Всё для Учёбы — студенческий файлообменник
1 монета
doc

Студенческий документ № 076199 из РАХИ

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 6 1 ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ УСТАНОВКИ 7 1.1 Принцип работы двух корпусной выпарной установки 8 2 РАСЧЕТ ОСНОВНОГО АППАРАТА 9 3 РАСЧЁТ И ВЫБОР ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ 21 3.1 Расчёт изоляции 21 3.2 Расчёт барометрического конденсатора 21 3.3 Расчет производительности вакуум-насоса 23 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

25

ВВЕДЕНИЕ

Выпарные аппараты предназначены для концентрирования жидких растворов практически нелетучих веществ путем частичного удаления растворителя испарением при кипении жидкости. В процессе выпаривания растворитель удаляется из всего объема раствора, в то время как при температурах ниже температур кипения испарение происходит только с поверхности жидкости.

Процесс выпаривания - энергоемкий процесс, особенно если теплота испарения. Как например у воды. Поэтому составляющая на энергозатраты при выпаривании может быть весьма существенной составляющей в себестоимости производства того или иного продукта. Одним из наиболее эффективных способов снижения энергопотребления является применение выпарных батарей- многокорпусных выпарных установок.

Веществом, подлежащим концентрированию в водном растворе, является NaNO3.

Применяется как удобрение; в стекольной, металлообрабатывающей промышленности; для получения взрывчатых веществ, ракетного топлива и пиротехнических смесей для придания огню жёлтого цвета. Получается из природных залежей выщелачиванием горячей водой и кристаллизацией; абсорбцией раствором соды окислов азота; обменным разложением кальциевой или аммиачной селитры с сульфатом, хлоридом или карбонатом натрия.

1 ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ УСТАНОВКИ

В химической и смежной с ней отраслях промышленности жидкие смеси, концентрирование которых осуществляется выпариванием, отличаются большим разнообразием как физических параметров (вязкость, плотность, температуря кипения, величина критического теплового потока и др.), так и других характеристик (кристаллизующиеся, пенящиеся, нетермостойкие растворы и др.). Свойства смесей определяют основные требования к условиям проведения процесса (вакуум-выпаривание, прямо- и противоточные, одно- и многокорпусные выпарные установки), а также к конструкциям выпарных аппаратов.

Такое разнообразие требований вызывает определенные сложности при правильном выборе схемы выпарной установки, типа аппарата, числа ступеней к многокорпусной выпарной установке. В общем случае такой выбор является задачей оптимального поиска и выполняется технико-экономическим сравнением различных вариантов с использованием ЭВМ.

Ниже приведен типовой расчет трех корпусной установки, состоящей из выпарных аппаратов с принудительной циркуляцией.

1.1 Принцип работы трех корпусной выпарной установки

Исходный разбавленный раствор из промежуточной емкости центробежным насосом подается в теплообменник, где прогревается до температуры, близкой к температуре кипения, а затем - в первый корпус выпарной установки. Предварительный подогрев раствора повышает интенсивность кипения в выпарном аппарате.

Первый корпус обогревается свежим водяным паром. Вторичный пар, образующийся при концентрировании раствора в первом корпусе, направляется в качестве греющего во второй корпус. Сюда же поступает частично сконцентрированный раствор из 1-го корпуса.

Самопроизвольный переток раствора и вторичного пара в следующие корпуса возможен благодаря общему перепаду давлений, возникающему в результате создания вакуума конденсацией вторичного пара последнего корпуса в барометрическом конденсаторе смешения, где заданное давление поддерживается подачей охлаждающей воды и отсосом неконденсирующихся газов вакуум-насосом. Смесь охлаждающейся воды и конденсата выводится из конденсатора при помощи барометрической трубы с гидрозатвором. Образующийся во втором корпусе концентрированный раствор центробежным насосом подается в промежуточную емкость упаренного раствора.

Конденсат греющих паров из выпарных аппаратов выводится с помощью конденсатоотводчиков.

2 РАСЧЕТ ОСНОВНОГО АППАРАТА

Поверхность теплопередачи каждого корпуса выпарной установки определяется по основному уравнению теплопередачи:

F = Q/(K?tп) (2.1)

где Q - тепловая нагрузка, кВт;

K - коэффициент теплопередачи, Вт/(м2K);

?tп - полезная разность температур, град.

Для определения тепловых нагрузок Q, коэффициентов теплопередачи К и полезных разностей температур ?tп необходимо знать распределение упариваемой воды, концентраций растворов и их температур кипения по корпусам. Эти величины находятся методом последовательных приближений.

Производительность установки по выпариваемой воде определяется из уравнения материального баланса:

W = Gн(1 - xн/xк) (2.2)

где Gн - производительность установки по исходному раствору, кг/с;

xн, xк - массовые концентрации вещества в исходном и упаренном растворе соответственно, %.

W = 11,667(1 - 2/42) = 11,111 кг/с

Распределение концентраций раствора по корпусам установки зависит от соотношения нагрузок по выпариваемой воде в каждом аппарате. В первом приближении на основании практических данных принимают, что производительность по выпариваемой воде распределяется между корпусами в соотношении:

w1: w2:w3 = 1,0: 1,1

Тогда, w1 = 1,0W/(1,0 + 1,1+1,2) = 1,011,111/2,1 = 5,291 кг/с;

w2 = 1,1W/(1,0 + 1,1+1,2) = 1,111,111/2,1 = 5,82 кг/с;

Далее рассчитываются концентрации растворов в корпусах:

x1 = Gнxн/(Gн - w1) = 11,6670,05/(11,667 - 5,291) = 0,0366, или 3,66%;

x2 = Gнxн/(Gн - w1 - w2) =11,6670,05/(11,667 - 5,291 - 5,82) = 0,42 или 42%.

Концентрация раствора в последнем корпусе x2 соответствует заданной концентрации упаренного раствора xк.

Общий перепад давлений в установке равен:

?Pоб = Pг1 - Pбк (2.3)

где Pг1 - давление греющего пара, МПа;

Pбк - абсолютное давление в барометрическом конденсаторе, МПа.

?Pоб =0,142-0,0142=0,1278 МПа.

В первом приближении общий перепад давлений распределяют между корпусами поровну. Тогда давления греющих паров в корпусах (в МПа) равны:

Pг1 =0,142 МПа;

Pг2 = Pг1 - ?Pоб/2 = 0,142 - 0,1278/2 = 0,0781 МПа.

Давление пара в барометрическом конденсаторе:

Pбк = Pг3 - ?Pоб/2 = 0,0781 - 0,1278/2 = 0,0142 МПа,

что соответствует заданному значению Pбк.

По давлениям паров находим их температуры и энтальпии [1]:

P, МПа t, 0C I, кДж/кг

Pг1 = 0,142 tг1 = 210 I1 = 2893

Pг2 = 0,0781 tг2 = 140,6 I2 = 2741

Pбк = 0,0142 tбк = 53,6 Iбк = 2596

При определении температуры кипения растворов в аппаратах исходят из следующих допущений. Распределение концентраций раствора в выпарном аппарате с интенсивной циркуляцией практически соответствует модели идеального перемешивания. Поэтому концентрацию кипящего раствора принимают равной конечной в данном корпусе и, следовательно, температуру кипения раствора определяют при конечной концентрации.

Изменение температуры кипения по высоте кипятильных труб происходит вследствие изменения гидростатического давления столба жидкости.

Температуру кипения раствора в корпусе принимают соответствующей температуре кипения в среднем слое жидкости. Таким образом, температура кипения раствора в корпусе отличается от температуры греющего пара в последующем корпусе на сумму температурных потерь ?? от температурной (?/), гидростатической (?//) и гидродинамической (?///) депрессий (?? = ?/ + ?// ).

Гидродинамическая депрессия обусловлена потерей пара на преодоление гидравлических сопротивлений трубопроводов при переходе из корпуса в корпус. Обычно в расчетах принимают ?/// = 1,0 - 1,5 град на корпус. Примем для каждого корпуса ?/// = 1 град. Тогда температуры вторичных паров в корпусах (в 0C) равны:

tвп1 = tг2 + ?1/// = 140,6 + 1,0 = 141,6;

tвп2 = tбк + ?2/// =53,6+ 1,0 = 54,6 .

Сумма гидродинамических депрессий

??/// = ?1/// + ?2/// = 1 + 1 = 2 0С.

По температурам вторичных паров определим их давление. Они равны соответственно (в МПа):

Pвп1 =0,378; Pвп2 = 0,0154;

Гидростатическая депрессия обусловлена разностью давлений в среднем слое кипящего раствора и на его поверхности. Давление в среднем слое кипящего раствора Рср каждого корпуса определяется по уравнению:

Рср = Pвп + ?gH (1- ?)/2, (2.4)

где Н- высота кипятильных труб в аппарате, м;

? - плотность кипящего раствора, кг/м3;

? - паронаполнение (объемная доля пара в кипящем растворе), м3/м3.

Для выбора значения H необходимо ориентировочно оценить поверхность теплопередачи выпарного аппарата Fор. При кипении водных растворов можно принять удельную тепловую нагрузку аппаратов с естественной циркуляцией q = 20000 - 50000 Вт/м2. Примем q = 40000 Вт/м2. Тогда поверхность теплопередачи первого корпуса ориентировочно равна:

Fор = Q/q = ?1r1/q, (2.5)

где r1 - теплота парообразования вторичного пара, Дж/кг.

Fор = Q/q = ?1r1/q = 5,2912073103 / 40000 = 274 м2.

По ГОСТ 11987 - 81 трубчатые аппараты с естественной циркуляцией и cоосной греющей камерой состоят из кипятильных труб, высотой 4 м при диаметре dн = 38 мм и толщине стенки ?ст = 2 мм. Примем высоту кипятильных труб H = 6 м.

При пузырьковом (ядерном) режиме кипения паронаполнение ? = 0,4 - 0,6.Примем ? = 0,5.

Плотность водных растворов, в том числе NaNO3, при температуре 35 0С и соответствующих концентрациях в корпусах равна:

?1 = 1067 кг/м3, ?2 = 1143 кг/м3 .

При определении плотности растворов в корпусах пренебрегаем изменением ее с повышением температуры от 35 0С до температуры кипения ввиду малого значения коэффициента объемного расширения и ориентировочно принятого значения ?.

Давления в среднем слое кипятильных труб корпусов (в Па) равны:

Р1 ср = 3,78104 + 1067, 9,86(1 - 0,5)/2 = 39,4104;

Р2 ср = 1,54104 + 1143 9,86(1 - 0,5)/2 = 3,56104.

Этим давлениям соответствуют следующие температуры кипения и теплоты испарения растворителя [1]:

P, МПа t, 0C r, кДж/кг

P1ср = 0,394 t1ср =143,8 rвп1 = 2160

P2ср = 0,0356 t2ср =69,3 rвп2 = 2340

Определим гидростатическую депрессию по корпусам (в 0C):

?1// = t1ср - tвп1 =143,8- 141,6 = 2,2;

?2// = t2ср - tвп2 = 69,3 - 54,6=14,7 .

Сумма гидростатических депрессий

??// = ?1// + ?2// = 2,2+14,7=16,9 0C

Температурную депрессию ?/ определим по уравнению

?/ = 1,6210-2?атм/ Т2/ r вп (2.6)

где Т - температура паров в среднем слое кипятильных труб, К;

?атм/ - температурная депрессия при атмосферном давлении.

Находим значение ?/ по корпусам (в 0C):

?/1= 1,6210-2(143,8+ 273)2 1,2 / 2160= 1,56;

?/2= 1,6210-2 (69,3 + 273)26,8/ 2340= 5,516;

Сумма температурных депрессий

??/ = ?1/ + ?2/ =1,156+5,516=7,076

Температуры кипения растворов в корпусах равны (в 0C)

tк = tг + ?/ + ?// (2.7)

В аппаратах с вынесенной зоной кипения с принудительной циркуляцией кипение раствора происходит в трубе вскипания, устанавливаемой над греющей камерой. Кипение в греющих трубках предотвращается за счет гидростатического давления столба жидкости в трубе вскипания. В греющих трубках происходит перегрев жидкости по сравнению с температурой кипения на верхнем уровне раздела фаз. Поэтому температуру кипения раствора в этих аппаратах определяют без учета гидростатических температурных потерь ?//.

tк1 = tг2 + ?/1 +?///1 = 140,6+1,56+1=143,16

tк2 = tг3 + ?/2 +?///2 = 53,6+1=60,12

Перегрев раствора ?tпер может быть найден из внутреннего баланса тепла в каждом корпусе. Уравнение теплового баланса для j-го корпуса записывается в следующем виде:

Gнjcнj(tкj-1 - tкj) + Mcнj?tперj = ?j(Iвп j - cвtкj) (2.8)

где М - производительность циркуляционного насоса (в кг/с),тип которого определяют по каталогу для выпарного аппарата с поверхностью теплопередачи Fор.

Для первого корпуса tкj-1 - это температура раствора, поступающего в аппарат из теплообменника-подогревателя.

В аппаратах с принудительной циркуляцией обычно достигаются скорости раствора ? = 2,0 - 2,5 м/с. Примем ? = 2 м/с. Для этих аппаратов масса циркулирующего раствора равна:

M = ?S?, (2.9)

где S- сечение потока в аппарате (м2), рассчитываемая по формуле:

S = Fор dвн/4H, (2.10)

где dвн - внутренний диаметр труб, м;

Н - принятая высота труб, м.

Таким образом, перегрев раствора в j-м аппарате ?tперj равен:

?tперj = [?j(Iвп j - cвtкj) - Gнj*cнj(tкj-1 - tкj)] / Mcнj. (2.11)

Полезную разность температур (в 0С) в каждом корпусе можно рассчитать по уравнению:

?tп1 = tг1 - tк1 = 210-143,16=66,84;

?tп2 = tг2 - tк2 = 192,07-164,69=80,48;

Анализ этого уравнения показывает, что величина ?tпер / 2 - не что иное как дополнительная температурная потеря. В связи с этим общую полезную разность температур выпарных установок с аппаратами с вынесенной зоной кипения нужно определять по выражению:

??tп = tг1 - tбк -( ??/ + ??/// + ??// ) (2.12)

??tп = 210-53,6-(7,076+16,9+2)=130,420С.

Проверим общую полезную разность температур:

??tп = ?tп1 + ?tп2 = 66,84+80,48+=147,32

Расход греющего пара в 1-й корпус, производительность каждого корпуса по выпаренной воде и тепловые нагрузки по корпусам определим путем совместного решения уравнений тепловых балансов по корпусам и уравнения баланса по воде для всей установки:

Q1 = D(Iг1 - i1) = 1,03 [Gн*cн*(tк1 - tн) + ?1 (Iвп1 - cвtк1) + Q1конц]; (2.13)

Q2 = ?1(Iг2 - i2) = 1,03 [(Gн - ?1) c1(tк2 - tк1) + ?2 (Iвп2 - cв*tк2) + Q2конц]; (2.14)

W = ?1 + ?2 (2.15)

где 1,03 - коэффициент, учитывающий 3% потерь тепла в окружающую среду;

сн,с1- теплоемкости растворов соответственно исходного, в первом и во втором корпусах, кДж/ (кг*К);

сн= 3,91 с1= 3,84

Q1конц, Q2конц, - теплоты концентрирования по корпусам, кВт;

tн - температура кипения исходного раствора при давлении в 1-м корпусе;

tн = tвп1 + ?/н, (2.16)

где ?/н - температурная депрессия для исходного раствора.

tн = 141,6+ 1 = 142,60С.

При решении уравнений (2.13) - (2.15) можно принять:

Iвп1 ? Iг2; Iвп2 ? Iбк.

Получим систему уравнений:

Q1 = D2078= 1,03 [11,6673,91 (143,16-142,6) + ?1 (2741-4,19143,6)];

Q2 = ?11665= 1,03 [(11,667-?1) 3,84 (60,12-143,16)+?2 (2596-4,1960,12)];

W = ?1 + ?2 =11.111

Решение этой системы уравнений дает следующие результаты:

D = 3,09 кг/с; Q1 = 11695.1 кВт; Q2 = 8809.5 кВт;

?1 = 5,291 кг/с; ?2 = 5,82 кг/с;

Таблица 2.1 Результаты расчета

Параметры Корпуса 1 2 Производительность по упаренной воде ?, кг/с. 5,291 5,82 Концентрация растворов х,% 3,66 42 Давление греющих паров Pг,МПа 0,142 0,0781 Температурные потери

??, градус 2 16,9 Температура кипения раствора tк, °С 143,16 60,12 Полезная разность температур ?tп, градус 66,84 80,48 Температура греющих паров tг, °С 210

140,6 Наибольшее отклонение вычисленных нагрузок по испаряемой воде в каждом корпусе от предварительно принятых (?1=5,291 кг/с, ?2=5,82 кг/с) не превышает 3%, нет необходимости заново пересчитывать концентрации, температурные депрессии и температуры кипения растворов.

Коэффициент теплопередачи для первого корпуса определяют по уравнению аддитивности термических сопротивлений:

К1 = 1 / (1/?1 + ??/? + 1/?2) (2.17)

Примем, что суммарное термическое сопротивление равно термическому сопротивлению стенки ?ст/?ст и накипи ?н/?н. Термическое сопротивление загрязнений со стороны пара не учитываем.

Получим:

??/? = 0,002/25,1 + 0,0005/2,42 = 2,8710-4 м2К/Вт.

Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке ?1 равен:

?1 = 2,044v(r1?2ж 1?3ж 1) / (?ж 1Н?t1) (2.18)

где r1 - теплота конденсации греющего пара, Дж/кг;

?ж 1,?ж 1,?ж 1 - соответственно плотность (кг/м3), теплопроводность (Вт/м*К), вязкость (Па*с) конденсата при средней температуре пленки tпл = tг 1 - ?t1/2, где ?t1 - разность температур конденсации пара и стенки, градус 0С.

Расчет ?1 ведут методом последовательных приближений. В первом приближении примем

tпл = 210,36 - 1 = 209,36 градусов 0С.

Тогда ?1 = 2,044v(207310392420,6853)/(0,19310-362) = 8076 Вт/ м2К.

Для установившегося процесса передачи тепла справедливо уравнение

q = ?1?t1 = ?tст / (??/?) = ?2?t2 (2.19)

где q - удельная тепловая нагрузка, Вт/м2;

?tст - перепад температур на стенке, градусов 0С;

?t2 - разность между температурой стенки со стороны раствора и температурой кипения раствора, град.

Отсюда

?tст = ?1?t1??/? = 80762,8710-4 = 1,192 градусов 0С.

Тогда

?t2 = ?tп 1 - ?tст - ?t = 66,84-1,192-2 = 63,648 градусов 0С.

Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящему раствору для пузырькового кипения в вертикальных трубок при условии принудительной циркуляции раствора равен:

?2 =Аq0.6 =780 q0.6 (?11.3?10.5?п10.06/?10,5rв10,6?10,66c10,3?10,3) (2.20)

Подставив численные значения, получим:

?2 =780q0.6 (0,587 1.310950.52,9130.06/0,0780.5 (2145103)0.6 0,5790.6634500.3 (0,0710-3) 0.3 =6976,4

Проверим правильность первого приближения по равенству удельных тепловых нагрузок:

q/ = ?1?t1 = 80762=16153 Вт/м2;

q// = ?2?t2 =6976,463,648 = 4.440105 Вт/м2.

Как видим, q/ ? q//.

Для второго приближения примем ?t1 =4,3

?1 = 80764v2/4= 6791 Вт/ м2К.

Получим:

Для установившегося процесса передачи тепла справедливо уравнение

?tст =6791 43,7910-4 =10,3

?t2 = 66,84-10,3-4=52,54 градусов 0С.

?2 = 14,7 (6791 4) 0,6 =3,192106

Проверим правильность первого приближения по равенству удельных тепловых нагрузок:

q/ = ?1*?t1 = 67914 = 27164 Вт/м2;

q// = ?2?t2 = 6976,452,54= 0,367106 Вт/м2.

Как видим, q/ ? q//

Расхождение между тепловыми нагрузками не превышает 3%, расчет коэффициентов ?1 и ?2 на этом заканчивается.

Находим К1:

К1 = 1/(1/6976,4 + 2,8710-4 + 1/3192) = 1345 Вт/ м2К.

Далее рассчитаем коэффициент теплопередачи для второго корпуса К2.

К2=1 / (1/?1 + ??/? + 1/?2) (2.21)

Расчет ?1 ведут методом последовательных приближений. В первом приближении примем ?t1=2 градус 0С.

?1 = 2,044v(2084 103127420,55923)/(0,21 10-362) = 7984 Вт/ м2К.

?tст = 7984 22,8710-4 = 4,6 градусов 0С;

?t2 =14,6-4,6-2=8 градусов 0С;

?2 =780q0.6 (0,5592 1.312740.50,24910.06/0,090.5 (2307103)0.6 0,5790.6631800.3 (0,2110-3) 0.3 =9,88

q/ = ?1?t1 = 79842 = 15968 Вт/м2;

q// = ?2?t2 = 32868=26288 Вт/м2.

Как видим, q/ ? q//

Расчет ?1 ведут методом последовательных приближений. В первом приближении примем ?t1=1,5 градусов 0С.

?1 = 2,044v(2336103120020,633)/(0,4 10-3333) = 6917,46 Вт/ м2К.

?tст = 4379,46332,8710-4 = 41,47 град;

?t2 =95,85-33-41,47= 21,38 град;

?2 =780q0.6 (0,63 1.312000.50,180.06/0,0760.5(2336*103)0.6 0,5790.6636100.3(0,410-3) 0.3 =10686,18

q/ = ?1?t1 = 4379,3233 = 228276,18 Вт/м2;

q// = ?2?t2 = 10686,1821,3=227615,63 Вт/м2.

Как видим, q/ ? q//

К2 = 1/(1/6917,46 + 2,8710-4 + 1/10686,18) = 1908,39 Вт/ м2К.

Распределение полезной разности температур.

Полезные разности температур в корпусах установки находим из условия равенства их поверхностей теплопередачи:

?tпj = ??tп (Qj/Kj)/?Q/K (2.22)

где ?tпj,Qj,Kj - соответственно полезная разность температур, тепловая нагрузка, коэффициент теплопередачи для j-го корпуса.

Подставив численные значения, получим:

?tп1 =147,32 (11695,1/1345) / (11695,1/1345+ 8809,5/902,72) = 69,46 град 0С,

?tп2 =147,32 (8809,5/902,72) / (11695/1345+ 8809,5/902) = 77,9 град 0С,

Проверим общую полезную разность температур установки:

??tп = ?tп1 + ?tп2 = 69,46+77,9=147,32 градусов 0С.

Теперь рассчитаем поверхность теплопередачи выпарных аппаратов по формуле: F= Q/(K ?tп )

F1 = 11695,1103/ (134569,46) = 125,26 м2,

F2 = 8809,5103 / (902,7277,9) = 125,27 м2,

Найденные значения мало отличаются от ориентировочно определенной ранее поверхности Fор. Поэтому в последующих приближениях нет необходимости вносить коррективы на изменение конструктивных размеров аппаратов (высоты, диаметра и числа труб). Сравнение распределенных из условий равенства поверхностей теплопередачи и предварительно рассчитанных значений полезных разностей температур ?tп представлено ниже:

Таблица 2.2 Сравнение полезных расностей температур

Параметр Корпус 1 2 Распределенные в 1-м приближении значения ?tп, град 66,84 80,58 Предварительно рассчитанные значения ?tп, град 69,4 77,9

Как видно, полезные разности температур, рассчитанные из условия равного перепада давления в корпусах и найденные в 1-м приближении из условия равенства поверхностей теплопередачи в корпусах, существенно не различаются. Поэтому необходимости заново перераспределить температуры (давления) между корпусами установки нет.

3 РАСЧЁТ И ВЫБОР ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

3.1 Расчёт изоляции

Толщенну тепловой изоляции ? находят из равенства удельных тепловых потоков через слой изоляции от поверхности изоляции в окружающую среду:

? в (t ст2- t в)= (?и /?и)(t ст1 - tст2) (3.1)

где ? в =9,3+0,058 t ст2 - коэффициент тепло отдачи от внешней поверхности изоляционного материала в окружающую среду,Вт/м2 К;

t ст2-температура изоляции со стороны окружающей среды, С°;

t ст1 - температура изоляции со стороны аппарата t ст1 = t г1, С°;

t в - температура окружающей среды,С°

?и -коэффициент теплопроводности изоляционного материала Вт/м К.

? в = 9,3 + 0,05840 =11,62 Вт

в качестве материала для тепловой изоляции выберем совелит (85% магнезии = 15% асбеста), имеющий коэффициент теплопроводности ?и =0,09 Вт/м К.

Тогда получим

?и =0,09(210-40)/11,62(40-20)=0,07 м

3.2 Расчёт барометрического конденсатора

Расход охлаждающей воды определяем по формуле:

, (3.2)

где Iбк - энтальпия паров, поступающих в барометрический конденсатор, Дж/кг;

Wк- расход вторичных паров, поступающих из последнего корпуса, кг/с;

tн - начальная температура воды, С;

tк - конечная температура воды, С;

Св - теплоёмкость воды, Дж/кгК.

Диаметр барометрического конденсатора рассчитываем по формуле:

, (3.3)

где ?п - плотность паров, кг/м3;

? - скорость паров, принимаем ? = 25 м/с.

По нормалям подбираем барометрический конденсатор с сегментными полками внутренним диаметром Dбк =1600 мм, и внутренним диаметром барометрической трубы dбт = 300 мм.

Скорость воды в барометрической трубе определяем из соотношения:

Высоту барометрической трубы определяем по уравнению:

, (3.4)

где В - вакуум в барометрическом конденсаторе ;

?? - сумма коэффициентов местных сопротивлений;

? - Коэффициент трения в барометрической трубе;

?в - скорость воды, м/с;

dбт - диаметр барометрической трубы, м;

В =9,8·104 -0,15104 = 9,65·104 Па;

?? = ?вх + ?вых = 0,5 + 1 = 1,5;

Для определения коэффициента трения находим критерий Рейнольдса:

При Re = 1317073 коэффициент трения для шероховатых труб ? = 0,013

3.3 Расчёт производительности вакуум-насоса

Производительность вакуум-насоса Gвозд определяется количеством газа (воздуха), который необходимо удалять из барометрического конденсатора:

кг/с (3,5)

где 2,5 • 10-5 - количество газа, выделяющегося из 1 кг воды;

0,01 - количество газа, подсасываемого в конденсатор через неплотности на 1 кг паров.

61,3910-3 кг/с

Объёмная производительность вакуум-насоса равна:

(3,6)

где R - универсальная газовая постоянная, Дж/(кмоль•К);

Mвозд - молекулярная масса воздуха, кг/кмоль;

tвозд - температура воздуха, °С;

Рвозд - парциальное давление сухого воздуха в барометрическом конденсаторе, Па.

Температуру воздуха рассчитывают по уравнению:

(3,7)

°С Давление воздуха равно:

Рвозд = Рбк - Рп (3,8)

где Рп - давление сухого насыщенного пара (Па) при tвозд.

Рвозд = Рбк - Рп = 0,3059,8104 - 0,049,8104=2,6104 Па

0,203 м3/с = 12,2 м3/мин.

Зная объёмную производительность Vвозд и остаточное давление Рбк, по ГОСТ 1867 - 57 подбираем вакуум-насос ВВН-25 мощностью на валу 48 кВт.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Целью данного курсового проекта являлся расчет выпарной установки непрерывного действия.

Маркировку выбранного оборудования сведем в таблицу 3.

Таблица 3 Маркировка выбранного оборудования

№ Наименование Марка 1 Насос центробежный Х500/25 2 Вакуум-насос ВВН-3 3 Теплообменник 600 ТНВ-8-М1

О/20-6-4 гр.Б 4 Конденсатоотводчик 45ч12нж 5 Ёмкость начального раствора ГЭЭ1-1-63-0,6 6 Ёмкость упаренного раствора ГЭЭ1-1-12,5-0,6 7 Обечайка Х 18Н10Т 8 Барометрический конденсатор КБ-2-600 9 Опора 2-1800-25-125-800

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии [Текст]: учебник / Ю.И. Дыднерский М:. Химия, 1991.-494с.

2. Павлов К.Ф Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии [Текст]: учебник / К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А Носков.- Л.: Химия,1987.-576 с.

3. Справочник химика / Б.Н. Николенский. Т. 1-6.-М.;Л.:химия, 1966.

4. Аппараты выпарные трубчатые вертикальные общего назначения: Каталог.- М.:ЦИНТИхимнефтемаш,1988.-341 с.

5. Юхин Д.П., Инсафуддинов С.З. Методические указания и задания к курсовой по теме: "Расчет многокорпусной выпарной установки" [Текст]: 2011,23 с.

Показать полностью… https://vk.com/doc65949988_163725317
432 Кб, 14 марта 2013 в 9:32 - Россия, Москва, РАХИ, 2013 г., doc
Рекомендуемые документы в приложении