Расчет основных параметров выпарной установки для концентрирования водного раствора

  • Вид работы:
    Курсовая работа (т)
  • Предмет:
    Физика
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    107,89 Кб
  • Опубликовано:
    2013-03-18
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Расчет основных параметров выпарной установки для концентрирования водного раствора

Задание на работу

Рассчитать основные параметры выпарной установки для концентрирования водного раствора от начальной концентрации до конечной при условиях, определяемых исходными данными.

1. Исходные данные.

Данные по работе выбираются согласно методическому указанию по

номеру зачетной книжки № : .

1) Раствор - K2CO3 ;

) Количество корпусов - 2 ;

) Производительность установки - GH =30000 кг/ч;

) Начальная концентрация раствора - хн = 0,5 %;

5) Конечная концентрация раствора - хк = 30 %;

) Обогрев - насыщенным водяным паром давлением Рг1 = 3,63 МПа;

) Давление в барометрическом конденсаторе Рбк = 0,063 МПа;

) Выпарной аппарат - тип 2, естественная циркуляция;

) Взаимное направление пара и раствора - противоток;

) Отбор экстра пара не производится;

2. Содержание работы: определение поверхности теплопередачи выпарных аппаратов; определение толщины тепловой изоляции; расчёт барометрического конденсатора; расчёт производительности вакуум-насоса.

Оглавление

1. Определение поверхности теплопередачи выпарных аппаратов

2. Расчёт концентраций упариваемого раствора     

3. Определение температур кипения растворов

4. Расчёт полезной разности температур по корпусам     

. Определение тепловых нагрузок

. Выбор конструкционного материала

. Расчёт коэффициентов теплопередачи 

. Распределение полезной разности температур

. Уточненный расчёт поверхности теплопередачи

. Определение толщины тепловой изоляции

. Расчёт барометрического конденсатора

. Определение расхода охлаждающей воды

. Расчёт диаметра барометрического конденсатора

. Расчёт высоты барометрической трубы

. Расчёт производительности вакуум-насоса

. Подбор емкостей исходного и упаренного раствора

Заключение

Библиографический список

1. Определение поверхности теплопередачи выпарных аппаратов

Поверхность теплопередачи каждого корпуса выпарной установки определяют по основному уравнению теплопередачи, м2:

, (1)

где Q - тепловая нагрузка, кВт;

К - коэффициент теплопередачи, Вт/м2∙К;

Δtп - общая полезная разность температур, ºС.

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

Первое приближение при расчете.

Производительность установки по выпариваемой воде определяют из уравнения материального баланса:

, (2)

где Gн - расход упариваемого раствора, кг/с;

xн - начальная концентрация раствора, % (масс.);

xк - конечная концентрация раствора, % (масс.).

Подставляя значения, получим:

2. Расчёт концентраций упариваемого раствора

По практическим данным можно принять, что производительность аппаратов по выпаренной воде в случае схемы противотока подчиняется соотношению:


Тогда производительность аппарата первой ступени определится по формуле

 (3)

Подставляя значения, получим


а второй ступени - по формуле

 (4)

,

Концентрация раствора по корпусам:

Для первого корпуса

 (5)


Для второго корпуса

 (6)

3. Определение температур кипения растворов

Общий перепад давлений в установке равен, МПа:

 (7)

где - давление греющего пара в первом корпусе, МПа;

- давление греющего пара в барометрическом конденсаторе, МПа.


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

 (8)


Давление пара в барометрическом конденсаторе составляет

 (9)


Температуры и энтальпии греющего пара на входе в корпуса, определенные по h,s - диаграмме приведены в таблице 1

Таблица 1 Энтальпия и температура гр. пара на входе в корпуса установки

Параметр

Корпус 1

Корпус 2

Барометр. конденсатор

Давление Pг, МПа

3,63

1,85

0,063

Удельная энтальпия h,кДж/кг

2802

2797

2655

Температура t, ºC

250

208

87


Температура вторичного пара в 1-м корпусе определяется с учетом гидравлической депрессии по формуле:

 (10)

,

а во втором корпусе - по формуле

, (11)


где Δ1'''= Δ2'''=1ºС - гидродинамические депрессии в аппаратах.

Сумма гидродинамических депрессий определяется выражением:

 (12)

ºС

Изменение температуры кипения по высоте кипятильных труб происходит вследствие изменения гидростатического давления столба жидкости. теплопередача барометрический конденсатор выпарный

Площадь поверхности теплопередачи первого корпуса ориентировочно равна, м2:

, (13)

где r1 - удельная теплота парообразования вторичного пара, кДж/кг;

q1 - удельная тепловая нагрузка в первом корпусе., Вт/м2.

Так как корпуса работают в условиях естественной циркуляции раствора, примем q1=50000 Вт/м2.

Аналогично, для второго корпуса установки получим выражение

, (14)

Примем для второго корпуса q2=50000 Вт/м2.

Подставляя значения, получим:

,

,

По ГОСТ 11987-81, учитывая заданное исполнение и тип аппарата выбираем для первого корпуса аппарат с F1=200 м2 с диаметром кипятильных рубок 38 мм и высотой 4000 мм; для второго корпуса - аппарат с F2=200 м2 с диаметром кипятильных трубок 38 мм и высотой 4000 мм. Примем величину паронаполнения ε=0,5 для обоих корпусов. Так как по условию задан режим противотока раствора и пара, плотность раствора K2CO3 в первом корпусе при x=30 % мас., примем равной ρ1=1290 кг/м3, для второго корпуса при x=0,5% мас - ρ2=996 кг/м3.

При определении плотности растворов в корпусах пренебрегаем изменением её с повышением температуры от 35 °С до температуры кипения ввиду малого значения коэффициента объёмного расширения и ориентировочно принятого значения ε.

Давление в среднем слое кипящего раствора Рср первого корпуса определяется по уравнению:

, (15)

для второго - по уравнению

, (16)

где РВП - давление вторичных паров, МПа;

Н - высота кипятильных труб в аппарате, м;

ρ - плотность кипящего раствора, кг/м3;

ε - паронаполнение (объёмная доля пара в кипящем растворе), м33.

Подставляя значения, получим:

,

,

Давлению Pср.1=1,88 МПа соответствует температура кипения t1ср=210 ºС, давлению Pср.2=0,075 МПа соответствует температура кипения t2ср=92 ºС.

Таблица 2 Параметры вторичного пара

Параметр

Корпус 1

Корпус 2

Температура t, ºC

210

92

Давление Pг, МПа

1,87

0,065

Удельная теплота парообразования r, кДж/кг

1900

2277


Гидростатические депрессии в корпусах определяются по формулам:

 (17)

,

 (18)


Температурная депрессия определяется по уравнению

, (19)

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

rВП - теплота парообразования вторичного пара, кДж/кг;

Δ'атм - температурная депрессия при атмосферном давлении.

Подставляя значения, получим:

, (20)

, (21)

Температуры кипения растворов в корпусах определяют зависимостями:

 (22)

 (23)


Результаты расчетов температуры кипения по корпусам приведены в таблице 3

Таблица 3 Депрессии и температура кипения по корпусам

Параметр

Корпус 1

Корпус 2

Температурная депрессия Δ', ºC

8,5

0,5

Гидростатическая депрессия Δ'', ºC

1

4

Гидравлическая депрессия Δ''', ºC

1

1

Температура кипения, ºC

218,5

92,5


Так как по условию задания аппарат имеет естественную циркуляцию растора, расчет дополнительного перегрева не требуется.

4. Расчёт полезной разности температур по корпусам

Полезная разность температур по корпусам определяется по формуле:

 (24)

,

 (25)


Суммарная полезная разность температур по корпусам

, (26)

,

Проверка общей полезной разности температур осуществляется по выражению:

 (27)

5. Определение тепловых нагрузок

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

, (28)

, ( 29)

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

сН, с1, с2 - теплоёмкости растворов соответственно исходного (начальной концентрации), в первом и во втором корпусе, кДж/(кг∙К);1конц, Q2конц, Q3конц - теплота концентрирования по корпусам, кВт;Н - температура кипения исходного раствора в первом корпусе, °С:

Так как по условию установка работает в режиме противотока, то свежий раствор поступает во второй корпус, и его начальная температура рассчитывается по формуле:

 (30)


Для упрощения расчетов можно принять hГ.2=hВП.1.

Начальную теплоемкость раствора на входе во второй корпус (вход в установку) определим по формуле

 (31)

 (32)


Для оценки необходимости учета теплоты концентрирования, проведем расчет вначале в предположении, что Qконц=0 с подстановкой оценочных значений W1 и W2. Подставляя значения, получим:

 , (33)

, (34)

Расчет дает: Q1 = 13055 кВт, Q2 = 9359 кВт.

Оценим величину Qконц:

для первого корпуса

 (35)

для второго корпуса расчет можно не выполнять из-за малой степени изменения концентрации.

Расчет показывает, что для всех корпусов можно пренебречь теплотой концентрирования.

Тогда система уравнений примет вид:

4


Решение системы линейных уравнений дает: W1=4,55 кг/с, W2=3,75 кг/с и D=6,46 кг/с. Отклонения нагрузок по выпаренной воде составляет менее 5%, поэтому пересчитывать концентрации и температуры кипения растворов по корпусам нет необходимости.

Полученные величины сводим в таблицу 4

Таблица 4 Параметры растворов и паров по корпусам

Параметр

Корпус


1

2

Производительность по испаряемой воде w, кг/с

4,5

3,7

Концентрация растворов х, %

0,9

30

Давление греющих паров Рг, Мпа

3,63

1,85

Температура греющих паров tг, °С

250

208

Температурные потери ΣΔ, град

10,5

5,5

Температура кипения раствора tк, °С

218,5

92,5

Полезная разность температур, Δtп, град

31,5

115,5


6. Выбор конструкционного материала

Материал подбирается с учетом стойкости в среде кипящего заданного раствора в интервале заданного изменения концентраций. В этих условиях химически стойкой является сталь марки 12Х18Н10Т. (12 - 0,12% С (углерода); Х18 - 18% Cr (хрома); Н10 - 10% Ni (никеля); Т - до 1,5% Ti (титана)). Сплав применяется в сварных конструкциях, работающих в контакте с азотной кислотой и другими средами окислительного характера; в некоторых органических кислотах средней концентрации, органических растворителях и т.д. Изготавливают емкостное, теплообменное и другое оборудование, коэффициент теплопроводности λСТ = 25,1 Вт/м . К.

7. Расчёт коэффициентов теплопередачи

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

, (36)

где α1, α2 - коэффициенты теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке и от кипящего раствора к стенке соответственно, Вт/(м2∙К);

δ - толщина стенки, м;

λ - коэффициент теплопроводности, Вт/(м∙К).

Примем, что суммарное термическое сопротивление равно термическому сопротивлению стенки δ/λст и накипи δнн. Термическое сопротивление загрязнений со стороны пара не учитываем.

 (37)


Коэффициент теплопередачи от конденсирующегося пара к стенке α1 равен:

, (38)

где r - удельная теплота конденсации, определенная при давлении конденсации, Дж/кг;

ρж1, λж1, μж1 - соответственно плотность (кг/м3), теплопроводность [Вт/(м∙К)], вязкость (Па∙с) конденсата, определенная при средней температуре пленки, определяемой как

, (39)

где ∆t1 - разность температур конденсата пара и стенки, град.

Рисунок 1 Распределение температур в процессе теплопередачи от пара к кипящему раствору через многослойную стенку: 1- пар; 2 - конденсат; 3 - стенка; 4 - накипь; 5 - кипящий раствор

Параметры воды при средней температуре пленки конденсата по корпусам приведены в таблице 5

Таблица 5 Физические свойства конденсата при средней температуре плёнки

Параметр


Корпус


1

2

Теплота конденсации греющего пара r, кДж/кг

1715

1908

Плотность конденсата при средней температуре плёнки ρж, кг/м3

799

855

Теплопроводность конденсата при средней температуре плёнки λж, Вт/(м∙К)

0,605

0,651

Вязкость конденсата при средней температуре плёнки μж, Па∙с

109·10-6

131·10-6


Значения теплофизических констант раствора по корпусам аппарата приведено в таблице 6

Таблица 6 Параметры раствора в кипятильных трубках корпусов

Параметр

Корпус


1

2

Теплопроводность раствора λ, Вт/(м∙К)

0,6

0,68

Плотность раствора ρ, кг/м3

1292

996

Теплоёмкость раствора ср, Дж/(кг∙К)

3625

4200

Вязкость раствора μ, Па∙с

0,4 10-3

0,31 10-3

Поверхностное натяжение σ, Н/м

90·10-3

70·10-3

Теплота парообразования rв, кДж/кг

1864

2277

Плотность пара ρп, кг/м3

9,6

0,46


Расчёт α1 ведут методом последовательных приближений.

В первом приближении примем разность температур Δt1=10 ºС :

,

Для установившегося процесса передачи тепла справедливо уравнение

, (40)

где q - удельная тепловая нагрузка, Вт/м2;

∆tСТ - перепад температур на стенке, град;

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

Отсюда

, (41)

ºС Тогда

ºС, (42)

Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящему раствору для пузырькового кипения в вертикальных кипятильных трубах при условии естесственной циркуляции раствора равен

, (43)

где ρр, ρП, ρ0 - соответственно плотность раствора, пара и пара при абсолютном давлении р = 1 ат., кг/м3;

σ - поверхностное натяжение, Н/м;

μр - вязкость раствора, Па∙с.

Подставив численные значения, получим


Проверим правильность первого приближения по равенству удельных тепловых нагрузок:

, (44)

, (45)


Как видим q1 ǂ q2

Для второго приближения примем Δt1=11,6 С .

Рассчитаем α1 по соотношению

,

Получим:

 ºС,

 ºС,

,

,


Расхождение между тепловыми нагрузками не превышает 3%, на этом расчет заканчиваем.

Значение коэффициента теплопередачи для первого корпуса:

,

Для этого примем разность температур Δt1=37,5 С и найдём

,

ºС,

ºС,

,


Расхождение между тепловыми нагрузками не превышает 3%, на этом расчет заканчиваем.

Определим значение коэффициента теплопередачи для второго корпуса К2

,

8. Распределение полезной разности температур

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

, (46)

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

Подставим численные значения, получим:

для первого корпуса

,

для второго корпуса

,

Проверим общую полезную разностьтемператур установки:

, (47)


Теперь рассчитаем площади поверхности теплопередачи:

, (48)

 (49)


Как видно из результатов расчета, полезные разности температур существенно отличаются от принятых (таблица 7)

Таблица 7 Сравнение полезных разностей температуры в первом приближении и предварительно рассчитанных

Параметр

Корпус


1

2

Распределённые в первом приближении значения Δtп, °С

85,6

61,3

Предварительно рассчитанные значения Δtп, °С

31,5

115,5

9. Уточненный расчёт поверхности теплопередачи

Второе приближение. В связи с тем, что существенное изменение давлений по сравнению с рассчитанным в первом приближении происходит только в первом и втором корпусах, где суммарные температурные потери незначительны, во втором приближении принимаем такие же значения Δ, Δ, Δ’” для каждого корпуса, как в первом приближении. Полученные после перераспределения температур (давлений) параметры растворов и паров по корпусам представлены в таблице 8.

Таблица 8 Параметры растворов и паров по корпусам после перераспределения температур

Параметры

Корпус


1

2

Производительность по испаряемой воде W, кг/с

4,43

3,73

Концентрация растворов х, %

0,9

30

Температура греющего пара в первом корпусе tг1,

250

---

Полезная разность температур Δtп, °С

85,6

61,3

Температура кипения раствора tк, °С

164,4

92,6

Температура вторичного пара tвп, °С

154,9

88,1

Давление вторичного пара Рвп, МПа

0,542

0,0652

Температура греющего пара tг, °С

--

153,9

Энтальпия вторичного пара hвп, кДж/кг

2752

2656


Температура кипения раствора определяется по формуле (в ºС)

, (50)

ºС,

 ºС,

Температура вторичного пара определяется по формуле (в ºС)

, (51)

ºС,

 ºС,

Температура греющего пара определяется по формуле (в ºС)

, (52)

 ºС

Определим тепловые нагрузки по корпусам

кВт,

кВт,

Параметры воды при средней температуре пленки конденсата, определенной по новым значениям температуры греющего пара по корпусам приведены в таблице 9

Средняя температура пленки

 ºС,

 ºС,

Таблица 9 Параметры конденсата греющего пара по корпусам

Параметр


Корпус


1

2

Теплота конденсации греющего пара r, кДж/кг

1785

2060

Плотность конденсата при средней температуре плёнки ρж, кг/м3

816

901

Теплопроводность конденсата при средней температуре плёнки λж, Вт/(м∙К)

0,619

0,679

Вязкость конденсата при средней температуре плёнки μж, Па∙с

116·10-6

167·10-6

В первом приближении примем разность температур Δt=23 C и определим коэффициент теплоотдачи:

,

Перепад температур на стенке определяем по формуле

ºС,

Разность температур составляет

ºС,

Таблица 10 Параметры раствора в кипятильных трубках корпусов

Параметр

Корпус


1

2

Теплопроводность раствора λ, Вт/(м∙К)

0,72

0,66

Плотность раствора ρ, кг/м3

822

979

Теплоёмкость раствора ср, Дж/(кг∙К)

4652

3891

Вязкость раствора μ, Па∙с

1,25 10-4

2,65 10-4

Поверхностное натяжение σ, Н/м

74·10-3

79·10-3

Теплота парообразования rв, кДж/кг

2061

2320

Плотность пара ρп, кг/м3

2,8

0,2


Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящему раствору равен


Проверим правильность первого приближения по равенству удельных тепловых нагрузок:

,

,

Как видим q1 ǂ q2

Для второго приближения примем Δt1=35,7 С .

Рассчитаем α1 по соотношению

,

Получим:

ºС,

 ºС,

,

,

,

Расхождение между тепловыми нагрузками не превышает 3%, на этом расчет заканчиваем.

Значение коэффициента теплопередачи для первого корпуса:

,

Далее расчитаем коэффициент теплопередачи для второго корпуса К2 . Для этого примем разность температур Δt1=20,7 С и найдём

,

,

,

,

,

Расхождение между тепловыми нагрузками не превышает 1%, на этом расчет заканчиваем.

Определим значение коэффициента теплопередачи для второго корпуса К2

,

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

для первого корпуса

 ,

для второго корпуса

 ,

Проверим общую полезную разностьтемператур установки:

 ºС,

Сравнение полезных разностей температур, полученных во втором и первом приближениях, представлено в таблице 11

Таблица 11 Сравнение полезных разностей температур в первом и втором приближениях

Параметр

корпус


1

2

Распределённые в первом приближении значения Δtп, °С

85,6

61,3

Распределённые во втором приближении значения Δtп, °С

84,4

62,5


Отклонения незначительны, расчет полезных разностей температур можно завершить.

Уточним поверхность теплопередачи

,

,

По приложению 4.2. [4] выбираем выпарной аппарат со следующими характеристиками.

Номинальная поверхность теплообмена FН = 100 м2.

Диаметр труб d = 38 x 2 мм.

Высота труб H = 4000 мм.

Диаметр греющей камеры dК = 800 мм.

Диаметр сепаратора dС = 1800 мм.

Диаметр циркуляционной трубы dЦ=600 мм.

Общая высота аппарата HА = 13000 мм.

Масса аппарата MА = 8500 кг.

10. Определение толщины тепловой изоляции

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

, (53)

где αв - коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляционного материала в окружающую среду, Вт/(м2∙К), определяемый по формуле:

, (54)

 

tст2 - температура изоляции со стороны окружающей среды (воздуха); для аппаратов, работающих в закрытом помещении, выбирается в интервале 35 - 45 °С;

tст1 - температура изоляции со стороны аппарата, °С; ввиду незначительного термического сопротивления стенки аппарата по сравнению с термическим сопротивлением слоя изоляции tст1 принимают равной температуре греющего пара tг1;

tв - температура окружающей среды (воздуха), °С;

λи - коэффициент теплопроводности изоляционного материала, Вт/(м∙К). Выберем в качестве материала для тепловой изоляции совелит (85 % магнезии + 15 % асбеста), имеющий коэффициент теплопроводности λи = 0,09 Вт/(м∙К).

,

Толщина тепловой изоляции рассчитывается для корпуса с наибольшими тепловыми потерями, соответствующего наибольшей температуре греющего пара:

, (55)


Для остальных корпусов толщина тепловой изоляции принимается равной толщине рассчитанного корпуса.

11. Расчёт барометрического конденсатора

Для создания вакуума в выпарных установках обычно применяют конденсаторы смешения с барометрической трубой. В качестве охлаждающего агента используют воду, которая подаётся в конденсатор чаще всего при температуре окружающей среды (около 20 °С). Смесь охлаждающей воды и конденсата выливается из конденсатора по барометрической трубе. Для поддержания постоянства вакуума в системе из конденсатора с помощью вакуум-насоса откачивают неконденсирующиеся газы. Необходимо рассчитать расход охлаждающей воды, основные размеры (диаметр и высоту) барометрического конденсатора и барометрической трубы, производительность вакуум насоса.

12. Определение расхода охлаждающей воды

Расход охлаждающей воды Gв определяют из теплового баланса конденсатора:

, (56)

где hбк - энтальпия паров в барометрическом конденсаторе, Дж/кг;

tн - начальная температура охлаждающей воды, °С;

tк - конечная температура смеси воды и конденсата, °С.

Разность температур между паром и жидкостью на выходе из конденсатора должна быть 3 - 5 град. Поэтому конечную температуру воды tк на выходе из конденсатора принимают на 3 - 5 град ниже температуры конденсации паров.

°С , (57)


Начальную температуру воды примем равной tн=20 ºС,

Подставляя значения, получим:

13. Определение диаметра барометрического конденсатора

Диаметр барометрического конденсатора dбк определяют из уравнения расхода:

, (58)

где ρ=0,38 кг/м3 - плотность паров, кг/м3;

vп - скорость паров, м/с.

При остаточном давлении в конденсаторе порядка 104 Па скорость паров принимают 15 - 25 м/с:

,

По типовым конструкциям подбираем конденсатор диаметром, равным расчётному или ближайшему большему. Определяем его основные размеры. Выбираем барометрический конденсатор диаметром dк = 800 мм.

14. Расчёт высоты барометрической трубы

В соответствии с нормалями ОСТ 26716 - 73, внутренний диаметр барометрической трубы dбт равен 300 мм.

Скорость воды в барометрической трубе vв равна:

, (59)

 

Высоту барометрической трубы определяют по уравнению:

, (60)

где В - вакуум в барометрическом конденсаторе, Па;

Σζ- сумма коэффициентов местных сопротивлений;

λ - коэффициент трения в барометрической трубе;

Нбт, dбт - высота и диаметр барометрической трубы, м;

,5 - запас высоты на возможное изменение барометрического давления, м.

, (61)

 (62)


Потери на местных сопротивления учитывают потери на входе в трубу ξвх=0,5 и потери на выходе из трубы в барометрический колодец ξвых=1.

Коэффициент трения λ зависит от режима течения жидкости. Определим режим течения воды в барометрической трубе:

, (63)

,

По числу Рейнольдса для гладких труб коэффициент трения λ=0,013.

Подставляя значения, получим уравнение относительно Нбт:

м

Решение уравнения дает значение Hбт = 4,09 м.

15. Расчёт производительности вакуум-насоса

 

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

, (64)

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

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

Расчет дает:

,

Объёмная производительность вакуум-насоса равна:

, (65)

где R - универсальная газовая постоянная, Дж/(кмоль∙К);возд - молекулярная масса воздуха, кг/кмоль;

tвозд - температура воздуха, °С;

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

Температуру воздуха рассчитывают по уравнению:

, (66)


Давление воздуха равно:

Рвозд = Рбк - Рп, (67)

,

Расчет дает для объемного расхода воздуха значение

,

Зная объёмную производительность Vвозд и остаточное давление Рбк, по ГОСТ 1867 - 57 подбираем вакуум-насос ВНН-3 производительностью 3 м3/мин с мощностью на валу 6,5 кВт

16. Подбор емкостей исходного и упаренного раствора

 

Расчет ёмкости исходного раствора

Производительность по исходному раствору Gн=30000 кг/час ,

Плотность исходного раствора при нормальных условиях ρн=1000 кг/м3

Тогда объём раствора равен

, (68)

,

Примем к установке емкость ГЭЭ-1-1-40-0,6 с номинальным объемом 40 м3

Расчет ёмкости упаренного раствора.

Производительность по упаренному раствору

, (69)


Плотность готового продукта при температуре 95 С равна ρк=1110 кг/м3

Тогда объём раствора равен

,

Примем к установке одну емкость ВЭЭ 1-1-1-0,6 с номинальным объемом 1,0 м3

Заключение

Целью данного курсового проекта являлся расчет выпарной установки непрерывного действия.

Маркировку выбранного оборудования сведем в таблицу 12

Таблица 12 Маркировка выбранного оборудования

Наименование

Марка

1

Насос центробежный

 X45/31Гоу

2

Вакуум-насос

ВНН-3,  производительность 3 м3/мин с мощностью на валу 6,5 кВт

3

Теплообменник

Кожухотрубный, F=100 м2 , трубы из стали 12Х18Н10Т

4

Ёмкость начального раствора

ГЭЭ 1-1-40-0,6

5

Ёмкость упаренного раствора

ВЭЭ 1-1-1-0,6

6

Барометрический конденсатор

Стандартный, НИИХИММАШ D=800 мм


Библиографический список

1.   Алексеев, В.А. и др. Машины и аппараты химических производств. Учебное пособие [текст] / В.А. Алексеев, - Казань: Казанский ГТУ, 2008., 305 с.

2.      Амирханов Р.А., Б.Х. Драганов Теплотехника [Текст] : учебник / Р.А. Амирханов, Б.Х. Драганов. - М.: Энергоатомиздат: 2006., 420 с.

.        Бондарь, В.И. Коррозия и защита материалов. Учебное пособие для студентов металлургических специальностей [текст] / В.И. Бондарь, - Мариуполь: ПГТУ, 2009., 126 с.

4.   Дытнерский, Ю. И. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию [текст] / Ю. И. Дытнерский, - М.: Химия, 1983, 270 с.

5.      Ефремов, А.П. Химическое сопротивление материалов. Учебное пособие [текст] / А.П. Ефремов, - М.: ГУП Издательство «Нефть и газ», РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2004., 210с.

.        Каталог УКРНИИХИММАШа. Выпарные трубчатые аппараты общего назначения для химических производств. М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1985., 21с.

.        Каталог ОАО ДимитровградХИММАШа. Теплообменные аппараты, 2009., 15 с.

.        Косинцев В.И. и др. Основы проектирования химических производств [текст]: учебник для ВУЗов / В.И. Косинцев - М.: ИКЦ «Академкнига», 2005., 332 с.

.        Кордон М.Я., Симакин В.И., Горешник И.Д. Теплотехника [текст]:учебное пособие/ М.Я. Кордон - Пенза 2005.,167 с.

.        Лащинский, А. А. Конструирование сварочных химических аппаратов [текст] / А. А. Лащинский, Л.: Машиностроение, 1981., 382 с.

Похожие работы на - Расчет основных параметров выпарной установки для концентрирования водного раствора

 

Не нашли материал для своей работы?
Поможем написать уникальную работу
Без плагиата!