

Mapa=1413+72596+19191=27863kg

Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori

Mstut=10kg

Mcapace=Vmiddotφotel=911kg

dextmantasup3-dintmantasup3

V=34π =000116msup3

8

Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg

Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3

Mpereti despartitori=3kg

Mtevi =14197kg

V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3

Mplaci tubulare =2862kg

Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3

Mmetal=31259kg

G=mapa+mmetal=59122kg

G=59122middot981=579KN

Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600

B=255C=450K=25L2=625)

Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)

Caderea de presiune prin frecare(Dpf)

Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ

Pagina 42 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

ht=005207m

Hge(18divide2)ht

03gt0093 conditia se verifica

Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa

Zone de concentrare

a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia

XII57

05 072 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga

Ga= criteriul lui Galilui

Re=criteriul lui Reynolds

Sh= criteriul lui Sherwood

Sc= criteriul lui Schmidt

Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de

Gilliland(XII9) 23

ndash7 T 1 1

DA-B= 43 middot10 +

113 113 sup2 MA MB

P VA +VB

DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s

Tmdashtemperatura absoluta k

Pmdashpresiunea absoluta totala atm

Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)

MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor

VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol

VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol

23

ndash7 36946 1 1 ndash7

DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s

1019 194⅓ +638⅓ 18 46

Pagina 25 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

tc=9647ordmC Tc=36947k

Pc=775mmHg Pc=1019 atm

η

Sc=

φD

η=vascozitatea amestecului da P

φ=densitatea amestecului kgmsup3

ndash5

117middot10

Sc= =0478

ndash7

19121∙10∙1278

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4∙6v 4middot25056

W= = = 098ms

3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2

wmiddothstmiddotφ 0980018851278

Re= = =201782

ndash5

η 11710

ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5

Ga= = ndash5 =783middot10

η sup2 117middot10 sup2

05 072 024 05 072 5 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688

Coeficientul kg rezulta ndash7

ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600

Kg= = = 1084133mh

Hst 001885

Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se

utilizeaza relatia

Kmol 1 273 m 1 273

Pagina 26 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

= middot middot = middot

1084133=35761kmolmsup2hDy

msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia

XII59

05 11 024middotμ-1

Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga

hst

Γ= este un simplex geometric

hs

Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13

ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7

D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s

⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓

η VAndash Vo 116910 638 - 8

ηmdashvascozitatea P

Vomdashconstanta caracteristica a lichidului

ndash5

η 116910

Sc= = ndash5 = 01107

φD 124510∙84745

We∙hst∙φe 6e

Re= We=

ηe 3600St

ndash4

726510 00188584745

Re= ndash5 =99245

1169∙10

01656 ndash4

We= = 7265∙10 ms

Pagina 27 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

3600 ∙006331

g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2

Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm

ηsup2 1169middot10

05 11 024 -1 05 11 024 -1

Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386

Coeficientul ke ndash7

ShmiddotD 20540386middot1245middot10

Ke= = =4885mh

hst 001885

Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84

Kmol φв m

=

msup2middothDx Mв h

Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol

φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3

Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx

B Zona de epuizare

Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz

Coeficientul de difuziune este

ndash7 Tsup3sup2 1 1

DAB=4310 +

P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB

ndash7 ndash7

DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s

1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46

te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm

ndash5

Pagina 28 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η 12110

Sc= = ndash7 =088

φD 07301874510

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4Gv 4middot24408

W= = =0959ms

3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2

095middot003546middot0730

Re= ndash5 =203235

121middot10

981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5

Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10

121middot10

Sh=480082

Sh∙D

Kg= =9136179mh

Hst

1 273

Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy

224 37412

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid

ndash7 T ndash7

D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s

η(VA⅓ndash Vo⅓)

Ge

We= =001042ms

3600St

We hst φ

Re= =8612215

Pagina 29 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η

Ga=2376310sup1sup2

Sh=1597218683

micro= hst =0681

ht

Sh D

ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx

hst

Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49

1

kg=

m

kg + ke

m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)

dy α

m= = mc =1166 me=7025

dx (1+(α-1)x)sup2

c 1

kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy

1 1166

+

35761 170368837

e 1

kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx

1 7025

+

29762 3029445957

Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale

La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se

determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se

calculeaza cu relatia XIV39

Pagina 30 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Kg St

__ __

AB=BCmiddot Gv

Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este

prezentata in figura IV2

__ __

AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare

__ __

AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare

__ __

X=035 AB=44 BC=03

__ __

X=038 AB=42 BC=028

__ __

X=03 AB=47 BC=032

__ __

X=02 AB=51 BC=034

__ __

X=01 AB=49 BC=033

__ ___

X=05 AB=27 BC=018

__ ___

X=001 AB=17 BC=018

Din figura N2 se obtine

NTR=5

Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare

Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de

Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru

vapori

Π dsup2 stut

Gv=wmiddotA=w

Pagina 31 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4

46v

d=

πw

1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms

400696

d= =0066m=66mm

31420

Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms

2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms

Gv=LxD=234700007=0001642kmols

(GmMc) 0001642243

Gv= = =0000047msup3s

φ 84745

d=00044m=44mm

Standardizarea dext=25mm dint=9mm

Se recalculeaza vitezaw=073ms

3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid

F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg

1 ω1 (1-ω1) __

= + ω1=XFMMF

φam φ 1 φ2

φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s

Se alege w=3ms

d=00164m=164mm

Standardizarea dext =25mm dint=16mm

Se recalculeaza viteza w=318ms

4 Stutul de evacuare rapida

V coloana=Vcil+Vsfera

Consideramcoloana plina cu apa

Pagina 32 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute

Volumul de lichid

Debitul de golire=

Timp de golire

Π dsup3 314middot03sup3

V sfera = = =0014msup3

6 6

Vcilindru=Hcilindru πdsup24

Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He

Hc=2H+r =2middot03+015=075m

He=3H+r =3middot03+015=105m

Ht=(5-1)middot03+075+105=3m

Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m

Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3

4

Vcoloana=019+0014=0204msup3

Debitul de golire=0204600=0000341msup3s

Se alege w=3ms

d=0012m=12mm

Standardizare dext=25mm dint=17mm

Se calculeaza viteza w=29ms

6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare

Se alege w=20ms

d=00657m=657mm

Standardizare dext=76mm dint=66mm

Se recalculeaza viteza w=198ms

44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare

Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul

unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza

debitul

Pagina 33 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT

montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA

Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic

astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit

Reglare compozitiei si debitului de reflux

Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza

prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie

de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul

de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand

constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei

distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux

ramanand constant

Reglarea nivelului lichidului din blaz

Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin

intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care

comanda ventilul situat inainte de refierbator

Reglarea concentratiei de blaz

Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in

comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra

echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in

coloana

Pagina 34 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

CAPITOLUL 5

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA

51 Bilantul termic al schimbatorului

G2T2rdquo

G1=W=11534 kmolh

G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm

t1rdquo=40ordmC

G2t2rsquo

G2-debitul fluidului de racire

t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC

Calculul debitului de apa de racire

Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula

prin tevi

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)

Q-fluxul termic w

C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd

Temperatura medie a amestecului este

t1rsquo+t1rdquo 1018+40

tm= = =709ordmC

2 2

Temperatura medie a apei

28+38

tm= =33ordmC

2

Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol

W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs

Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd

G1C1(t1rsquo-t1rdquo)

G2= =1295137kgh=359kgs

C2(t2rdquo-t2rsquo)

Pagina 35 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)

Calculul preliminar al fortei motrice

Dtrsquo-Dtrdquo

Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo

Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo

ln

Dtrdquo

52 Predimensionarea schimbatorului de caldura

Q=KA Dtm

K=coeficientul total de transfer de caldura

A=aria suprafetei de transfer termic

Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta

Q 15033323

A= = =969msup2

K Dtm 500middot31

Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane

A=905 L=4000mm De=99mm

n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm

53 Verificarea ariei de transfer termic

a)Alegerea ecuatiei de transfer termic

Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de

caldura

-pentru fluidul ce circula prin tevi

W1 d φ1 4G1

Re= W1=

η1 3600 φ1 π dsup2m

Re1018ordmC=1186129

Re40ordmC=674144

-pentru fluidul ce circula printre tevi

w2 d φ2 4G2 d

Re= =

η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2

Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606

Pagina 36 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim

turbulent)

Criteriul Reynolds

4G1

Re= Re709ordmC=935752

3600πn d η1

Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32

08 04

Nn=0023RemiddotPr

Cp η

Pr=

λ

Cpam709ordmC=415399Jkggrd

ndash4

ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s

λam709ordmC=06702wmgrd

Pr=259

Nn=5057

Nn λ

α1= =10044wmsup2grd

d

c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi

Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)

06 03 η 014

Nn=Cre Pr

Ηp

-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma

06

C=116 d echin Dn-nsup2dsup2

dechin= =0057

Dn+nmiddotd

C=0209

Pagina 37 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4 G2d

Re= =7511914

3600π(Dsup2-ndsup2)η2

ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots

λh2o33ordmC=066wmgrd

Pr=496 -014

Nn=14336(ηp)

Nn λ2 -014

α2= =24899(ηp)

d

d)Calculul coeficientului total de transfer termic

Se utilizeaza ecuatia VIII9

1

K=

1 δp 1 1

+ +sum +

α1 λp i=1 αci α2

α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd

δ-grosimea peretelui tevii m

λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd

αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam

Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este

r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1

Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua

fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua

fete ale peretelui (tevii) tp1tp2

tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din

egalitatile

tp1 fluxului termic unitar prin cele trei

straturi

Tp2 tm2

Pagina 38 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)

tp1=293+095tp2

-014 -33

k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)

Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari

Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)

Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC

ηp=000118cp

1

K= =57315wmsup2grd

-5 1

+000055+43middot 10 +

10044 6399043

e)Calculul fortei motrice

Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se

recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)

DTmrsquo=FDtm

F-factor de corectie(Flt1)

In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)

t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo

P= =0156 R= =618

t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo

-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie

F=095

Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC

f)Determinarea suprafetei de transfer termic

Q

A= = 89msup2

KmiddotDtrsquom

Amc=89msup2ltAdisp=969msup2

Schimbatorul are o rezerva de 88

Calculul mecanic sumar si hidrodinamic

a)Calculul mecanic sumar

Pagina 39 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Dimensionarea stuturilor

G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv

d=

πw

G1trdquo1(2)

G2t2rdquo

(1)Stut de intrare amestec

G1=w=210841kgh=05856kgs

1 ω1 ω2

= +

φam φ1 φ2

1 0025 0974

La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3

φam 71693 95935

La 40ordmC φam=98754kgmsup3

05856

G1= =0000614msup3s(1018ordmC)

95225

05856

G1= =0000592msup3s(40ordmC)

98754

W=3ms

4middot0000614

d1= = 0016m

314middot3

Standardizare dext=25mm dint=16mm

Viteza recalculata w=305ms

(2)Stut de iesire amestec

d2= 4middot0000592

Pagina 40 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

314middot3 =00158m

Standardizare dext=25mm dint =16mm

Viteza recalculata w=294ms

(3) Stut de intrare apa

G2= 1295137kgh=359kgs

359

G2= =0003604msup3s (28ordmC)

99607

359

G2= =000361msup3s(38ordmC)

99419

d3= 4middot0003604 =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=301ms

Stut de iesire apa

4middot000361

D4= =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=302ms

Stut de aerisire

dext=32mm dint=25mm

Greutatea schimbatorului in functionare

Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace

Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi

Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg

4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3

Pagina 41 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Vcapace= = = = 001413msup3

3 6 6

Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg

πdsup2 intmiddotL

Vteava=πRsup2L= =000362msup3

4

Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg

V=Vmanta-Vtevi=01919msup3

Mapa=1413+72596+19191=27863kg

Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori

Mstut=10kg

Mcapace=Vmiddotφotel=911kg

dextmantasup3-dintmantasup3

V=34π =000116msup3

8

Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg

Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3

Mpereti despartitori=3kg

Mtevi =14197kg

V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3

Mplaci tubulare =2862kg

Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3

Mmetal=31259kg

G=mapa+mmetal=59122kg

G=59122middot981=579KN

Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600

B=255C=450K=25L2=625)

Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)

Caderea de presiune prin frecare(Dpf)

Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ

Pagina 42 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

tc=9647ordmC Tc=36947k

Pc=775mmHg Pc=1019 atm

η

Sc=

φD

η=vascozitatea amestecului da P

φ=densitatea amestecului kgmsup3

ndash5

117middot10

Sc= =0478

ndash7

19121∙10∙1278

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4∙6v 4middot25056

W= = = 098ms

3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2

wmiddothstmiddotφ 0980018851278

Re= = =201782

ndash5

η 11710

ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5

Ga= = ndash5 =783middot10

η sup2 117middot10 sup2

05 072 024 05 072 5 024

Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688

Coeficientul kg rezulta ndash7

ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600

Kg= = = 1084133mh

Hst 001885

Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se

utilizeaza relatia

Kmol 1 273 m 1 273

Pagina 26 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

= middot middot = middot

1084133=35761kmolmsup2hDy

msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia

XII59

05 11 024middotμ-1

Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga

hst

Γ= este un simplex geometric

hs

Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13

ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7

D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s

⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓

η VAndash Vo 116910 638 - 8

ηmdashvascozitatea P

Vomdashconstanta caracteristica a lichidului

ndash5

η 116910

Sc= = ndash5 = 01107

φD 124510∙84745

We∙hst∙φe 6e

Re= We=

ηe 3600St

ndash4

726510 00188584745

Re= ndash5 =99245

1169∙10

01656 ndash4

We= = 7265∙10 ms

Pagina 27 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

3600 ∙006331

g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2

Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm

ηsup2 1169middot10

05 11 024 -1 05 11 024 -1

Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386

Coeficientul ke ndash7

ShmiddotD 20540386middot1245middot10

Ke= = =4885mh

hst 001885

Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84

Kmol φв m

=

msup2middothDx Mв h

Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol

φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3

Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx

B Zona de epuizare

Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz

Coeficientul de difuziune este

ndash7 Tsup3sup2 1 1

DAB=4310 +

P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB

ndash7 ndash7

DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s

1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46

te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm

ndash5

Pagina 28 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η 12110

Sc= = ndash7 =088

φD 07301874510

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4Gv 4middot24408

W= = =0959ms

3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2

095middot003546middot0730

Re= ndash5 =203235

121middot10

981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5

Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10

121middot10

Sh=480082

Sh∙D

Kg= =9136179mh

Hst

1 273

Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy

224 37412

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid

ndash7 T ndash7

D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s

η(VA⅓ndash Vo⅓)

Ge

We= =001042ms

3600St

We hst φ

Re= =8612215

Pagina 29 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η

Ga=2376310sup1sup2

Sh=1597218683

micro= hst =0681

ht

Sh D

ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx

hst

Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49

1

kg=

m

kg + ke

m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)

dy α

m= = mc =1166 me=7025

dx (1+(α-1)x)sup2

c 1

kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy

1 1166

+

35761 170368837

e 1

kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx

1 7025

+

29762 3029445957

Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale

La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se

determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se

calculeaza cu relatia XIV39

Pagina 30 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Kg St

__ __

AB=BCmiddot Gv

Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este

prezentata in figura IV2

__ __

AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare

__ __

AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare

__ __

X=035 AB=44 BC=03

__ __

X=038 AB=42 BC=028

__ __

X=03 AB=47 BC=032

__ __

X=02 AB=51 BC=034

__ __

X=01 AB=49 BC=033

__ ___

X=05 AB=27 BC=018

__ ___

X=001 AB=17 BC=018

Din figura N2 se obtine

NTR=5

Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare

Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de

Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru

vapori

Π dsup2 stut

Gv=wmiddotA=w

Pagina 31 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4

46v

d=

πw

1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms

400696

d= =0066m=66mm

31420

Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms

2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms

Gv=LxD=234700007=0001642kmols

(GmMc) 0001642243

Gv= = =0000047msup3s

φ 84745

d=00044m=44mm

Standardizarea dext=25mm dint=9mm

Se recalculeaza vitezaw=073ms

3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid

F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg

1 ω1 (1-ω1) __

= + ω1=XFMMF

φam φ 1 φ2

φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s

Se alege w=3ms

d=00164m=164mm

Standardizarea dext =25mm dint=16mm

Se recalculeaza viteza w=318ms

4 Stutul de evacuare rapida

V coloana=Vcil+Vsfera

Consideramcoloana plina cu apa

Pagina 32 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute

Volumul de lichid

Debitul de golire=

Timp de golire

Π dsup3 314middot03sup3

V sfera = = =0014msup3

6 6

Vcilindru=Hcilindru πdsup24

Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He

Hc=2H+r =2middot03+015=075m

He=3H+r =3middot03+015=105m

Ht=(5-1)middot03+075+105=3m

Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m

Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3

4

Vcoloana=019+0014=0204msup3

Debitul de golire=0204600=0000341msup3s

Se alege w=3ms

d=0012m=12mm

Standardizare dext=25mm dint=17mm

Se calculeaza viteza w=29ms

6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare

Se alege w=20ms

d=00657m=657mm

Standardizare dext=76mm dint=66mm

Se recalculeaza viteza w=198ms

44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare

Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul

unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza

debitul

Pagina 33 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT

montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA

Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic

astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit

Reglare compozitiei si debitului de reflux

Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza

prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie

de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul

de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand

constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei

distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux

ramanand constant

Reglarea nivelului lichidului din blaz

Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin

intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care

comanda ventilul situat inainte de refierbator

Reglarea concentratiei de blaz

Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in

comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra

echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in

coloana

Pagina 34 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

CAPITOLUL 5

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA

51 Bilantul termic al schimbatorului

G2T2rdquo

G1=W=11534 kmolh

G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm

t1rdquo=40ordmC

G2t2rsquo

G2-debitul fluidului de racire

t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC

Calculul debitului de apa de racire

Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula

prin tevi

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)

Q-fluxul termic w

C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd

Temperatura medie a amestecului este

t1rsquo+t1rdquo 1018+40

tm= = =709ordmC

2 2

Temperatura medie a apei

28+38

tm= =33ordmC

2

Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol

W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs

Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd

G1C1(t1rsquo-t1rdquo)

G2= =1295137kgh=359kgs

C2(t2rdquo-t2rsquo)

Pagina 35 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)

Calculul preliminar al fortei motrice

Dtrsquo-Dtrdquo

Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo

Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo

ln

Dtrdquo

52 Predimensionarea schimbatorului de caldura

Q=KA Dtm

K=coeficientul total de transfer de caldura

A=aria suprafetei de transfer termic

Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta

Q 15033323

A= = =969msup2

K Dtm 500middot31

Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane

A=905 L=4000mm De=99mm

n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm

53 Verificarea ariei de transfer termic

a)Alegerea ecuatiei de transfer termic

Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de

caldura

-pentru fluidul ce circula prin tevi

W1 d φ1 4G1

Re= W1=

η1 3600 φ1 π dsup2m

Re1018ordmC=1186129

Re40ordmC=674144

-pentru fluidul ce circula printre tevi

w2 d φ2 4G2 d

Re= =

η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2

Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606

Pagina 36 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim

turbulent)

Criteriul Reynolds

4G1

Re= Re709ordmC=935752

3600πn d η1

Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32

08 04

Nn=0023RemiddotPr

Cp η

Pr=

λ

Cpam709ordmC=415399Jkggrd

ndash4

ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s

λam709ordmC=06702wmgrd

Pr=259

Nn=5057

Nn λ

α1= =10044wmsup2grd

d

c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi

Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)

06 03 η 014

Nn=Cre Pr

Ηp

-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma

06

C=116 d echin Dn-nsup2dsup2

dechin= =0057

Dn+nmiddotd

C=0209

Pagina 37 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4 G2d

Re= =7511914

3600π(Dsup2-ndsup2)η2

ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots

λh2o33ordmC=066wmgrd

Pr=496 -014

Nn=14336(ηp)

Nn λ2 -014

α2= =24899(ηp)

d

d)Calculul coeficientului total de transfer termic

Se utilizeaza ecuatia VIII9

1

K=

1 δp 1 1

+ +sum +

α1 λp i=1 αci α2

α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd

δ-grosimea peretelui tevii m

λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd

αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam

Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este

r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1

Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua

fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua

fete ale peretelui (tevii) tp1tp2

tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din

egalitatile

tp1 fluxului termic unitar prin cele trei

straturi

Tp2 tm2

Pagina 38 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)

tp1=293+095tp2

-014 -33

k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)

Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari

Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)

Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC

ηp=000118cp

1

K= =57315wmsup2grd

-5 1

+000055+43middot 10 +

10044 6399043

e)Calculul fortei motrice

Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se

recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)

DTmrsquo=FDtm

F-factor de corectie(Flt1)

In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)

t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo

P= =0156 R= =618

t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo

-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie

F=095

Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC

f)Determinarea suprafetei de transfer termic

Q

A= = 89msup2

KmiddotDtrsquom

Amc=89msup2ltAdisp=969msup2

Schimbatorul are o rezerva de 88

Calculul mecanic sumar si hidrodinamic

a)Calculul mecanic sumar

Pagina 39 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Dimensionarea stuturilor

G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv

d=

πw

G1trdquo1(2)

G2t2rdquo

(1)Stut de intrare amestec

G1=w=210841kgh=05856kgs

1 ω1 ω2

= +

φam φ1 φ2

1 0025 0974

La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3

φam 71693 95935

La 40ordmC φam=98754kgmsup3

05856

G1= =0000614msup3s(1018ordmC)

95225

05856

G1= =0000592msup3s(40ordmC)

98754

W=3ms

4middot0000614

d1= = 0016m

314middot3

Standardizare dext=25mm dint=16mm

Viteza recalculata w=305ms

(2)Stut de iesire amestec

d2= 4middot0000592

Pagina 40 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

314middot3 =00158m

Standardizare dext=25mm dint =16mm

Viteza recalculata w=294ms

(3) Stut de intrare apa

G2= 1295137kgh=359kgs

359

G2= =0003604msup3s (28ordmC)

99607

359

G2= =000361msup3s(38ordmC)

99419

d3= 4middot0003604 =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=301ms

Stut de iesire apa

4middot000361

D4= =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=302ms

Stut de aerisire

dext=32mm dint=25mm

Greutatea schimbatorului in functionare

Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace

Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi

Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg

4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3

Pagina 41 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Vcapace= = = = 001413msup3

3 6 6

Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg

πdsup2 intmiddotL

Vteava=πRsup2L= =000362msup3

4

Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg

V=Vmanta-Vtevi=01919msup3

Mapa=1413+72596+19191=27863kg

Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori

Mstut=10kg

Mcapace=Vmiddotφotel=911kg

dextmantasup3-dintmantasup3

V=34π =000116msup3

8

Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg

Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3

Mpereti despartitori=3kg

Mtevi =14197kg

V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3

Mplaci tubulare =2862kg

Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3

Mmetal=31259kg

G=mapa+mmetal=59122kg

G=59122middot981=579KN

Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600

B=255C=450K=25L2=625)

Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)

Caderea de presiune prin frecare(Dpf)

Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ

Pagina 42 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

= middot middot = middot

1084133=35761kmolmsup2hDy

msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia

XII59

05 11 024middotμ-1

Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga

hst

Γ= este un simplex geometric

hs

Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13

ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7

D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s

⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓

η VAndash Vo 116910 638 - 8

ηmdashvascozitatea P

Vomdashconstanta caracteristica a lichidului

ndash5

η 116910

Sc= = ndash5 = 01107

φD 124510∙84745

We∙hst∙φe 6e

Re= We=

ηe 3600St

ndash4

726510 00188584745

Re= ndash5 =99245

1169∙10

01656 ndash4

We= = 7265∙10 ms

Pagina 27 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

3600 ∙006331

g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2

Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm

ηsup2 1169middot10

05 11 024 -1 05 11 024 -1

Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386

Coeficientul ke ndash7

ShmiddotD 20540386middot1245middot10

Ke= = =4885mh

hst 001885

Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84

Kmol φв m

=

msup2middothDx Mв h

Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol

φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3

Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx

B Zona de epuizare

Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz

Coeficientul de difuziune este

ndash7 Tsup3sup2 1 1

DAB=4310 +

P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB

ndash7 ndash7

DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s

1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46

te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm

ndash5

Pagina 28 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η 12110

Sc= = ndash7 =088

φD 07301874510

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4Gv 4middot24408

W= = =0959ms

3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2

095middot003546middot0730

Re= ndash5 =203235

121middot10

981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5

Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10

121middot10

Sh=480082

Sh∙D

Kg= =9136179mh

Hst

1 273

Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy

224 37412

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid

ndash7 T ndash7

D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s

η(VA⅓ndash Vo⅓)

Ge

We= =001042ms

3600St

We hst φ

Re= =8612215

Pagina 29 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η

Ga=2376310sup1sup2

Sh=1597218683

micro= hst =0681

ht

Sh D

ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx

hst

Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49

1

kg=

m

kg + ke

m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)

dy α

m= = mc =1166 me=7025

dx (1+(α-1)x)sup2

c 1

kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy

1 1166

+

35761 170368837

e 1

kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx

1 7025

+

29762 3029445957

Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale

La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se

determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se

calculeaza cu relatia XIV39

Pagina 30 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Kg St

__ __

AB=BCmiddot Gv

Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este

prezentata in figura IV2

__ __

AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare

__ __

AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare

__ __

X=035 AB=44 BC=03

__ __

X=038 AB=42 BC=028

__ __

X=03 AB=47 BC=032

__ __

X=02 AB=51 BC=034

__ __

X=01 AB=49 BC=033

__ ___

X=05 AB=27 BC=018

__ ___

X=001 AB=17 BC=018

Din figura N2 se obtine

NTR=5

Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare

Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de

Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru

vapori

Π dsup2 stut

Gv=wmiddotA=w

Pagina 31 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4

46v

d=

πw

1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms

400696

d= =0066m=66mm

31420

Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms

2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms

Gv=LxD=234700007=0001642kmols

(GmMc) 0001642243

Gv= = =0000047msup3s

φ 84745

d=00044m=44mm

Standardizarea dext=25mm dint=9mm

Se recalculeaza vitezaw=073ms

3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid

F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg

1 ω1 (1-ω1) __

= + ω1=XFMMF

φam φ 1 φ2

φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s

Se alege w=3ms

d=00164m=164mm

Standardizarea dext =25mm dint=16mm

Se recalculeaza viteza w=318ms

4 Stutul de evacuare rapida

V coloana=Vcil+Vsfera

Consideramcoloana plina cu apa

Pagina 32 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute

Volumul de lichid

Debitul de golire=

Timp de golire

Π dsup3 314middot03sup3

V sfera = = =0014msup3

6 6

Vcilindru=Hcilindru πdsup24

Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He

Hc=2H+r =2middot03+015=075m

He=3H+r =3middot03+015=105m

Ht=(5-1)middot03+075+105=3m

Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m

Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3

4

Vcoloana=019+0014=0204msup3

Debitul de golire=0204600=0000341msup3s

Se alege w=3ms

d=0012m=12mm

Standardizare dext=25mm dint=17mm

Se calculeaza viteza w=29ms

6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare

Se alege w=20ms

d=00657m=657mm

Standardizare dext=76mm dint=66mm

Se recalculeaza viteza w=198ms

44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare

Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul

unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza

debitul

Pagina 33 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT

montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA

Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic

astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit

Reglare compozitiei si debitului de reflux

Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza

prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie

de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul

de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand

constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei

distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux

ramanand constant

Reglarea nivelului lichidului din blaz

Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin

intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care

comanda ventilul situat inainte de refierbator

Reglarea concentratiei de blaz

Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in

comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra

echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in

coloana

Pagina 34 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

CAPITOLUL 5

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA

51 Bilantul termic al schimbatorului

G2T2rdquo

G1=W=11534 kmolh

G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm

t1rdquo=40ordmC

G2t2rsquo

G2-debitul fluidului de racire

t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC

Calculul debitului de apa de racire

Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula

prin tevi

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)

Q-fluxul termic w

C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd

Temperatura medie a amestecului este

t1rsquo+t1rdquo 1018+40

tm= = =709ordmC

2 2

Temperatura medie a apei

28+38

tm= =33ordmC

2

Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol

W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs

Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd

G1C1(t1rsquo-t1rdquo)

G2= =1295137kgh=359kgs

C2(t2rdquo-t2rsquo)

Pagina 35 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)

Calculul preliminar al fortei motrice

Dtrsquo-Dtrdquo

Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo

Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo

ln

Dtrdquo

52 Predimensionarea schimbatorului de caldura

Q=KA Dtm

K=coeficientul total de transfer de caldura

A=aria suprafetei de transfer termic

Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta

Q 15033323

A= = =969msup2

K Dtm 500middot31

Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane

A=905 L=4000mm De=99mm

n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm

53 Verificarea ariei de transfer termic

a)Alegerea ecuatiei de transfer termic

Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de

caldura

-pentru fluidul ce circula prin tevi

W1 d φ1 4G1

Re= W1=

η1 3600 φ1 π dsup2m

Re1018ordmC=1186129

Re40ordmC=674144

-pentru fluidul ce circula printre tevi

w2 d φ2 4G2 d

Re= =

η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2

Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606

Pagina 36 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim

turbulent)

Criteriul Reynolds

4G1

Re= Re709ordmC=935752

3600πn d η1

Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32

08 04

Nn=0023RemiddotPr

Cp η

Pr=

λ

Cpam709ordmC=415399Jkggrd

ndash4

ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s

λam709ordmC=06702wmgrd

Pr=259

Nn=5057

Nn λ

α1= =10044wmsup2grd

d

c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi

Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)

06 03 η 014

Nn=Cre Pr

Ηp

-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma

06

C=116 d echin Dn-nsup2dsup2

dechin= =0057

Dn+nmiddotd

C=0209

Pagina 37 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4 G2d

Re= =7511914

3600π(Dsup2-ndsup2)η2

ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots

λh2o33ordmC=066wmgrd

Pr=496 -014

Nn=14336(ηp)

Nn λ2 -014

α2= =24899(ηp)

d

d)Calculul coeficientului total de transfer termic

Se utilizeaza ecuatia VIII9

1

K=

1 δp 1 1

+ +sum +

α1 λp i=1 αci α2

α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd

δ-grosimea peretelui tevii m

λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd

αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam

Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este

r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1

Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua

fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua

fete ale peretelui (tevii) tp1tp2

tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din

egalitatile

tp1 fluxului termic unitar prin cele trei

straturi

Tp2 tm2

Pagina 38 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)

tp1=293+095tp2

-014 -33

k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)

Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari

Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)

Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC

ηp=000118cp

1

K= =57315wmsup2grd

-5 1

+000055+43middot 10 +

10044 6399043

e)Calculul fortei motrice

Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se

recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)

DTmrsquo=FDtm

F-factor de corectie(Flt1)

In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)

t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo

P= =0156 R= =618

t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo

-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie

F=095

Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC

f)Determinarea suprafetei de transfer termic

Q

A= = 89msup2

KmiddotDtrsquom

Amc=89msup2ltAdisp=969msup2

Schimbatorul are o rezerva de 88

Calculul mecanic sumar si hidrodinamic

a)Calculul mecanic sumar

Pagina 39 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Dimensionarea stuturilor

G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv

d=

πw

G1trdquo1(2)

G2t2rdquo

(1)Stut de intrare amestec

G1=w=210841kgh=05856kgs

1 ω1 ω2

= +

φam φ1 φ2

1 0025 0974

La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3

φam 71693 95935

La 40ordmC φam=98754kgmsup3

05856

G1= =0000614msup3s(1018ordmC)

95225

05856

G1= =0000592msup3s(40ordmC)

98754

W=3ms

4middot0000614

d1= = 0016m

314middot3

Standardizare dext=25mm dint=16mm

Viteza recalculata w=305ms

(2)Stut de iesire amestec

d2= 4middot0000592

Pagina 40 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

314middot3 =00158m

Standardizare dext=25mm dint =16mm

Viteza recalculata w=294ms

(3) Stut de intrare apa

G2= 1295137kgh=359kgs

359

G2= =0003604msup3s (28ordmC)

99607

359

G2= =000361msup3s(38ordmC)

99419

d3= 4middot0003604 =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=301ms

Stut de iesire apa

4middot000361

D4= =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=302ms

Stut de aerisire

dext=32mm dint=25mm

Greutatea schimbatorului in functionare

Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace

Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi

Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg

4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3

Pagina 41 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Vcapace= = = = 001413msup3

3 6 6

Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg

πdsup2 intmiddotL

Vteava=πRsup2L= =000362msup3

4

Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg

V=Vmanta-Vtevi=01919msup3

Mapa=1413+72596+19191=27863kg

Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori

Mstut=10kg

Mcapace=Vmiddotφotel=911kg

dextmantasup3-dintmantasup3

V=34π =000116msup3

8

Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg

Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3

Mpereti despartitori=3kg

Mtevi =14197kg

V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3

Mplaci tubulare =2862kg

Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3

Mmetal=31259kg

G=mapa+mmetal=59122kg

G=59122middot981=579KN

Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600

B=255C=450K=25L2=625)

Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)

Caderea de presiune prin frecare(Dpf)

Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ

Pagina 42 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

3600 ∙006331

g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2

Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm

ηsup2 1169middot10

05 11 024 -1 05 11 024 -1

Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386

Coeficientul ke ndash7

ShmiddotD 20540386middot1245middot10

Ke= = =4885mh

hst 001885

Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84

Kmol φв m

=

msup2middothDx Mв h

Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol

φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3

Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx

B Zona de epuizare

Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz

Coeficientul de difuziune este

ndash7 Tsup3sup2 1 1

DAB=4310 +

P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB

ndash7 ndash7

DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s

1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46

te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm

ndash5

Pagina 28 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η 12110

Sc= = ndash7 =088

φD 07301874510

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4Gv 4middot24408

W= = =0959ms

3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2

095middot003546middot0730

Re= ndash5 =203235

121middot10

981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5

Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10

121middot10

Sh=480082

Sh∙D

Kg= =9136179mh

Hst

1 273

Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy

224 37412

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid

ndash7 T ndash7

D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s

η(VA⅓ndash Vo⅓)

Ge

We= =001042ms

3600St

We hst φ

Re= =8612215

Pagina 29 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η

Ga=2376310sup1sup2

Sh=1597218683

micro= hst =0681

ht

Sh D

ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx

hst

Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49

1

kg=

m

kg + ke

m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)

dy α

m= = mc =1166 me=7025

dx (1+(α-1)x)sup2

c 1

kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy

1 1166

+

35761 170368837

e 1

kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx

1 7025

+

29762 3029445957

Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale

La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se

determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se

calculeaza cu relatia XIV39

Pagina 30 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Kg St

__ __

AB=BCmiddot Gv

Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este

prezentata in figura IV2

__ __

AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare

__ __

AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare

__ __

X=035 AB=44 BC=03

__ __

X=038 AB=42 BC=028

__ __

X=03 AB=47 BC=032

__ __

X=02 AB=51 BC=034

__ __

X=01 AB=49 BC=033

__ ___

X=05 AB=27 BC=018

__ ___

X=001 AB=17 BC=018

Din figura N2 se obtine

NTR=5

Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare

Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de

Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru

vapori

Π dsup2 stut

Gv=wmiddotA=w

Pagina 31 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4

46v

d=

πw

1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms

400696

d= =0066m=66mm

31420

Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms

2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms

Gv=LxD=234700007=0001642kmols

(GmMc) 0001642243

Gv= = =0000047msup3s

φ 84745

d=00044m=44mm

Standardizarea dext=25mm dint=9mm

Se recalculeaza vitezaw=073ms

3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid

F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg

1 ω1 (1-ω1) __

= + ω1=XFMMF

φam φ 1 φ2

φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s

Se alege w=3ms

d=00164m=164mm

Standardizarea dext =25mm dint=16mm

Se recalculeaza viteza w=318ms

4 Stutul de evacuare rapida

V coloana=Vcil+Vsfera

Consideramcoloana plina cu apa

Pagina 32 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute

Volumul de lichid

Debitul de golire=

Timp de golire

Π dsup3 314middot03sup3

V sfera = = =0014msup3

6 6

Vcilindru=Hcilindru πdsup24

Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He

Hc=2H+r =2middot03+015=075m

He=3H+r =3middot03+015=105m

Ht=(5-1)middot03+075+105=3m

Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m

Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3

4

Vcoloana=019+0014=0204msup3

Debitul de golire=0204600=0000341msup3s

Se alege w=3ms

d=0012m=12mm

Standardizare dext=25mm dint=17mm

Se calculeaza viteza w=29ms

6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare

Se alege w=20ms

d=00657m=657mm

Standardizare dext=76mm dint=66mm

Se recalculeaza viteza w=198ms

44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare

Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul

unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza

debitul

Pagina 33 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT

montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA

Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic

astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit

Reglare compozitiei si debitului de reflux

Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza

prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie

de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul

de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand

constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei

distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux

ramanand constant

Reglarea nivelului lichidului din blaz

Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin

intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care

comanda ventilul situat inainte de refierbator

Reglarea concentratiei de blaz

Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in

comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra

echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in

coloana

Pagina 34 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

CAPITOLUL 5

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA

51 Bilantul termic al schimbatorului

G2T2rdquo

G1=W=11534 kmolh

G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm

t1rdquo=40ordmC

G2t2rsquo

G2-debitul fluidului de racire

t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC

Calculul debitului de apa de racire

Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula

prin tevi

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)

Q-fluxul termic w

C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd

Temperatura medie a amestecului este

t1rsquo+t1rdquo 1018+40

tm= = =709ordmC

2 2

Temperatura medie a apei

28+38

tm= =33ordmC

2

Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol

W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs

Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd

G1C1(t1rsquo-t1rdquo)

G2= =1295137kgh=359kgs

C2(t2rdquo-t2rsquo)

Pagina 35 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)

Calculul preliminar al fortei motrice

Dtrsquo-Dtrdquo

Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo

Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo

ln

Dtrdquo

52 Predimensionarea schimbatorului de caldura

Q=KA Dtm

K=coeficientul total de transfer de caldura

A=aria suprafetei de transfer termic

Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta

Q 15033323

A= = =969msup2

K Dtm 500middot31

Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane

A=905 L=4000mm De=99mm

n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm

53 Verificarea ariei de transfer termic

a)Alegerea ecuatiei de transfer termic

Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de

caldura

-pentru fluidul ce circula prin tevi

W1 d φ1 4G1

Re= W1=

η1 3600 φ1 π dsup2m

Re1018ordmC=1186129

Re40ordmC=674144

-pentru fluidul ce circula printre tevi

w2 d φ2 4G2 d

Re= =

η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2

Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606

Pagina 36 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim

turbulent)

Criteriul Reynolds

4G1

Re= Re709ordmC=935752

3600πn d η1

Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32

08 04

Nn=0023RemiddotPr

Cp η

Pr=

λ

Cpam709ordmC=415399Jkggrd

ndash4

ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s

λam709ordmC=06702wmgrd

Pr=259

Nn=5057

Nn λ

α1= =10044wmsup2grd

d

c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi

Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)

06 03 η 014

Nn=Cre Pr

Ηp

-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma

06

C=116 d echin Dn-nsup2dsup2

dechin= =0057

Dn+nmiddotd

C=0209

Pagina 37 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4 G2d

Re= =7511914

3600π(Dsup2-ndsup2)η2

ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots

λh2o33ordmC=066wmgrd

Pr=496 -014

Nn=14336(ηp)

Nn λ2 -014

α2= =24899(ηp)

d

d)Calculul coeficientului total de transfer termic

Se utilizeaza ecuatia VIII9

1

K=

1 δp 1 1

+ +sum +

α1 λp i=1 αci α2

α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd

δ-grosimea peretelui tevii m

λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd

αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam

Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este

r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1

Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua

fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua

fete ale peretelui (tevii) tp1tp2

tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din

egalitatile

tp1 fluxului termic unitar prin cele trei

straturi

Tp2 tm2

Pagina 38 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)

tp1=293+095tp2

-014 -33

k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)

Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari

Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)

Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC

ηp=000118cp

1

K= =57315wmsup2grd

-5 1

+000055+43middot 10 +

10044 6399043

e)Calculul fortei motrice

Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se

recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)

DTmrsquo=FDtm

F-factor de corectie(Flt1)

In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)

t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo

P= =0156 R= =618

t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo

-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie

F=095

Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC

f)Determinarea suprafetei de transfer termic

Q

A= = 89msup2

KmiddotDtrsquom

Amc=89msup2ltAdisp=969msup2

Schimbatorul are o rezerva de 88

Calculul mecanic sumar si hidrodinamic

a)Calculul mecanic sumar

Pagina 39 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Dimensionarea stuturilor

G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv

d=

πw

G1trdquo1(2)

G2t2rdquo

(1)Stut de intrare amestec

G1=w=210841kgh=05856kgs

1 ω1 ω2

= +

φam φ1 φ2

1 0025 0974

La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3

φam 71693 95935

La 40ordmC φam=98754kgmsup3

05856

G1= =0000614msup3s(1018ordmC)

95225

05856

G1= =0000592msup3s(40ordmC)

98754

W=3ms

4middot0000614

d1= = 0016m

314middot3

Standardizare dext=25mm dint=16mm

Viteza recalculata w=305ms

(2)Stut de iesire amestec

d2= 4middot0000592

Pagina 40 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

314middot3 =00158m

Standardizare dext=25mm dint =16mm

Viteza recalculata w=294ms

(3) Stut de intrare apa

G2= 1295137kgh=359kgs

359

G2= =0003604msup3s (28ordmC)

99607

359

G2= =000361msup3s(38ordmC)

99419

d3= 4middot0003604 =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=301ms

Stut de iesire apa

4middot000361

D4= =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=302ms

Stut de aerisire

dext=32mm dint=25mm

Greutatea schimbatorului in functionare

Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace

Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi

Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg

4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3

Pagina 41 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Vcapace= = = = 001413msup3

3 6 6

Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg

πdsup2 intmiddotL

Vteava=πRsup2L= =000362msup3

4

Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg

V=Vmanta-Vtevi=01919msup3

Mapa=1413+72596+19191=27863kg

Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori

Mstut=10kg

Mcapace=Vmiddotφotel=911kg

dextmantasup3-dintmantasup3

V=34π =000116msup3

8

Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg

Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3

Mpereti despartitori=3kg

Mtevi =14197kg

V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3

Mplaci tubulare =2862kg

Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3

Mmetal=31259kg

G=mapa+mmetal=59122kg

G=59122middot981=579KN

Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600

B=255C=450K=25L2=625)

Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)

Caderea de presiune prin frecare(Dpf)

Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ

Pagina 42 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η 12110

Sc= = ndash7 =088

φD 07301874510

Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei

4Gv 4middot24408

W= = =0959ms

3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2

095middot003546middot0730

Re= ndash5 =203235

121middot10

981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5

Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10

121middot10

Sh=480082

Sh∙D

Kg= =9136179mh

Hst

1 273

Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy

224 37412

b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid

ndash7 T ndash7

D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s

η(VA⅓ndash Vo⅓)

Ge

We= =001042ms

3600St

We hst φ

Re= =8612215

Pagina 29 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η

Ga=2376310sup1sup2

Sh=1597218683

micro= hst =0681

ht

Sh D

ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx

hst

Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49

1

kg=

m

kg + ke

m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)

dy α

m= = mc =1166 me=7025

dx (1+(α-1)x)sup2

c 1

kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy

1 1166

+

35761 170368837

e 1

kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx

1 7025

+

29762 3029445957

Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale

La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se

determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se

calculeaza cu relatia XIV39

Pagina 30 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Kg St

__ __

AB=BCmiddot Gv

Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este

prezentata in figura IV2

__ __

AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare

__ __

AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare

__ __

X=035 AB=44 BC=03

__ __

X=038 AB=42 BC=028

__ __

X=03 AB=47 BC=032

__ __

X=02 AB=51 BC=034

__ __

X=01 AB=49 BC=033

__ ___

X=05 AB=27 BC=018

__ ___

X=001 AB=17 BC=018

Din figura N2 se obtine

NTR=5

Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare

Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de

Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru

vapori

Π dsup2 stut

Gv=wmiddotA=w

Pagina 31 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4

46v

d=

πw

1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms

400696

d= =0066m=66mm

31420

Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms

2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms

Gv=LxD=234700007=0001642kmols

(GmMc) 0001642243

Gv= = =0000047msup3s

φ 84745

d=00044m=44mm

Standardizarea dext=25mm dint=9mm

Se recalculeaza vitezaw=073ms

3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid

F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg

1 ω1 (1-ω1) __

= + ω1=XFMMF

φam φ 1 φ2

φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s

Se alege w=3ms

d=00164m=164mm

Standardizarea dext =25mm dint=16mm

Se recalculeaza viteza w=318ms

4 Stutul de evacuare rapida

V coloana=Vcil+Vsfera

Consideramcoloana plina cu apa

Pagina 32 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute

Volumul de lichid

Debitul de golire=

Timp de golire

Π dsup3 314middot03sup3

V sfera = = =0014msup3

6 6

Vcilindru=Hcilindru πdsup24

Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He

Hc=2H+r =2middot03+015=075m

He=3H+r =3middot03+015=105m

Ht=(5-1)middot03+075+105=3m

Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m

Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3

4

Vcoloana=019+0014=0204msup3

Debitul de golire=0204600=0000341msup3s

Se alege w=3ms

d=0012m=12mm

Standardizare dext=25mm dint=17mm

Se calculeaza viteza w=29ms

6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare

Se alege w=20ms

d=00657m=657mm

Standardizare dext=76mm dint=66mm

Se recalculeaza viteza w=198ms

44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare

Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul

unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza

debitul

Pagina 33 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT

montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA

Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic

astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit

Reglare compozitiei si debitului de reflux

Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza

prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie

de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul

de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand

constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei

distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux

ramanand constant

Reglarea nivelului lichidului din blaz

Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin

intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care

comanda ventilul situat inainte de refierbator

Reglarea concentratiei de blaz

Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in

comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra

echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in

coloana

Pagina 34 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

CAPITOLUL 5

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA

51 Bilantul termic al schimbatorului

G2T2rdquo

G1=W=11534 kmolh

G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm

t1rdquo=40ordmC

G2t2rsquo

G2-debitul fluidului de racire

t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC

Calculul debitului de apa de racire

Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula

prin tevi

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)

Q-fluxul termic w

C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd

Temperatura medie a amestecului este

t1rsquo+t1rdquo 1018+40

tm= = =709ordmC

2 2

Temperatura medie a apei

28+38

tm= =33ordmC

2

Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol

W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs

Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd

G1C1(t1rsquo-t1rdquo)

G2= =1295137kgh=359kgs

C2(t2rdquo-t2rsquo)

Pagina 35 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)

Calculul preliminar al fortei motrice

Dtrsquo-Dtrdquo

Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo

Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo

ln

Dtrdquo

52 Predimensionarea schimbatorului de caldura

Q=KA Dtm

K=coeficientul total de transfer de caldura

A=aria suprafetei de transfer termic

Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta

Q 15033323

A= = =969msup2

K Dtm 500middot31

Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane

A=905 L=4000mm De=99mm

n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm

53 Verificarea ariei de transfer termic

a)Alegerea ecuatiei de transfer termic

Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de

caldura

-pentru fluidul ce circula prin tevi

W1 d φ1 4G1

Re= W1=

η1 3600 φ1 π dsup2m

Re1018ordmC=1186129

Re40ordmC=674144

-pentru fluidul ce circula printre tevi

w2 d φ2 4G2 d

Re= =

η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2

Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606

Pagina 36 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim

turbulent)

Criteriul Reynolds

4G1

Re= Re709ordmC=935752

3600πn d η1

Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32

08 04

Nn=0023RemiddotPr

Cp η

Pr=

λ

Cpam709ordmC=415399Jkggrd

ndash4

ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s

λam709ordmC=06702wmgrd

Pr=259

Nn=5057

Nn λ

α1= =10044wmsup2grd

d

c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi

Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)

06 03 η 014

Nn=Cre Pr

Ηp

-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma

06

C=116 d echin Dn-nsup2dsup2

dechin= =0057

Dn+nmiddotd

C=0209

Pagina 37 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4 G2d

Re= =7511914

3600π(Dsup2-ndsup2)η2

ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots

λh2o33ordmC=066wmgrd

Pr=496 -014

Nn=14336(ηp)

Nn λ2 -014

α2= =24899(ηp)

d

d)Calculul coeficientului total de transfer termic

Se utilizeaza ecuatia VIII9

1

K=

1 δp 1 1

+ +sum +

α1 λp i=1 αci α2

α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd

δ-grosimea peretelui tevii m

λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd

αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam

Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este

r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1

Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua

fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua

fete ale peretelui (tevii) tp1tp2

tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din

egalitatile

tp1 fluxului termic unitar prin cele trei

straturi

Tp2 tm2

Pagina 38 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)

tp1=293+095tp2

-014 -33

k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)

Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari

Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)

Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC

ηp=000118cp

1

K= =57315wmsup2grd

-5 1

+000055+43middot 10 +

10044 6399043

e)Calculul fortei motrice

Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se

recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)

DTmrsquo=FDtm

F-factor de corectie(Flt1)

In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)

t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo

P= =0156 R= =618

t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo

-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie

F=095

Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC

f)Determinarea suprafetei de transfer termic

Q

A= = 89msup2

KmiddotDtrsquom

Amc=89msup2ltAdisp=969msup2

Schimbatorul are o rezerva de 88

Calculul mecanic sumar si hidrodinamic

a)Calculul mecanic sumar

Pagina 39 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Dimensionarea stuturilor

G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv

d=

πw

G1trdquo1(2)

G2t2rdquo

(1)Stut de intrare amestec

G1=w=210841kgh=05856kgs

1 ω1 ω2

= +

φam φ1 φ2

1 0025 0974

La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3

φam 71693 95935

La 40ordmC φam=98754kgmsup3

05856

G1= =0000614msup3s(1018ordmC)

95225

05856

G1= =0000592msup3s(40ordmC)

98754

W=3ms

4middot0000614

d1= = 0016m

314middot3

Standardizare dext=25mm dint=16mm

Viteza recalculata w=305ms

(2)Stut de iesire amestec

d2= 4middot0000592

Pagina 40 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

314middot3 =00158m

Standardizare dext=25mm dint =16mm

Viteza recalculata w=294ms

(3) Stut de intrare apa

G2= 1295137kgh=359kgs

359

G2= =0003604msup3s (28ordmC)

99607

359

G2= =000361msup3s(38ordmC)

99419

d3= 4middot0003604 =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=301ms

Stut de iesire apa

4middot000361

D4= =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=302ms

Stut de aerisire

dext=32mm dint=25mm

Greutatea schimbatorului in functionare

Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace

Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi

Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg

4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3

Pagina 41 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Vcapace= = = = 001413msup3

3 6 6

Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg

πdsup2 intmiddotL

Vteava=πRsup2L= =000362msup3

4

Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg

V=Vmanta-Vtevi=01919msup3

Mapa=1413+72596+19191=27863kg

Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori

Mstut=10kg

Mcapace=Vmiddotφotel=911kg

dextmantasup3-dintmantasup3

V=34π =000116msup3

8

Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg

Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3

Mpereti despartitori=3kg

Mtevi =14197kg

V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3

Mplaci tubulare =2862kg

Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3

Mmetal=31259kg

G=mapa+mmetal=59122kg

G=59122middot981=579KN

Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600

B=255C=450K=25L2=625)

Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)

Caderea de presiune prin frecare(Dpf)

Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ

Pagina 42 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

η

Ga=2376310sup1sup2

Sh=1597218683

micro= hst =0681

ht

Sh D

ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx

hst

Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49

1

kg=

m

kg + ke

m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)

dy α

m= = mc =1166 me=7025

dx (1+(α-1)x)sup2

c 1

kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy

1 1166

+

35761 170368837

e 1

kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx

1 7025

+

29762 3029445957

Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale

La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se

determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se

calculeaza cu relatia XIV39

Pagina 30 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Kg St

__ __

AB=BCmiddot Gv

Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este

prezentata in figura IV2

__ __

AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare

__ __

AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare

__ __

X=035 AB=44 BC=03

__ __

X=038 AB=42 BC=028

__ __

X=03 AB=47 BC=032

__ __

X=02 AB=51 BC=034

__ __

X=01 AB=49 BC=033

__ ___

X=05 AB=27 BC=018

__ ___

X=001 AB=17 BC=018

Din figura N2 se obtine

NTR=5

Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare

Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de

Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru

vapori

Π dsup2 stut

Gv=wmiddotA=w

Pagina 31 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4

46v

d=

πw

1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms

400696

d= =0066m=66mm

31420

Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms

2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms

Gv=LxD=234700007=0001642kmols

(GmMc) 0001642243

Gv= = =0000047msup3s

φ 84745

d=00044m=44mm

Standardizarea dext=25mm dint=9mm

Se recalculeaza vitezaw=073ms

3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid

F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg

1 ω1 (1-ω1) __

= + ω1=XFMMF

φam φ 1 φ2

φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s

Se alege w=3ms

d=00164m=164mm

Standardizarea dext =25mm dint=16mm

Se recalculeaza viteza w=318ms

4 Stutul de evacuare rapida

V coloana=Vcil+Vsfera

Consideramcoloana plina cu apa

Pagina 32 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute

Volumul de lichid

Debitul de golire=

Timp de golire

Π dsup3 314middot03sup3

V sfera = = =0014msup3

6 6

Vcilindru=Hcilindru πdsup24

Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He

Hc=2H+r =2middot03+015=075m

He=3H+r =3middot03+015=105m

Ht=(5-1)middot03+075+105=3m

Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m

Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3

4

Vcoloana=019+0014=0204msup3

Debitul de golire=0204600=0000341msup3s

Se alege w=3ms

d=0012m=12mm

Standardizare dext=25mm dint=17mm

Se calculeaza viteza w=29ms

6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare

Se alege w=20ms

d=00657m=657mm

Standardizare dext=76mm dint=66mm

Se recalculeaza viteza w=198ms

44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare

Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul

unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza

debitul

Pagina 33 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT

montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA

Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic

astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit

Reglare compozitiei si debitului de reflux

Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza

prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie

de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul

de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand

constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei

distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux

ramanand constant

Reglarea nivelului lichidului din blaz

Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin

intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care

comanda ventilul situat inainte de refierbator

Reglarea concentratiei de blaz

Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in

comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra

echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in

coloana

Pagina 34 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

CAPITOLUL 5

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA

51 Bilantul termic al schimbatorului

G2T2rdquo

G1=W=11534 kmolh

G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm

t1rdquo=40ordmC

G2t2rsquo

G2-debitul fluidului de racire

t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC

Calculul debitului de apa de racire

Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula

prin tevi

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)

Q-fluxul termic w

C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd

Temperatura medie a amestecului este

t1rsquo+t1rdquo 1018+40

tm= = =709ordmC

2 2

Temperatura medie a apei

28+38

tm= =33ordmC

2

Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol

W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs

Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd

G1C1(t1rsquo-t1rdquo)

G2= =1295137kgh=359kgs

C2(t2rdquo-t2rsquo)

Pagina 35 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)

Calculul preliminar al fortei motrice

Dtrsquo-Dtrdquo

Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo

Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo

ln

Dtrdquo

52 Predimensionarea schimbatorului de caldura

Q=KA Dtm

K=coeficientul total de transfer de caldura

A=aria suprafetei de transfer termic

Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta

Q 15033323

A= = =969msup2

K Dtm 500middot31

Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane

A=905 L=4000mm De=99mm

n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm

53 Verificarea ariei de transfer termic

a)Alegerea ecuatiei de transfer termic

Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de

caldura

-pentru fluidul ce circula prin tevi

W1 d φ1 4G1

Re= W1=

η1 3600 φ1 π dsup2m

Re1018ordmC=1186129

Re40ordmC=674144

-pentru fluidul ce circula printre tevi

w2 d φ2 4G2 d

Re= =

η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2

Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606

Pagina 36 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim

turbulent)

Criteriul Reynolds

4G1

Re= Re709ordmC=935752

3600πn d η1

Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32

08 04

Nn=0023RemiddotPr

Cp η

Pr=

λ

Cpam709ordmC=415399Jkggrd

ndash4

ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s

λam709ordmC=06702wmgrd

Pr=259

Nn=5057

Nn λ

α1= =10044wmsup2grd

d

c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi

Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)

06 03 η 014

Nn=Cre Pr

Ηp

-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma

06

C=116 d echin Dn-nsup2dsup2

dechin= =0057

Dn+nmiddotd

C=0209

Pagina 37 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4 G2d

Re= =7511914

3600π(Dsup2-ndsup2)η2

ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots

λh2o33ordmC=066wmgrd

Pr=496 -014

Nn=14336(ηp)

Nn λ2 -014

α2= =24899(ηp)

d

d)Calculul coeficientului total de transfer termic

Se utilizeaza ecuatia VIII9

1

K=

1 δp 1 1

+ +sum +

α1 λp i=1 αci α2

α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd

δ-grosimea peretelui tevii m

λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd

αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam

Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este

r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1

Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua

fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua

fete ale peretelui (tevii) tp1tp2

tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din

egalitatile

tp1 fluxului termic unitar prin cele trei

straturi

Tp2 tm2

Pagina 38 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)

tp1=293+095tp2

-014 -33

k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)

Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari

Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)

Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC

ηp=000118cp

1

K= =57315wmsup2grd

-5 1

+000055+43middot 10 +

10044 6399043

e)Calculul fortei motrice

Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se

recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)

DTmrsquo=FDtm

F-factor de corectie(Flt1)

In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)

t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo

P= =0156 R= =618

t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo

-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie

F=095

Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC

f)Determinarea suprafetei de transfer termic

Q

A= = 89msup2

KmiddotDtrsquom

Amc=89msup2ltAdisp=969msup2

Schimbatorul are o rezerva de 88

Calculul mecanic sumar si hidrodinamic

a)Calculul mecanic sumar

Pagina 39 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Dimensionarea stuturilor

G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv

d=

πw

G1trdquo1(2)

G2t2rdquo

(1)Stut de intrare amestec

G1=w=210841kgh=05856kgs

1 ω1 ω2

= +

φam φ1 φ2

1 0025 0974

La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3

φam 71693 95935

La 40ordmC φam=98754kgmsup3

05856

G1= =0000614msup3s(1018ordmC)

95225

05856

G1= =0000592msup3s(40ordmC)

98754

W=3ms

4middot0000614

d1= = 0016m

314middot3

Standardizare dext=25mm dint=16mm

Viteza recalculata w=305ms

(2)Stut de iesire amestec

d2= 4middot0000592

Pagina 40 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

314middot3 =00158m

Standardizare dext=25mm dint =16mm

Viteza recalculata w=294ms

(3) Stut de intrare apa

G2= 1295137kgh=359kgs

359

G2= =0003604msup3s (28ordmC)

99607

359

G2= =000361msup3s(38ordmC)

99419

d3= 4middot0003604 =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=301ms

Stut de iesire apa

4middot000361

D4= =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=302ms

Stut de aerisire

dext=32mm dint=25mm

Greutatea schimbatorului in functionare

Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace

Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi

Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg

4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3

Pagina 41 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Vcapace= = = = 001413msup3

3 6 6

Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg

πdsup2 intmiddotL

Vteava=πRsup2L= =000362msup3

4

Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg

V=Vmanta-Vtevi=01919msup3

Mapa=1413+72596+19191=27863kg

Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori

Mstut=10kg

Mcapace=Vmiddotφotel=911kg

dextmantasup3-dintmantasup3

V=34π =000116msup3

8

Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg

Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3

Mpereti despartitori=3kg

Mtevi =14197kg

V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3

Mplaci tubulare =2862kg

Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3

Mmetal=31259kg

G=mapa+mmetal=59122kg

G=59122middot981=579KN

Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600

B=255C=450K=25L2=625)

Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)

Caderea de presiune prin frecare(Dpf)

Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ

Pagina 42 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Kg St

__ __

AB=BCmiddot Gv

Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este

prezentata in figura IV2

__ __

AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare

__ __

AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare

__ __

X=035 AB=44 BC=03

__ __

X=038 AB=42 BC=028

__ __

X=03 AB=47 BC=032

__ __

X=02 AB=51 BC=034

__ __

X=01 AB=49 BC=033

__ ___

X=05 AB=27 BC=018

__ ___

X=001 AB=17 BC=018

Din figura N2 se obtine

NTR=5

Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare

Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de

Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru

vapori

Π dsup2 stut

Gv=wmiddotA=w

Pagina 31 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4

46v

d=

πw

1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms

400696

d= =0066m=66mm

31420

Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms

2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms

Gv=LxD=234700007=0001642kmols

(GmMc) 0001642243

Gv= = =0000047msup3s

φ 84745

d=00044m=44mm

Standardizarea dext=25mm dint=9mm

Se recalculeaza vitezaw=073ms

3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid

F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg

1 ω1 (1-ω1) __

= + ω1=XFMMF

φam φ 1 φ2

φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s

Se alege w=3ms

d=00164m=164mm

Standardizarea dext =25mm dint=16mm

Se recalculeaza viteza w=318ms

4 Stutul de evacuare rapida

V coloana=Vcil+Vsfera

Consideramcoloana plina cu apa

Pagina 32 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute

Volumul de lichid

Debitul de golire=

Timp de golire

Π dsup3 314middot03sup3

V sfera = = =0014msup3

6 6

Vcilindru=Hcilindru πdsup24

Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He

Hc=2H+r =2middot03+015=075m

He=3H+r =3middot03+015=105m

Ht=(5-1)middot03+075+105=3m

Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m

Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3

4

Vcoloana=019+0014=0204msup3

Debitul de golire=0204600=0000341msup3s

Se alege w=3ms

d=0012m=12mm

Standardizare dext=25mm dint=17mm

Se calculeaza viteza w=29ms

6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare

Se alege w=20ms

d=00657m=657mm

Standardizare dext=76mm dint=66mm

Se recalculeaza viteza w=198ms

44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare

Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul

unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza

debitul

Pagina 33 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT

montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA

Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic

astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit

Reglare compozitiei si debitului de reflux

Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza

prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie

de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul

de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand

constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei

distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux

ramanand constant

Reglarea nivelului lichidului din blaz

Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin

intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care

comanda ventilul situat inainte de refierbator

Reglarea concentratiei de blaz

Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in

comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra

echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in

coloana

Pagina 34 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

CAPITOLUL 5

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA

51 Bilantul termic al schimbatorului

G2T2rdquo

G1=W=11534 kmolh

G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm

t1rdquo=40ordmC

G2t2rsquo

G2-debitul fluidului de racire

t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC

Calculul debitului de apa de racire

Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula

prin tevi

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)

Q-fluxul termic w

C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd

Temperatura medie a amestecului este

t1rsquo+t1rdquo 1018+40

tm= = =709ordmC

2 2

Temperatura medie a apei

28+38

tm= =33ordmC

2

Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol

W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs

Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd

G1C1(t1rsquo-t1rdquo)

G2= =1295137kgh=359kgs

C2(t2rdquo-t2rsquo)

Pagina 35 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)

Calculul preliminar al fortei motrice

Dtrsquo-Dtrdquo

Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo

Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo

ln

Dtrdquo

52 Predimensionarea schimbatorului de caldura

Q=KA Dtm

K=coeficientul total de transfer de caldura

A=aria suprafetei de transfer termic

Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta

Q 15033323

A= = =969msup2

K Dtm 500middot31

Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane

A=905 L=4000mm De=99mm

n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm

53 Verificarea ariei de transfer termic

a)Alegerea ecuatiei de transfer termic

Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de

caldura

-pentru fluidul ce circula prin tevi

W1 d φ1 4G1

Re= W1=

η1 3600 φ1 π dsup2m

Re1018ordmC=1186129

Re40ordmC=674144

-pentru fluidul ce circula printre tevi

w2 d φ2 4G2 d

Re= =

η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2

Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606

Pagina 36 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim

turbulent)

Criteriul Reynolds

4G1

Re= Re709ordmC=935752

3600πn d η1

Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32

08 04

Nn=0023RemiddotPr

Cp η

Pr=

λ

Cpam709ordmC=415399Jkggrd

ndash4

ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s

λam709ordmC=06702wmgrd

Pr=259

Nn=5057

Nn λ

α1= =10044wmsup2grd

d

c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi

Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)

06 03 η 014

Nn=Cre Pr

Ηp

-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma

06

C=116 d echin Dn-nsup2dsup2

dechin= =0057

Dn+nmiddotd

C=0209

Pagina 37 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4 G2d

Re= =7511914

3600π(Dsup2-ndsup2)η2

ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots

λh2o33ordmC=066wmgrd

Pr=496 -014

Nn=14336(ηp)

Nn λ2 -014

α2= =24899(ηp)

d

d)Calculul coeficientului total de transfer termic

Se utilizeaza ecuatia VIII9

1

K=

1 δp 1 1

+ +sum +

α1 λp i=1 αci α2

α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd

δ-grosimea peretelui tevii m

λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd

αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam

Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este

r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1

Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua

fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua

fete ale peretelui (tevii) tp1tp2

tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din

egalitatile

tp1 fluxului termic unitar prin cele trei

straturi

Tp2 tm2

Pagina 38 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)

tp1=293+095tp2

-014 -33

k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)

Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari

Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)

Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC

ηp=000118cp

1

K= =57315wmsup2grd

-5 1

+000055+43middot 10 +

10044 6399043

e)Calculul fortei motrice

Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se

recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)

DTmrsquo=FDtm

F-factor de corectie(Flt1)

In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)

t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo

P= =0156 R= =618

t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo

-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie

F=095

Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC

f)Determinarea suprafetei de transfer termic

Q

A= = 89msup2

KmiddotDtrsquom

Amc=89msup2ltAdisp=969msup2

Schimbatorul are o rezerva de 88

Calculul mecanic sumar si hidrodinamic

a)Calculul mecanic sumar

Pagina 39 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Dimensionarea stuturilor

G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv

d=

πw

G1trdquo1(2)

G2t2rdquo

(1)Stut de intrare amestec

G1=w=210841kgh=05856kgs

1 ω1 ω2

= +

φam φ1 φ2

1 0025 0974

La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3

φam 71693 95935

La 40ordmC φam=98754kgmsup3

05856

G1= =0000614msup3s(1018ordmC)

95225

05856

G1= =0000592msup3s(40ordmC)

98754

W=3ms

4middot0000614

d1= = 0016m

314middot3

Standardizare dext=25mm dint=16mm

Viteza recalculata w=305ms

(2)Stut de iesire amestec

d2= 4middot0000592

Pagina 40 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

314middot3 =00158m

Standardizare dext=25mm dint =16mm

Viteza recalculata w=294ms

(3) Stut de intrare apa

G2= 1295137kgh=359kgs

359

G2= =0003604msup3s (28ordmC)

99607

359

G2= =000361msup3s(38ordmC)

99419

d3= 4middot0003604 =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=301ms

Stut de iesire apa

4middot000361

D4= =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=302ms

Stut de aerisire

dext=32mm dint=25mm

Greutatea schimbatorului in functionare

Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace

Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi

Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg

4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3

Pagina 41 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Vcapace= = = = 001413msup3

3 6 6

Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg

πdsup2 intmiddotL

Vteava=πRsup2L= =000362msup3

4

Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg

V=Vmanta-Vtevi=01919msup3

Mapa=1413+72596+19191=27863kg

Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori

Mstut=10kg

Mcapace=Vmiddotφotel=911kg

dextmantasup3-dintmantasup3

V=34π =000116msup3

8

Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg

Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3

Mpereti despartitori=3kg

Mtevi =14197kg

V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3

Mplaci tubulare =2862kg

Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3

Mmetal=31259kg

G=mapa+mmetal=59122kg

G=59122middot981=579KN

Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600

B=255C=450K=25L2=625)

Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)

Caderea de presiune prin frecare(Dpf)

Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ

Pagina 42 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4

46v

d=

πw

1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms

400696

d= =0066m=66mm

31420

Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms

2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms

Gv=LxD=234700007=0001642kmols

(GmMc) 0001642243

Gv= = =0000047msup3s

φ 84745

d=00044m=44mm

Standardizarea dext=25mm dint=9mm

Se recalculeaza vitezaw=073ms

3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid

F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg

1 ω1 (1-ω1) __

= + ω1=XFMMF

φam φ 1 φ2

φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s

Se alege w=3ms

d=00164m=164mm

Standardizarea dext =25mm dint=16mm

Se recalculeaza viteza w=318ms

4 Stutul de evacuare rapida

V coloana=Vcil+Vsfera

Consideramcoloana plina cu apa

Pagina 32 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute

Volumul de lichid

Debitul de golire=

Timp de golire

Π dsup3 314middot03sup3

V sfera = = =0014msup3

6 6

Vcilindru=Hcilindru πdsup24

Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He

Hc=2H+r =2middot03+015=075m

He=3H+r =3middot03+015=105m

Ht=(5-1)middot03+075+105=3m

Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m

Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3

4

Vcoloana=019+0014=0204msup3

Debitul de golire=0204600=0000341msup3s

Se alege w=3ms

d=0012m=12mm

Standardizare dext=25mm dint=17mm

Se calculeaza viteza w=29ms

6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare

Se alege w=20ms

d=00657m=657mm

Standardizare dext=76mm dint=66mm

Se recalculeaza viteza w=198ms

44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare

Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul

unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza

debitul

Pagina 33 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT

montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA

Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic

astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit

Reglare compozitiei si debitului de reflux

Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza

prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie

de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul

de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand

constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei

distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux

ramanand constant

Reglarea nivelului lichidului din blaz

Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin

intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care

comanda ventilul situat inainte de refierbator

Reglarea concentratiei de blaz

Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in

comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra

echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in

coloana

Pagina 34 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

CAPITOLUL 5

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA

51 Bilantul termic al schimbatorului

G2T2rdquo

G1=W=11534 kmolh

G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm

t1rdquo=40ordmC

G2t2rsquo

G2-debitul fluidului de racire

t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC

Calculul debitului de apa de racire

Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula

prin tevi

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)

Q-fluxul termic w

C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd

Temperatura medie a amestecului este

t1rsquo+t1rdquo 1018+40

tm= = =709ordmC

2 2

Temperatura medie a apei

28+38

tm= =33ordmC

2

Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol

W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs

Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd

G1C1(t1rsquo-t1rdquo)

G2= =1295137kgh=359kgs

C2(t2rdquo-t2rsquo)

Pagina 35 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)

Calculul preliminar al fortei motrice

Dtrsquo-Dtrdquo

Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo

Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo

ln

Dtrdquo

52 Predimensionarea schimbatorului de caldura

Q=KA Dtm

K=coeficientul total de transfer de caldura

A=aria suprafetei de transfer termic

Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta

Q 15033323

A= = =969msup2

K Dtm 500middot31

Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane

A=905 L=4000mm De=99mm

n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm

53 Verificarea ariei de transfer termic

a)Alegerea ecuatiei de transfer termic

Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de

caldura

-pentru fluidul ce circula prin tevi

W1 d φ1 4G1

Re= W1=

η1 3600 φ1 π dsup2m

Re1018ordmC=1186129

Re40ordmC=674144

-pentru fluidul ce circula printre tevi

w2 d φ2 4G2 d

Re= =

η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2

Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606

Pagina 36 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim

turbulent)

Criteriul Reynolds

4G1

Re= Re709ordmC=935752

3600πn d η1

Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32

08 04

Nn=0023RemiddotPr

Cp η

Pr=

λ

Cpam709ordmC=415399Jkggrd

ndash4

ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s

λam709ordmC=06702wmgrd

Pr=259

Nn=5057

Nn λ

α1= =10044wmsup2grd

d

c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi

Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)

06 03 η 014

Nn=Cre Pr

Ηp

-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma

06

C=116 d echin Dn-nsup2dsup2

dechin= =0057

Dn+nmiddotd

C=0209

Pagina 37 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4 G2d

Re= =7511914

3600π(Dsup2-ndsup2)η2

ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots

λh2o33ordmC=066wmgrd

Pr=496 -014

Nn=14336(ηp)

Nn λ2 -014

α2= =24899(ηp)

d

d)Calculul coeficientului total de transfer termic

Se utilizeaza ecuatia VIII9

1

K=

1 δp 1 1

+ +sum +

α1 λp i=1 αci α2

α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd

δ-grosimea peretelui tevii m

λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd

αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam

Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este

r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1

Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua

fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua

fete ale peretelui (tevii) tp1tp2

tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din

egalitatile

tp1 fluxului termic unitar prin cele trei

straturi

Tp2 tm2

Pagina 38 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)

tp1=293+095tp2

-014 -33

k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)

Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari

Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)

Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC

ηp=000118cp

1

K= =57315wmsup2grd

-5 1

+000055+43middot 10 +

10044 6399043

e)Calculul fortei motrice

Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se

recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)

DTmrsquo=FDtm

F-factor de corectie(Flt1)

In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)

t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo

P= =0156 R= =618

t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo

-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie

F=095

Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC

f)Determinarea suprafetei de transfer termic

Q

A= = 89msup2

KmiddotDtrsquom

Amc=89msup2ltAdisp=969msup2

Schimbatorul are o rezerva de 88

Calculul mecanic sumar si hidrodinamic

a)Calculul mecanic sumar

Pagina 39 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Dimensionarea stuturilor

G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv

d=

πw

G1trdquo1(2)

G2t2rdquo

(1)Stut de intrare amestec

G1=w=210841kgh=05856kgs

1 ω1 ω2

= +

φam φ1 φ2

1 0025 0974

La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3

φam 71693 95935

La 40ordmC φam=98754kgmsup3

05856

G1= =0000614msup3s(1018ordmC)

95225

05856

G1= =0000592msup3s(40ordmC)

98754

W=3ms

4middot0000614

d1= = 0016m

314middot3

Standardizare dext=25mm dint=16mm

Viteza recalculata w=305ms

(2)Stut de iesire amestec

d2= 4middot0000592

Pagina 40 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

314middot3 =00158m

Standardizare dext=25mm dint =16mm

Viteza recalculata w=294ms

(3) Stut de intrare apa

G2= 1295137kgh=359kgs

359

G2= =0003604msup3s (28ordmC)

99607

359

G2= =000361msup3s(38ordmC)

99419

d3= 4middot0003604 =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=301ms

Stut de iesire apa

4middot000361

D4= =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=302ms

Stut de aerisire

dext=32mm dint=25mm

Greutatea schimbatorului in functionare

Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace

Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi

Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg

4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3

Pagina 41 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Vcapace= = = = 001413msup3

3 6 6

Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg

πdsup2 intmiddotL

Vteava=πRsup2L= =000362msup3

4

Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg

V=Vmanta-Vtevi=01919msup3

Mapa=1413+72596+19191=27863kg

Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori

Mstut=10kg

Mcapace=Vmiddotφotel=911kg

dextmantasup3-dintmantasup3

V=34π =000116msup3

8

Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg

Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3

Mpereti despartitori=3kg

Mtevi =14197kg

V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3

Mplaci tubulare =2862kg

Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3

Mmetal=31259kg

G=mapa+mmetal=59122kg

G=59122middot981=579KN

Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600

B=255C=450K=25L2=625)

Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)

Caderea de presiune prin frecare(Dpf)

Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ

Pagina 42 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute

Volumul de lichid

Debitul de golire=

Timp de golire

Π dsup3 314middot03sup3

V sfera = = =0014msup3

6 6

Vcilindru=Hcilindru πdsup24

Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He

Hc=2H+r =2middot03+015=075m

He=3H+r =3middot03+015=105m

Ht=(5-1)middot03+075+105=3m

Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m

Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3

4

Vcoloana=019+0014=0204msup3

Debitul de golire=0204600=0000341msup3s

Se alege w=3ms

d=0012m=12mm

Standardizare dext=25mm dint=17mm

Se calculeaza viteza w=29ms

6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare

Se alege w=20ms

d=00657m=657mm

Standardizare dext=76mm dint=66mm

Se recalculeaza viteza w=198ms

44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare

Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul

unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza

debitul

Pagina 33 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT

montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA

Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic

astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit

Reglare compozitiei si debitului de reflux

Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza

prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie

de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul

de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand

constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei

distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux

ramanand constant

Reglarea nivelului lichidului din blaz

Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin

intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care

comanda ventilul situat inainte de refierbator

Reglarea concentratiei de blaz

Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in

comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra

echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in

coloana

Pagina 34 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

CAPITOLUL 5

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA

51 Bilantul termic al schimbatorului

G2T2rdquo

G1=W=11534 kmolh

G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm

t1rdquo=40ordmC

G2t2rsquo

G2-debitul fluidului de racire

t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC

Calculul debitului de apa de racire

Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula

prin tevi

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)

Q-fluxul termic w

C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd

Temperatura medie a amestecului este

t1rsquo+t1rdquo 1018+40

tm= = =709ordmC

2 2

Temperatura medie a apei

28+38

tm= =33ordmC

2

Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol

W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs

Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd

G1C1(t1rsquo-t1rdquo)

G2= =1295137kgh=359kgs

C2(t2rdquo-t2rsquo)

Pagina 35 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)

Calculul preliminar al fortei motrice

Dtrsquo-Dtrdquo

Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo

Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo

ln

Dtrdquo

52 Predimensionarea schimbatorului de caldura

Q=KA Dtm

K=coeficientul total de transfer de caldura

A=aria suprafetei de transfer termic

Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta

Q 15033323

A= = =969msup2

K Dtm 500middot31

Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane

A=905 L=4000mm De=99mm

n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm

53 Verificarea ariei de transfer termic

a)Alegerea ecuatiei de transfer termic

Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de

caldura

-pentru fluidul ce circula prin tevi

W1 d φ1 4G1

Re= W1=

η1 3600 φ1 π dsup2m

Re1018ordmC=1186129

Re40ordmC=674144

-pentru fluidul ce circula printre tevi

w2 d φ2 4G2 d

Re= =

η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2

Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606

Pagina 36 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim

turbulent)

Criteriul Reynolds

4G1

Re= Re709ordmC=935752

3600πn d η1

Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32

08 04

Nn=0023RemiddotPr

Cp η

Pr=

λ

Cpam709ordmC=415399Jkggrd

ndash4

ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s

λam709ordmC=06702wmgrd

Pr=259

Nn=5057

Nn λ

α1= =10044wmsup2grd

d

c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi

Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)

06 03 η 014

Nn=Cre Pr

Ηp

-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma

06

C=116 d echin Dn-nsup2dsup2

dechin= =0057

Dn+nmiddotd

C=0209

Pagina 37 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4 G2d

Re= =7511914

3600π(Dsup2-ndsup2)η2

ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots

λh2o33ordmC=066wmgrd

Pr=496 -014

Nn=14336(ηp)

Nn λ2 -014

α2= =24899(ηp)

d

d)Calculul coeficientului total de transfer termic

Se utilizeaza ecuatia VIII9

1

K=

1 δp 1 1

+ +sum +

α1 λp i=1 αci α2

α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd

δ-grosimea peretelui tevii m

λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd

αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam

Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este

r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1

Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua

fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua

fete ale peretelui (tevii) tp1tp2

tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din

egalitatile

tp1 fluxului termic unitar prin cele trei

straturi

Tp2 tm2

Pagina 38 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)

tp1=293+095tp2

-014 -33

k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)

Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari

Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)

Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC

ηp=000118cp

1

K= =57315wmsup2grd

-5 1

+000055+43middot 10 +

10044 6399043

e)Calculul fortei motrice

Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se

recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)

DTmrsquo=FDtm

F-factor de corectie(Flt1)

In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)

t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo

P= =0156 R= =618

t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo

-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie

F=095

Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC

f)Determinarea suprafetei de transfer termic

Q

A= = 89msup2

KmiddotDtrsquom

Amc=89msup2ltAdisp=969msup2

Schimbatorul are o rezerva de 88

Calculul mecanic sumar si hidrodinamic

a)Calculul mecanic sumar

Pagina 39 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Dimensionarea stuturilor

G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv

d=

πw

G1trdquo1(2)

G2t2rdquo

(1)Stut de intrare amestec

G1=w=210841kgh=05856kgs

1 ω1 ω2

= +

φam φ1 φ2

1 0025 0974

La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3

φam 71693 95935

La 40ordmC φam=98754kgmsup3

05856

G1= =0000614msup3s(1018ordmC)

95225

05856

G1= =0000592msup3s(40ordmC)

98754

W=3ms

4middot0000614

d1= = 0016m

314middot3

Standardizare dext=25mm dint=16mm

Viteza recalculata w=305ms

(2)Stut de iesire amestec

d2= 4middot0000592

Pagina 40 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

314middot3 =00158m

Standardizare dext=25mm dint =16mm

Viteza recalculata w=294ms

(3) Stut de intrare apa

G2= 1295137kgh=359kgs

359

G2= =0003604msup3s (28ordmC)

99607

359

G2= =000361msup3s(38ordmC)

99419

d3= 4middot0003604 =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=301ms

Stut de iesire apa

4middot000361

D4= =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=302ms

Stut de aerisire

dext=32mm dint=25mm

Greutatea schimbatorului in functionare

Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace

Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi

Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg

4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3

Pagina 41 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Vcapace= = = = 001413msup3

3 6 6

Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg

πdsup2 intmiddotL

Vteava=πRsup2L= =000362msup3

4

Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg

V=Vmanta-Vtevi=01919msup3

Mapa=1413+72596+19191=27863kg

Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori

Mstut=10kg

Mcapace=Vmiddotφotel=911kg

dextmantasup3-dintmantasup3

V=34π =000116msup3

8

Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg

Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3

Mpereti despartitori=3kg

Mtevi =14197kg

V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3

Mplaci tubulare =2862kg

Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3

Mmetal=31259kg

G=mapa+mmetal=59122kg

G=59122middot981=579KN

Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600

B=255C=450K=25L2=625)

Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)

Caderea de presiune prin frecare(Dpf)

Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ

Pagina 42 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT

montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA

Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic

astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit

Reglare compozitiei si debitului de reflux

Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza

prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie

de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul

de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand

constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei

distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux

ramanand constant

Reglarea nivelului lichidului din blaz

Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin

intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care

comanda ventilul situat inainte de refierbator

Reglarea concentratiei de blaz

Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in

comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra

echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in

coloana

Pagina 34 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

CAPITOLUL 5

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA

51 Bilantul termic al schimbatorului

G2T2rdquo

G1=W=11534 kmolh

G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm

t1rdquo=40ordmC

G2t2rsquo

G2-debitul fluidului de racire

t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC

Calculul debitului de apa de racire

Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula

prin tevi

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)

Q-fluxul termic w

C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd

Temperatura medie a amestecului este

t1rsquo+t1rdquo 1018+40

tm= = =709ordmC

2 2

Temperatura medie a apei

28+38

tm= =33ordmC

2

Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol

W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs

Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd

G1C1(t1rsquo-t1rdquo)

G2= =1295137kgh=359kgs

C2(t2rdquo-t2rsquo)

Pagina 35 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)

Calculul preliminar al fortei motrice

Dtrsquo-Dtrdquo

Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo

Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo

ln

Dtrdquo

52 Predimensionarea schimbatorului de caldura

Q=KA Dtm

K=coeficientul total de transfer de caldura

A=aria suprafetei de transfer termic

Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta

Q 15033323

A= = =969msup2

K Dtm 500middot31

Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane

A=905 L=4000mm De=99mm

n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm

53 Verificarea ariei de transfer termic

a)Alegerea ecuatiei de transfer termic

Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de

caldura

-pentru fluidul ce circula prin tevi

W1 d φ1 4G1

Re= W1=

η1 3600 φ1 π dsup2m

Re1018ordmC=1186129

Re40ordmC=674144

-pentru fluidul ce circula printre tevi

w2 d φ2 4G2 d

Re= =

η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2

Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606

Pagina 36 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim

turbulent)

Criteriul Reynolds

4G1

Re= Re709ordmC=935752

3600πn d η1

Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32

08 04

Nn=0023RemiddotPr

Cp η

Pr=

λ

Cpam709ordmC=415399Jkggrd

ndash4

ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s

λam709ordmC=06702wmgrd

Pr=259

Nn=5057

Nn λ

α1= =10044wmsup2grd

d

c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi

Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)

06 03 η 014

Nn=Cre Pr

Ηp

-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma

06

C=116 d echin Dn-nsup2dsup2

dechin= =0057

Dn+nmiddotd

C=0209

Pagina 37 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4 G2d

Re= =7511914

3600π(Dsup2-ndsup2)η2

ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots

λh2o33ordmC=066wmgrd

Pr=496 -014

Nn=14336(ηp)

Nn λ2 -014

α2= =24899(ηp)

d

d)Calculul coeficientului total de transfer termic

Se utilizeaza ecuatia VIII9

1

K=

1 δp 1 1

+ +sum +

α1 λp i=1 αci α2

α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd

δ-grosimea peretelui tevii m

λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd

αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam

Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este

r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1

Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua

fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua

fete ale peretelui (tevii) tp1tp2

tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din

egalitatile

tp1 fluxului termic unitar prin cele trei

straturi

Tp2 tm2

Pagina 38 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)

tp1=293+095tp2

-014 -33

k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)

Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari

Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)

Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC

ηp=000118cp

1

K= =57315wmsup2grd

-5 1

+000055+43middot 10 +

10044 6399043

e)Calculul fortei motrice

Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se

recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)

DTmrsquo=FDtm

F-factor de corectie(Flt1)

In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)

t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo

P= =0156 R= =618

t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo

-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie

F=095

Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC

f)Determinarea suprafetei de transfer termic

Q

A= = 89msup2

KmiddotDtrsquom

Amc=89msup2ltAdisp=969msup2

Schimbatorul are o rezerva de 88

Calculul mecanic sumar si hidrodinamic

a)Calculul mecanic sumar

Pagina 39 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Dimensionarea stuturilor

G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv

d=

πw

G1trdquo1(2)

G2t2rdquo

(1)Stut de intrare amestec

G1=w=210841kgh=05856kgs

1 ω1 ω2

= +

φam φ1 φ2

1 0025 0974

La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3

φam 71693 95935

La 40ordmC φam=98754kgmsup3

05856

G1= =0000614msup3s(1018ordmC)

95225

05856

G1= =0000592msup3s(40ordmC)

98754

W=3ms

4middot0000614

d1= = 0016m

314middot3

Standardizare dext=25mm dint=16mm

Viteza recalculata w=305ms

(2)Stut de iesire amestec

d2= 4middot0000592

Pagina 40 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

314middot3 =00158m

Standardizare dext=25mm dint =16mm

Viteza recalculata w=294ms

(3) Stut de intrare apa

G2= 1295137kgh=359kgs

359

G2= =0003604msup3s (28ordmC)

99607

359

G2= =000361msup3s(38ordmC)

99419

d3= 4middot0003604 =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=301ms

Stut de iesire apa

4middot000361

D4= =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=302ms

Stut de aerisire

dext=32mm dint=25mm

Greutatea schimbatorului in functionare

Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace

Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi

Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg

4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3

Pagina 41 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Vcapace= = = = 001413msup3

3 6 6

Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg

πdsup2 intmiddotL

Vteava=πRsup2L= =000362msup3

4

Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg

V=Vmanta-Vtevi=01919msup3

Mapa=1413+72596+19191=27863kg

Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori

Mstut=10kg

Mcapace=Vmiddotφotel=911kg

dextmantasup3-dintmantasup3

V=34π =000116msup3

8

Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg

Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3

Mpereti despartitori=3kg

Mtevi =14197kg

V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3

Mplaci tubulare =2862kg

Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3

Mmetal=31259kg

G=mapa+mmetal=59122kg

G=59122middot981=579KN

Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600

B=255C=450K=25L2=625)

Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)

Caderea de presiune prin frecare(Dpf)

Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ

Pagina 42 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

CAPITOLUL 5

DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA

51 Bilantul termic al schimbatorului

G2T2rdquo

G1=W=11534 kmolh

G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm

t1rdquo=40ordmC

G2t2rsquo

G2-debitul fluidului de racire

t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC

Calculul debitului de apa de racire

Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula

prin tevi

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)

Q-fluxul termic w

C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd

Temperatura medie a amestecului este

t1rsquo+t1rdquo 1018+40

tm= = =709ordmC

2 2

Temperatura medie a apei

28+38

tm= =33ordmC

2

Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol

W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs

Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd

G1C1(t1rsquo-t1rdquo)

G2= =1295137kgh=359kgs

C2(t2rdquo-t2rsquo)

Pagina 35 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)

Calculul preliminar al fortei motrice

Dtrsquo-Dtrdquo

Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo

Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo

ln

Dtrdquo

52 Predimensionarea schimbatorului de caldura

Q=KA Dtm

K=coeficientul total de transfer de caldura

A=aria suprafetei de transfer termic

Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta

Q 15033323

A= = =969msup2

K Dtm 500middot31

Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane

A=905 L=4000mm De=99mm

n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm

53 Verificarea ariei de transfer termic

a)Alegerea ecuatiei de transfer termic

Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de

caldura

-pentru fluidul ce circula prin tevi

W1 d φ1 4G1

Re= W1=

η1 3600 φ1 π dsup2m

Re1018ordmC=1186129

Re40ordmC=674144

-pentru fluidul ce circula printre tevi

w2 d φ2 4G2 d

Re= =

η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2

Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606

Pagina 36 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim

turbulent)

Criteriul Reynolds

4G1

Re= Re709ordmC=935752

3600πn d η1

Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32

08 04

Nn=0023RemiddotPr

Cp η

Pr=

λ

Cpam709ordmC=415399Jkggrd

ndash4

ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s

λam709ordmC=06702wmgrd

Pr=259

Nn=5057

Nn λ

α1= =10044wmsup2grd

d

c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi

Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)

06 03 η 014

Nn=Cre Pr

Ηp

-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma

06

C=116 d echin Dn-nsup2dsup2

dechin= =0057

Dn+nmiddotd

C=0209

Pagina 37 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4 G2d

Re= =7511914

3600π(Dsup2-ndsup2)η2

ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots

λh2o33ordmC=066wmgrd

Pr=496 -014

Nn=14336(ηp)

Nn λ2 -014

α2= =24899(ηp)

d

d)Calculul coeficientului total de transfer termic

Se utilizeaza ecuatia VIII9

1

K=

1 δp 1 1

+ +sum +

α1 λp i=1 αci α2

α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd

δ-grosimea peretelui tevii m

λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd

αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam

Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este

r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1

Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua

fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua

fete ale peretelui (tevii) tp1tp2

tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din

egalitatile

tp1 fluxului termic unitar prin cele trei

straturi

Tp2 tm2

Pagina 38 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)

tp1=293+095tp2

-014 -33

k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)

Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari

Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)

Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC

ηp=000118cp

1

K= =57315wmsup2grd

-5 1

+000055+43middot 10 +

10044 6399043

e)Calculul fortei motrice

Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se

recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)

DTmrsquo=FDtm

F-factor de corectie(Flt1)

In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)

t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo

P= =0156 R= =618

t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo

-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie

F=095

Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC

f)Determinarea suprafetei de transfer termic

Q

A= = 89msup2

KmiddotDtrsquom

Amc=89msup2ltAdisp=969msup2

Schimbatorul are o rezerva de 88

Calculul mecanic sumar si hidrodinamic

a)Calculul mecanic sumar

Pagina 39 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Dimensionarea stuturilor

G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv

d=

πw

G1trdquo1(2)

G2t2rdquo

(1)Stut de intrare amestec

G1=w=210841kgh=05856kgs

1 ω1 ω2

= +

φam φ1 φ2

1 0025 0974

La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3

φam 71693 95935

La 40ordmC φam=98754kgmsup3

05856

G1= =0000614msup3s(1018ordmC)

95225

05856

G1= =0000592msup3s(40ordmC)

98754

W=3ms

4middot0000614

d1= = 0016m

314middot3

Standardizare dext=25mm dint=16mm

Viteza recalculata w=305ms

(2)Stut de iesire amestec

d2= 4middot0000592

Pagina 40 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

314middot3 =00158m

Standardizare dext=25mm dint =16mm

Viteza recalculata w=294ms

(3) Stut de intrare apa

G2= 1295137kgh=359kgs

359

G2= =0003604msup3s (28ordmC)

99607

359

G2= =000361msup3s(38ordmC)

99419

d3= 4middot0003604 =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=301ms

Stut de iesire apa

4middot000361

D4= =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=302ms

Stut de aerisire

dext=32mm dint=25mm

Greutatea schimbatorului in functionare

Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace

Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi

Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg

4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3

Pagina 41 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Vcapace= = = = 001413msup3

3 6 6

Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg

πdsup2 intmiddotL

Vteava=πRsup2L= =000362msup3

4

Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg

V=Vmanta-Vtevi=01919msup3

Mapa=1413+72596+19191=27863kg

Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori

Mstut=10kg

Mcapace=Vmiddotφotel=911kg

dextmantasup3-dintmantasup3

V=34π =000116msup3

8

Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg

Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3

Mpereti despartitori=3kg

Mtevi =14197kg

V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3

Mplaci tubulare =2862kg

Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3

Mmetal=31259kg

G=mapa+mmetal=59122kg

G=59122middot981=579KN

Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600

B=255C=450K=25L2=625)

Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)

Caderea de presiune prin frecare(Dpf)

Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ

Pagina 42 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)

Calculul preliminar al fortei motrice

Dtrsquo-Dtrdquo

Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo

Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo

ln

Dtrdquo

52 Predimensionarea schimbatorului de caldura

Q=KA Dtm

K=coeficientul total de transfer de caldura

A=aria suprafetei de transfer termic

Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta

Q 15033323

A= = =969msup2

K Dtm 500middot31

Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane

A=905 L=4000mm De=99mm

n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm

53 Verificarea ariei de transfer termic

a)Alegerea ecuatiei de transfer termic

Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de

caldura

-pentru fluidul ce circula prin tevi

W1 d φ1 4G1

Re= W1=

η1 3600 φ1 π dsup2m

Re1018ordmC=1186129

Re40ordmC=674144

-pentru fluidul ce circula printre tevi

w2 d φ2 4G2 d

Re= =

η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2

Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606

Pagina 36 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim

turbulent)

Criteriul Reynolds

4G1

Re= Re709ordmC=935752

3600πn d η1

Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32

08 04

Nn=0023RemiddotPr

Cp η

Pr=

λ

Cpam709ordmC=415399Jkggrd

ndash4

ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s

λam709ordmC=06702wmgrd

Pr=259

Nn=5057

Nn λ

α1= =10044wmsup2grd

d

c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi

Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)

06 03 η 014

Nn=Cre Pr

Ηp

-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma

06

C=116 d echin Dn-nsup2dsup2

dechin= =0057

Dn+nmiddotd

C=0209

Pagina 37 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4 G2d

Re= =7511914

3600π(Dsup2-ndsup2)η2

ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots

λh2o33ordmC=066wmgrd

Pr=496 -014

Nn=14336(ηp)

Nn λ2 -014

α2= =24899(ηp)

d

d)Calculul coeficientului total de transfer termic

Se utilizeaza ecuatia VIII9

1

K=

1 δp 1 1

+ +sum +

α1 λp i=1 αci α2

α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd

δ-grosimea peretelui tevii m

λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd

αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam

Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este

r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1

Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua

fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua

fete ale peretelui (tevii) tp1tp2

tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din

egalitatile

tp1 fluxului termic unitar prin cele trei

straturi

Tp2 tm2

Pagina 38 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)

tp1=293+095tp2

-014 -33

k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)

Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari

Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)

Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC

ηp=000118cp

1

K= =57315wmsup2grd

-5 1

+000055+43middot 10 +

10044 6399043

e)Calculul fortei motrice

Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se

recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)

DTmrsquo=FDtm

F-factor de corectie(Flt1)

In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)

t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo

P= =0156 R= =618

t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo

-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie

F=095

Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC

f)Determinarea suprafetei de transfer termic

Q

A= = 89msup2

KmiddotDtrsquom

Amc=89msup2ltAdisp=969msup2

Schimbatorul are o rezerva de 88

Calculul mecanic sumar si hidrodinamic

a)Calculul mecanic sumar

Pagina 39 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Dimensionarea stuturilor

G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv

d=

πw

G1trdquo1(2)

G2t2rdquo

(1)Stut de intrare amestec

G1=w=210841kgh=05856kgs

1 ω1 ω2

= +

φam φ1 φ2

1 0025 0974

La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3

φam 71693 95935

La 40ordmC φam=98754kgmsup3

05856

G1= =0000614msup3s(1018ordmC)

95225

05856

G1= =0000592msup3s(40ordmC)

98754

W=3ms

4middot0000614

d1= = 0016m

314middot3

Standardizare dext=25mm dint=16mm

Viteza recalculata w=305ms

(2)Stut de iesire amestec

d2= 4middot0000592

Pagina 40 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

314middot3 =00158m

Standardizare dext=25mm dint =16mm

Viteza recalculata w=294ms

(3) Stut de intrare apa

G2= 1295137kgh=359kgs

359

G2= =0003604msup3s (28ordmC)

99607

359

G2= =000361msup3s(38ordmC)

99419

d3= 4middot0003604 =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=301ms

Stut de iesire apa

4middot000361

D4= =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=302ms

Stut de aerisire

dext=32mm dint=25mm

Greutatea schimbatorului in functionare

Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace

Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi

Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg

4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3

Pagina 41 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Vcapace= = = = 001413msup3

3 6 6

Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg

πdsup2 intmiddotL

Vteava=πRsup2L= =000362msup3

4

Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg

V=Vmanta-Vtevi=01919msup3

Mapa=1413+72596+19191=27863kg

Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori

Mstut=10kg

Mcapace=Vmiddotφotel=911kg

dextmantasup3-dintmantasup3

V=34π =000116msup3

8

Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg

Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3

Mpereti despartitori=3kg

Mtevi =14197kg

V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3

Mplaci tubulare =2862kg

Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3

Mmetal=31259kg

G=mapa+mmetal=59122kg

G=59122middot981=579KN

Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600

B=255C=450K=25L2=625)

Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)

Caderea de presiune prin frecare(Dpf)

Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ

Pagina 42 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim

turbulent)

Criteriul Reynolds

4G1

Re= Re709ordmC=935752

3600πn d η1

Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32

08 04

Nn=0023RemiddotPr

Cp η

Pr=

λ

Cpam709ordmC=415399Jkggrd

ndash4

ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s

λam709ordmC=06702wmgrd

Pr=259

Nn=5057

Nn λ

α1= =10044wmsup2grd

d

c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi

Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)

06 03 η 014

Nn=Cre Pr

Ηp

-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma

06

C=116 d echin Dn-nsup2dsup2

dechin= =0057

Dn+nmiddotd

C=0209

Pagina 37 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4 G2d

Re= =7511914

3600π(Dsup2-ndsup2)η2

ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots

λh2o33ordmC=066wmgrd

Pr=496 -014

Nn=14336(ηp)

Nn λ2 -014

α2= =24899(ηp)

d

d)Calculul coeficientului total de transfer termic

Se utilizeaza ecuatia VIII9

1

K=

1 δp 1 1

+ +sum +

α1 λp i=1 αci α2

α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd

δ-grosimea peretelui tevii m

λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd

αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam

Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este

r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1

Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua

fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua

fete ale peretelui (tevii) tp1tp2

tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din

egalitatile

tp1 fluxului termic unitar prin cele trei

straturi

Tp2 tm2

Pagina 38 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)

tp1=293+095tp2

-014 -33

k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)

Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari

Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)

Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC

ηp=000118cp

1

K= =57315wmsup2grd

-5 1

+000055+43middot 10 +

10044 6399043

e)Calculul fortei motrice

Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se

recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)

DTmrsquo=FDtm

F-factor de corectie(Flt1)

In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)

t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo

P= =0156 R= =618

t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo

-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie

F=095

Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC

f)Determinarea suprafetei de transfer termic

Q

A= = 89msup2

KmiddotDtrsquom

Amc=89msup2ltAdisp=969msup2

Schimbatorul are o rezerva de 88

Calculul mecanic sumar si hidrodinamic

a)Calculul mecanic sumar

Pagina 39 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Dimensionarea stuturilor

G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv

d=

πw

G1trdquo1(2)

G2t2rdquo

(1)Stut de intrare amestec

G1=w=210841kgh=05856kgs

1 ω1 ω2

= +

φam φ1 φ2

1 0025 0974

La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3

φam 71693 95935

La 40ordmC φam=98754kgmsup3

05856

G1= =0000614msup3s(1018ordmC)

95225

05856

G1= =0000592msup3s(40ordmC)

98754

W=3ms

4middot0000614

d1= = 0016m

314middot3

Standardizare dext=25mm dint=16mm

Viteza recalculata w=305ms

(2)Stut de iesire amestec

d2= 4middot0000592

Pagina 40 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

314middot3 =00158m

Standardizare dext=25mm dint =16mm

Viteza recalculata w=294ms

(3) Stut de intrare apa

G2= 1295137kgh=359kgs

359

G2= =0003604msup3s (28ordmC)

99607

359

G2= =000361msup3s(38ordmC)

99419

d3= 4middot0003604 =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=301ms

Stut de iesire apa

4middot000361

D4= =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=302ms

Stut de aerisire

dext=32mm dint=25mm

Greutatea schimbatorului in functionare

Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace

Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi

Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg

4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3

Pagina 41 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Vcapace= = = = 001413msup3

3 6 6

Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg

πdsup2 intmiddotL

Vteava=πRsup2L= =000362msup3

4

Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg

V=Vmanta-Vtevi=01919msup3

Mapa=1413+72596+19191=27863kg

Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori

Mstut=10kg

Mcapace=Vmiddotφotel=911kg

dextmantasup3-dintmantasup3

V=34π =000116msup3

8

Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg

Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3

Mpereti despartitori=3kg

Mtevi =14197kg

V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3

Mplaci tubulare =2862kg

Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3

Mmetal=31259kg

G=mapa+mmetal=59122kg

G=59122middot981=579KN

Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600

B=255C=450K=25L2=625)

Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)

Caderea de presiune prin frecare(Dpf)

Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ

Pagina 42 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

4 G2d

Re= =7511914

3600π(Dsup2-ndsup2)η2

ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots

λh2o33ordmC=066wmgrd

Pr=496 -014

Nn=14336(ηp)

Nn λ2 -014

α2= =24899(ηp)

d

d)Calculul coeficientului total de transfer termic

Se utilizeaza ecuatia VIII9

1

K=

1 δp 1 1

+ +sum +

α1 λp i=1 αci α2

α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd

δ-grosimea peretelui tevii m

λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd

αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam

Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este

r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1

Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua

fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua

fete ale peretelui (tevii) tp1tp2

tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din

egalitatile

tp1 fluxului termic unitar prin cele trei

straturi

Tp2 tm2

Pagina 38 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)

tp1=293+095tp2

-014 -33

k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)

Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari

Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)

Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC

ηp=000118cp

1

K= =57315wmsup2grd

-5 1

+000055+43middot 10 +

10044 6399043

e)Calculul fortei motrice

Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se

recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)

DTmrsquo=FDtm

F-factor de corectie(Flt1)

In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)

t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo

P= =0156 R= =618

t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo

-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie

F=095

Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC

f)Determinarea suprafetei de transfer termic

Q

A= = 89msup2

KmiddotDtrsquom

Amc=89msup2ltAdisp=969msup2

Schimbatorul are o rezerva de 88

Calculul mecanic sumar si hidrodinamic

a)Calculul mecanic sumar

Pagina 39 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Dimensionarea stuturilor

G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv

d=

πw

G1trdquo1(2)

G2t2rdquo

(1)Stut de intrare amestec

G1=w=210841kgh=05856kgs

1 ω1 ω2

= +

φam φ1 φ2

1 0025 0974

La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3

φam 71693 95935

La 40ordmC φam=98754kgmsup3

05856

G1= =0000614msup3s(1018ordmC)

95225

05856

G1= =0000592msup3s(40ordmC)

98754

W=3ms

4middot0000614

d1= = 0016m

314middot3

Standardizare dext=25mm dint=16mm

Viteza recalculata w=305ms

(2)Stut de iesire amestec

d2= 4middot0000592

Pagina 40 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

314middot3 =00158m

Standardizare dext=25mm dint =16mm

Viteza recalculata w=294ms

(3) Stut de intrare apa

G2= 1295137kgh=359kgs

359

G2= =0003604msup3s (28ordmC)

99607

359

G2= =000361msup3s(38ordmC)

99419

d3= 4middot0003604 =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=301ms

Stut de iesire apa

4middot000361

D4= =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=302ms

Stut de aerisire

dext=32mm dint=25mm

Greutatea schimbatorului in functionare

Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace

Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi

Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg

4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3

Pagina 41 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Vcapace= = = = 001413msup3

3 6 6

Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg

πdsup2 intmiddotL

Vteava=πRsup2L= =000362msup3

4

Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg

V=Vmanta-Vtevi=01919msup3

Mapa=1413+72596+19191=27863kg

Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori

Mstut=10kg

Mcapace=Vmiddotφotel=911kg

dextmantasup3-dintmantasup3

V=34π =000116msup3

8

Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg

Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3

Mpereti despartitori=3kg

Mtevi =14197kg

V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3

Mplaci tubulare =2862kg

Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3

Mmetal=31259kg

G=mapa+mmetal=59122kg

G=59122middot981=579KN

Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600

B=255C=450K=25L2=625)

Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)

Caderea de presiune prin frecare(Dpf)

Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ

Pagina 42 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)

tp1=293+095tp2

-014 -33

k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)

Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari

Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)

Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC

ηp=000118cp

1

K= =57315wmsup2grd

-5 1

+000055+43middot 10 +

10044 6399043

e)Calculul fortei motrice

Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se

recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)

DTmrsquo=FDtm

F-factor de corectie(Flt1)

In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)

t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo

P= =0156 R= =618

t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo

-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie

F=095

Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC

f)Determinarea suprafetei de transfer termic

Q

A= = 89msup2

KmiddotDtrsquom

Amc=89msup2ltAdisp=969msup2

Schimbatorul are o rezerva de 88

Calculul mecanic sumar si hidrodinamic

a)Calculul mecanic sumar

Pagina 39 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Dimensionarea stuturilor

G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv

d=

πw

G1trdquo1(2)

G2t2rdquo

(1)Stut de intrare amestec

G1=w=210841kgh=05856kgs

1 ω1 ω2

= +

φam φ1 φ2

1 0025 0974

La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3

φam 71693 95935

La 40ordmC φam=98754kgmsup3

05856

G1= =0000614msup3s(1018ordmC)

95225

05856

G1= =0000592msup3s(40ordmC)

98754

W=3ms

4middot0000614

d1= = 0016m

314middot3

Standardizare dext=25mm dint=16mm

Viteza recalculata w=305ms

(2)Stut de iesire amestec

d2= 4middot0000592

Pagina 40 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

314middot3 =00158m

Standardizare dext=25mm dint =16mm

Viteza recalculata w=294ms

(3) Stut de intrare apa

G2= 1295137kgh=359kgs

359

G2= =0003604msup3s (28ordmC)

99607

359

G2= =000361msup3s(38ordmC)

99419

d3= 4middot0003604 =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=301ms

Stut de iesire apa

4middot000361

D4= =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=302ms

Stut de aerisire

dext=32mm dint=25mm

Greutatea schimbatorului in functionare

Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace

Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi

Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg

4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3

Pagina 41 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Vcapace= = = = 001413msup3

3 6 6

Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg

πdsup2 intmiddotL

Vteava=πRsup2L= =000362msup3

4

Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg

V=Vmanta-Vtevi=01919msup3

Mapa=1413+72596+19191=27863kg

Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori

Mstut=10kg

Mcapace=Vmiddotφotel=911kg

dextmantasup3-dintmantasup3

V=34π =000116msup3

8

Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg

Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3

Mpereti despartitori=3kg

Mtevi =14197kg

V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3

Mplaci tubulare =2862kg

Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3

Mmetal=31259kg

G=mapa+mmetal=59122kg

G=59122middot981=579KN

Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600

B=255C=450K=25L2=625)

Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)

Caderea de presiune prin frecare(Dpf)

Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ

Pagina 42 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Dimensionarea stuturilor

G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv

d=

πw

G1trdquo1(2)

G2t2rdquo

(1)Stut de intrare amestec

G1=w=210841kgh=05856kgs

1 ω1 ω2

= +

φam φ1 φ2

1 0025 0974

La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3

φam 71693 95935

La 40ordmC φam=98754kgmsup3

05856

G1= =0000614msup3s(1018ordmC)

95225

05856

G1= =0000592msup3s(40ordmC)

98754

W=3ms

4middot0000614

d1= = 0016m

314middot3

Standardizare dext=25mm dint=16mm

Viteza recalculata w=305ms

(2)Stut de iesire amestec

d2= 4middot0000592

Pagina 40 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

314middot3 =00158m

Standardizare dext=25mm dint =16mm

Viteza recalculata w=294ms

(3) Stut de intrare apa

G2= 1295137kgh=359kgs

359

G2= =0003604msup3s (28ordmC)

99607

359

G2= =000361msup3s(38ordmC)

99419

d3= 4middot0003604 =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=301ms

Stut de iesire apa

4middot000361

D4= =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=302ms

Stut de aerisire

dext=32mm dint=25mm

Greutatea schimbatorului in functionare

Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace

Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi

Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg

4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3

Pagina 41 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Vcapace= = = = 001413msup3

3 6 6

Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg

πdsup2 intmiddotL

Vteava=πRsup2L= =000362msup3

4

Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg

V=Vmanta-Vtevi=01919msup3

Mapa=1413+72596+19191=27863kg

Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori

Mstut=10kg

Mcapace=Vmiddotφotel=911kg

dextmantasup3-dintmantasup3

V=34π =000116msup3

8

Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg

Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3

Mpereti despartitori=3kg

Mtevi =14197kg

V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3

Mplaci tubulare =2862kg

Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3

Mmetal=31259kg

G=mapa+mmetal=59122kg

G=59122middot981=579KN

Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600

B=255C=450K=25L2=625)

Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)

Caderea de presiune prin frecare(Dpf)

Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ

Pagina 42 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

314middot3 =00158m

Standardizare dext=25mm dint =16mm

Viteza recalculata w=294ms

(3) Stut de intrare apa

G2= 1295137kgh=359kgs

359

G2= =0003604msup3s (28ordmC)

99607

359

G2= =000361msup3s(38ordmC)

99419

d3= 4middot0003604 =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=301ms

Stut de iesire apa

4middot000361

D4= =0039m

314middot3

Standardizare dext=45mm dint=39mm

Viteza recalculata w=302ms

Stut de aerisire

dext=32mm dint=25mm

Greutatea schimbatorului in functionare

Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace

Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi

Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg

4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3

Pagina 41 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Vcapace= = = = 001413msup3

3 6 6

Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg

πdsup2 intmiddotL

Vteava=πRsup2L= =000362msup3

4

Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg

V=Vmanta-Vtevi=01919msup3

Mapa=1413+72596+19191=27863kg

Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori

Mstut=10kg

Mcapace=Vmiddotφotel=911kg

dextmantasup3-dintmantasup3

V=34π =000116msup3

8

Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg

Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3

Mpereti despartitori=3kg

Mtevi =14197kg

V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3

Mplaci tubulare =2862kg

Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3

Mmetal=31259kg

G=mapa+mmetal=59122kg

G=59122middot981=579KN

Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600

B=255C=450K=25L2=625)

Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)

Caderea de presiune prin frecare(Dpf)

Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ

Pagina 42 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Vcapace= = = = 001413msup3

3 6 6

Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg

πdsup2 intmiddotL

Vteava=πRsup2L= =000362msup3

4

Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg

V=Vmanta-Vtevi=01919msup3

Mapa=1413+72596+19191=27863kg

Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori

Mstut=10kg

Mcapace=Vmiddotφotel=911kg

dextmantasup3-dintmantasup3

V=34π =000116msup3

8

Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg

Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3

Mpereti despartitori=3kg

Mtevi =14197kg

V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3

Mplaci tubulare =2862kg

Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3

Mmetal=31259kg

G=mapa+mmetal=59122kg

G=59122middot981=579KN

Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600

B=255C=450K=25L2=625)

Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)

Caderea de presiune prin frecare(Dpf)

Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ

Pagina 42 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

sect1-largire brusca

sect2-ingustare brusca

sect3-largire brusca

sect4-intoarcere la180ordmC

sect5-ingustare brusca

sect6-largire brusca

sumsect=78

4middot4 97462middot0132sup2

Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa

0034 2

φam709ordmC=97462kgmsup3

Rugozitatea relativa

l 02middot10ˉsup3

= =000588

d 0034

w dφ 4 G1

Re= =935752= λ=0039

η 3600πndη1

55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii

Condensator

tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)

38ordmC(apa) Dtm=5935degC

28

La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg

ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg

Gv=00696msup3s=008896kgs

Q=008896middot1315119062=11699299Js

Q=Gh2omiddot41792(38-28)

GH2O=279Kgs=100778Kgh

Pagina 43 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

Q

A=

KmiddotDtm

11699299

A= =657msup2

300middot5935

Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane

A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm

Refierbator

Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur

Dtm=tabur-tw

rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg

ram=0025middot803045428+097middot225482294

ram=2218528116JKg

Q=063084middot2218528116=1399536277Js

Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs

Q 1399536277

A= = =15379msup2

KmiddotDtm 500middot182

Daca K =4000Wmsup2middotgrd

A = 1922msup2

Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane

A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm

Racitorul de distilat (RD)

G2trdquo2

G1trsquo1 G1trdquo1

G2t2rsquo

Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)

G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs

Dtm=28ordmC

tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo

Pagina 44 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

2

925+40

tmam= =6625ordmC

2

28+38

tmapa= =33ordmC

2

Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd

Q=0021339772(925-40)=374598Js

374598

G2= =00896kgs=32268kgh

4179210

Q

A= =044msup2

KDtm

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc

Dl=221mm

Preancalzitorul(PIF)

58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o

F=11786kmolh

Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs

10044ordmC=tf

tmam=10044+582 =7922ordmC

cpam=41303Jkggrd

Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js

-4

Gh2o=4middot10kgs

Q

A=

Pagina 45 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46

Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori

KmiddotDtm

Dtm=3678ordmC

10622569

A= =962msup2

3678middot300

Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane

A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm

Pagina 46 din 46