Двухкорпусная выпарная установка - Производство и технологии курсовая работа

Главная

Производство и технологии
Двухкорпусная выпарная установка

Технологический процесс концентрирования жидких растворов нелетучих веществ путем частичного удаления растворителя испарением при кипении жидкости. Описание технологической схемы выпарной установки, расчет основного аппарата и поверхности теплопередачи.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Кузбасский Государственный Технический Университет
Кафедра процессов, машин и аппаратов химических производств
« Двухкорпусная выпарная установка »
1. Описание технологической схемы установки
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 К2СО3. Его основные физико-химические свойства приведены в таблице 1.1:
Теплота растворения при 18°в 400моля воды, ккал/кг-мол
Пошат используют в производстве стекла. Значительное количество пошата употребляют для производства некоторых солей, фармацевтических препаратов, жидкого калийного мыла. Для получения жидкой и твердой двуокиси углерода, при крашение и отбелки тканей, для изготовления печатных красок и т.д. разработан способ кладки бетона в зимнее время с применением раствора пошата. В препаративной химии в качестве водоотталкивающего средства[1]
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.
В приведенном ниже типовом расчете трех корпусной установки, состоящей из выпарных аппаратов с естественной циркуляцией (с соосной камерой) и кипением раствора в трубах, и солеотделением.
Принципиальная схема трех корпусной выпарной установки см. приложение на А1.
Исходный разбавленный раствор из промежуточной емкости Е1 центробежным насосом Н1 подается в теплообменник Т, где прогревается до температуры, близкой к температуре кипения, а затем - в первый корпус выпарной установки АВ1. Предварительный подогрев раствора повышает интенсивность кипения в выпарном аппарате АВ1.
Первый корпус обогревается свежим водяным паром. Вторичный пар, образующийся при концентрировании раствора в первом корпусе, направляется в качестве греющего во второй корпус АВ2. 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 КТ, где заданное давление поддерживается подачей охлаждающей воды и отсосом неконденсирующихся газов вакуум-насосом НВ. Смесь охлаждающейся воды и конденсата выводится из конденсатора при помощи барометрической трубы с гидрозатвором. Образующийся во втором корпусе концентрированный раствор центробежным насосом Н3 подается в промежуточную емкость упаренного раствора Е2.
Конденсат греющих паров из выпарных аппаратов выводится с помощью конденсатоотводчиков КО1-4.
Выбираем конструкционный материал, стойкий в среде кипящего водного раствора К2СО3 в интервале изменения концентраций от 11 до 32%. в этих условиях химически стойкой является сталь марки Х18Н10Т. Скорость коррозии ее не менее 0,1 мм/год, коэффициент теплопроводности л ст = 25,1 Вт/(м * К).
Расчеты конструктивно-технологических параметров аппарата
Определение поверхности теплопередачи выпарных аппаратов
Поверхность теплопередачи каждого корпуса выпарной установки определяется по основному уравнению теплопередачи:
K - коэффициент теплопередачи, Вт/(м 2 * K);
?t п - полезная разность температур , град.
Для определения тепловых нагрузок Q, коэффициентов теплопередачи К и полезных разностей температур ?t п 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:
где G н - производительность установки по исходному раствору, кг/с;
x н , x к - массовые концентрации вещества в исходном и упаренном растворе соответственно, %.
W = 1,11 * (1 - 11/32) = 0,728 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:
? 1 = 1,0W/(1,0 + 1,1) = 1,0 * 1,11/2,1 = 0,346 кг/с;
? 2 = 1,1W/(1,0 + 1,1) = 1,1 * 1,11/2,1 = 0,381 кг/с;
Далее рассчитываются концентрации растворов в корпусах:
x 1 = G н x н /(G н - ? 1 ) = 1,11 * 0,11/(1,11 - 0,346) = 0,16, или 16%;
x 2 = G н x н /(G н - ? 1 - ? 2 ) =1,11 * 0,11/(1,11 - 0,346 - 0,381) = 0,32, или 32%.
Концентрация раствора в последнем корпусе x 2 соответствует заданной концентрации упаренного раствора x к .
Общий перепад давлений в установке равен:
где P г1 - давление греющего пара, МПа;
P бк - абсолютное давление в барометрическом конденсаторе, МПа.
В первом приближении общий перепад давлений распределяют между корпусами поровну. Тогда давления греющих паров в корпусах (в МПа) равны:
P г2 = P г1 - ?P об /2 = 0,9 - 0,0,88/2 = 0,46 МПа.
Давление пара в барометрическом конденсаторе:
P бк = P г2 - ?P об /2 = 0,46 - 0,488/2 = 0,02 МПа,
что соответствует заданному значению P бк .
По давлениям паров находим их температуры и энтальпии [1]:
P г 1 = 0,9 t г 1 = 174,5 I 1 = 2780
P г 2 = 0,46 t г 2 = 147,82 I 2 = 2750
P бк = 0,02 t бк = 59,7 I бк = 2607
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 УД от температурной (Д / ), гидростатической (Д // ) и гидродинамической (Д /// ) депрессий (УД = Д / + Д // + Д /// ).
Гидродинамическая депрессия обусловлена потерей пара на преодоление гидравлических сопротивлений трубопроводов при переходе из корпуса в корпус. Обычно в расчетах принимают Д /// = 1,0 - 1,5 град на корпус. Примем для каждого корпуса Д /// = 1 град. Тогда температуры вторичных паров в корпусах (в 0 C) равны:
t вп1 = t г2 + Д 1 /// = 147,82 + 1,0 = 148,82;
t вп2 = t бк + Д 2 /// =59,7 + 1,0 = 60,7.
УД /// = Д 1 /// + Д 2 /// = 1 + 1 = 2 0 С.
По температурам вторичных паров определим их давление. Они равны соответственно (в МПа): P вп1 =0,47; P вп2 = 0,18; P вп3 = 0,021.
Гидростатическая депрессия обусловлена разностью давлений в среднем слое кипящего раствора и на его поверхности. Давление в среднем слое кипящего раствора Р ср каждого корпуса определяется по уравнению:
где Н- высота кипятильных труб в аппарате, м; с - плотность кипящего раствора, кг/м 3 ; е - паронаполнение (объемная доля пара в кипящем растворе), м 3 /м 3 .
Для выбора значения H необходимо ориентировочно оценить поверхность теплопередачи выпарного аппарата F ор . При кипении водных растворов можно принять удельную тепловую нагрузку аппаратов с естественной циркуляцией q = 20000 - 50000 Вт/м 2 . Примем q = 40000 Вт/м 2 . Тогда поверхность теплопередачи первого корпуса ориентировочно равна:
где r 1 - теплота парообразования вторичного пара, Дж/кг.
F ор = Q/q = щ 1* r 1 /q = 0,346 * 2121,2 * 10 3 / 40000 = 18,4 м 2 .
По ГОСТ 11987 - 81 трубчатые аппараты с естественной циркуляцией и вынесенной греющей камерой состоят из кипятильных труб, высотой 4 и 5 м при диаметре d н = 38 мм и толщине стенки д ст = 2 мм. Примем высоту кипятильных труб H = 4 м.
При пузырьковом (ядерном) режиме кипения паронаполнение е = 0,4 - 0,6.Примем е = 0,5.
Плотность водных растворов, в том числе NaCl [6], при температуре 20 0 С и соответствующих концентрациях в корпусах равна:
с 1 = 1145 кг/м 3 , с 2 = 1323014 кг/м 3 .
При определении плотности растворов в корпусах пренебрегаем изменением ее с повышением температуры от 20 0 С до температуры кипения ввиду малого значения коэффициента объемного расширения и ориентировочно принятого значения е.
Давления в среднем слое кипятильных труб корпусов (в Па) равны:
Р 1 ср . = Р вп 1 + с 1* g * Н * (1- е)/2 = 47,069*10 4 + 1145 * 9,8 * 4 * (1 - 0,5)/2 = 48,2 * 10 4 ;
Р 2 ср . = Р вп 2 + с 2* g * Н * (1- е)/2 =2,1 * 10 4 + 1323,14 * 9,8 * 4 * (1 - 0,5)/2 = 3,4 * 10 4 .
Этим давлениям соответствуют следующие температуры кипения и теплоты испарения растворителя [1]:
P 1ср = 0,0,48 t 1ср =149,6 r вп1 = 2121,32
P 2ср = 0,034 t 2ср =71,38 r вп2 = 2329,6
Определим гидростатическую депрессию по корпусам (в 0 C):
Д 1 // = t 1ср - t вп1 =149,6- 148,8 = 0,8;
Д 2 // = t 2ср - t вп2 = 71,38-60,7=10,68
УД // = Д 1 // + Д 2 // + Д 3 // = 0,8+10,68=11,48.
Температурную депрессию Д / определим по уравнению
Д / = 1,62 * 10 -2 * Д атм / * Т 2 / r вп ,
где Т - температура паров в среднем слое кипятильных труб, К; Д атм / - температурная депрессия при атмосферном давлении.
Находим значение Д / по корпусам (в 0 C):
Д / 1 = 1,62 * 10 -2 * (149,6 + 273) 2 * 1,64 / 2121,32 = 2,24;
Д / 2 = 1,62 * 10 -2 * (71,32 + 273) 2 * 5,04 / 2339,6 = 4,16;
УД / = Д 1 / + Д 2 / + Д 3 / =2,24+4,16=6,4.
Температуры кипения растворов в корпусах равны (в 0 C)
В аппаратах с вынесенной зоной кипения с естественной 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 Д // .
t к1 = t г 2 + Д / 1 +Д /// 1 = 147,82+2,24+0,8+1=151,86
Перегрев раствора t пер может быть найден из внутреннего баланса тепла в каждом корпусе. Уравнение теплового баланса для j-го корпуса записывается в следующем виде:
G н j * c н j * (t к j-1 - t к j ) + M * c н j * t перj = щ j* (I вп j - c в* t кj ),
где М - производительность циркуляционного насоса (в кг/с),тип которого определяют по каталогу [11] для выпарного аппарата с поверхностью теплопередачи F ор .
Для первого корпуса t кj-1 - это температура раствора, поступающего в аппарат из теплообменника-подогревателя.
В аппаратах с естественной циркуляцией обычно достигаются скорости раствора = 0,6 - 0,8 м/с. Примем = 0,7 м/с. Для этих аппаратов масса циркулирующего раствора равна:
где S- сечение потока в аппарате (м 2 ), рассчитываемая по формуле:
где d вн - внутренний диаметр труб, м;
S = 18,3 * 0,034/4 * 4 = 0,039 м 2 .
M = 0,7 * 0,039 * 1109,5 = 30,3 кг/с.
Таким образом, перегрев раствора в j-м аппарате t перj равен:
t перj = [щ j* (I вп j - c в* t кj ) - G нj* c нj* (t кj-1 - t кj )] / M * c нj.
t пер1 = [щ 1* (I вп 1 - c в* t к1 ) - G н1* c н1* (t к исх - t к1 )] / M * c н1 = [0,346 * (2750 - 4,19 * 151,86) -
1,11 * 3,5196 * (103 - 151,86)] / 30,3 * 3,596 = 8,1
t пер 2 = [щ 2* (I вп 2 - c в* t к2 ) - G н2* c н2* (t к1 - t к2 )] / M * c н2 = [0,381 * (2750 - 4,19 * 147,82) - 1,11 * 3,520 * (1151,86 - 75,54)] / 30,3 * 3,520 = 4,3
Полезную разность температур (в 0 С) в каждом корпусе можно рассчитать по уравнению:
t п1 = t г1 - t к1 = 174,5-151,8=22,7;
t п2 = t г2 - t к 1 = 147,82-75,54=72,28;
Анализ этого уравнения показывает, что величина t пер / 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:
УДt п = t г1 - t бк - УД / - УД /// + УД // .
УДt п = 174,5-59,7-(6,4+11,48+2)=94,92 0 С.
Проверим общую полезную разность температур:
УДt п = t п1 + t п2 = 22,7+72,28=94,98 0 С.
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:
Q 1 = D * (I г1 - i 1 ) = 1,03 * [G н * c н * (t к1 - t н ) + 1 * (I вп1 - c в * t к1 ) + Q 1к онц ]; (1)
Q 2 = 1 * (I г2 - i 2 ) = 1,03 * [(G н - 1 ) * c 1 * (t к2 - t к1 ) + 2 * (I вп2 - c в * t к2 ) + Q 2конц ]; (2)
где 1,03 - коэффициент, учитывающий 3% потерь тепла в окружающую среду;
с н ,с 1 ,с 2 - теплоемкости растворов соответственно исходного, в первом и во втором корпусах, кДж/ (кг*К) [6];
Q 1конц , Q 2 конц , Q 3 конц - теплоты концентрирования по корпусам, кВт;
t н - температура кипения исходного раствора при давлении в 1-м корпусе;
где Д / н - температурная депрессия для исходного раствора.
При решении уравнений (1) - (4) можно принять:
I вп1 I г2 ; I вп2 I г3 ; I вп3 I бк .
Q 1 = D * (2780-740) = 1,03 * [1,11*3,5* (151,86-149,8) + щ 1* (270-4,19*151,86)];
Q 2 = щ 1* (272750-622,64) = 1,03 * [(1,11-щ 1 ) * 3,52 * (75,54-15,186)+щ 2* (2607-4,79*75,54)];
Решение этой системы уравнений дает следующие результаты:
D = 0,366 кг/с; Q 1 = 746,64 кВт; Q 2 = 713 кВт;
щ 1 = 0,335 кг/с; щ 2 = 0,392 кг/с.
Результаты расчета сведены в таблицу1.2
Производительность по упаренной воде щ , кг/с.
Температура кипения раствора t к, ° С
Полезная разность температур Дt п, градус
Наибольшее отклонение вычисленных нагрузок по испаряемой воде в каждом корпусе от предварительно принятых (щ1=0,34 кг/с, щ2=0,37 кг/с, щ3=0,4 кг/с) превышает 5% необходимо заново пересчитать концентрации, температурные депрессии и температуры кипения растворов, положив в основу расчета новое, полученное из решения балансовых уравнений, распределение нагрузок по испаряемой воде.
Рассчитаем концентрации растворов в корпусах:
x 1 = G н x н /(G н - ? 1 ) = 1,11 * 0,11/(1,11 - 0,335) = 0,158, или 16%;
x 2 = G н x н /(G н - ? 1 - ? 2 ) = 1,11 * 0,11/(1,11 - 0,335 - 0,393) = 0,319, или 32%.
Коэффициент теплопередачи для первого корпуса определяют по уравнению аддитивности термических сопротивлений:
Примем, что суммарное термическое сопротивление равно термическому сопротивлению стенки д ст /л ст и накипи д н /л н . Термическое сопротивление загрязнений со стороны пара не учитываем. Получим:
Уд/л = 0,002/25,5 + 0,0005/2 = 2,87*10 -4 м 2 * К/Вт.
Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке б 1 равен:
б 1 = 2,04 * 4 v(r 1* с 2 ж 1* л 3 ж 1 ) / (м ж 1* Н * t1),
где r 1 - теплота конденсации греющего пара, Дж/кг;
с ж 1, л ж 1 ,м ж 1 - соответственно плотность (кг/м 3 ), теплопроводность (Вт/м * К), вязкость (Па * с) конденсата при средней температуре пленки t пл = t г 1 - t 1 /2, где t 1 - разность температур конденсации пара и стенки, град.
Расчет б 1 ведут методом последовательных приближений. В первом приближении примем
б 1 = 2,04 * 4 v(2025,2 * 10 3 * 1095 2 * 0,587 3 )/(0,07 * 10 -3 * 4 * 2) = 11101,61 Вт/ м 2 * К.
Для установившегося процесса передачи тепла справедливо уравнение
q = б 1* Дt 1 = Дt ст / (Уд/л) = б 2* Дt 2 ,
где q - удельная тепловая нагрузка, Вт/м 2 ;
Дt ст - перепад температур на стенке, град;
Дt 2 - разность между температурой стенки со стороны раствора и температурой кипения раствора, град.
Дt ст = б 1* Дt 1* Уд/л = 11101,61*2*2,87 -4 = 8,26 град.
Дt 2 = Дt п 1 - Дt ст - Дt = 22,7-8,24-2 = 16,46 град.
Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящему раствору для пузырькового кипения в вертикальных трубок при условии естественной циркуляции раствора равен:
б 2 =Аq 0.6 =780 q 0.6 (л 1 1 .3 *с 1 0.5 *с п1 0.06 /у 1 0,5 *r в1 0,6 *с 1 0,66 *c 1 0,3 *м 1 0,3 ).
Подставив численные значения, получим:
б 2 =780q 0.6 (0,587 1.3 *1095 0.5 *2,913 0.06 /0,078 0.5 *(2145*10 3 ) 0.6 *0,579 0.66 *3450 0.3 *(0,07*10 3 ) 0.3 ) =6976,4
Проверим правильность первого приближения по равенству удельных тепловых нагрузок:
q / = б 1* Дt 1 = = 11101,61*2=222,322 Вт/м 2 ;
q // = б 2* Дt 2 = 6976,4*16,46 = 90483,91 Вт/м 2 .
Для второго приближения примем Дt 1 =5,0
б 1 = 11101,61 * 4 v2/5 = 8828,78 Вт/ м 2 * К.
Для установившегося процесса передачи тепла справедливо уравнение
Дt ст =9722,4*3,4*3,79*10 -4 =11,38
б 2 = 17,21*(9722,4*5) 0,6 =10536,67
Проверим правильность первого приближения по равенству удельных тепловых нагрузок:
q / = б 1* Дt 1 = 9722,4*5 = 33056,16 Вт/м 2 ;
q // = б 2* Дt 2 = 8857,93*7,29 = 64574,31 Вт/м 2 .
Так как расхождение между тепловыми нагрузками превышает 5%, продолжаем подбор
б 1 = 2,04 * 4 v2/4 = 9335,3 Вт/ м 2 * К.
Для установившегося процесса передачи тепла справедливо уравнение
q = б 1* Дt 1 = Дt ст / (Уд/л) = б 2* Дt 2 ,
где q - удельная тепловая нагрузка, Вт/м 2 ;
Дt ст - перепад температур на стенке, град;
Дt 2 - разность между температурой стенки со стороны раствора и температурой кипения раствора, град.
Дt ст = б 1* Дt 1* Уд/л = 9335,3*4*3,79 * 10 -4 = 14,15град.
Дt 2 = Дt п 1 - Дt ст - Дt = 23,23-4-14,15 = 5,08 град.
Проверим правильность первого приближения по равенству удельных тепловых нагрузок:
q / = б 1* Дt 1 = 9335,3*4=37341,2 Вт/м 2 ;
q // = б 2* Дt 2 = 9530,02*5,08=48412,50 = 39282,63 Вт/м 2 .
Расхождение между тепловыми нагрузками не превышает 3%, расчет коэффициентов б 1 и
б 2 на этом заканчивается. Находим К 1 :
К 1 = 1/(1/9168,04 + 2,87 * 10 -4 + 1/9845,27) = 1696 Вт/ м 2 * К.
Далее рассчитаем коэффициент теплопередачи для второго корпуса К 2 .
Расчет б 1 ведут методом последовательных приближений. В первом приближении примем
б 1 = 2,04 * 4 v(2084 * 10 3 * 1274 2 * 0,5592 3 )/(0,21 * 10 -3 * 4 * 5) = 7027,52 Вт/ м 2 * К.
Дt ст = 7027,52 * 5 * 2,87 * 10 -4 = 13,32 град;
б 2 =780q 0.6 (0,5592 1.3 *1274 0.5 *0,2498 0.06 /0,09 0.5 *(2307*10 3 ) 0.6 *0,579 0.66 *3180 0.3 *
* (0,21*10 3 ) 0.3 ) =5269,63 Вт/ м 2 * К;
q / = б 1* Дt 1 = 7027,52*5,0 = 35137,6 Вт/м 2 ;
q // = б 2* Дt 2 = 5269,63*56,55=297997,58 Вт/м 2 .
Во втором приближении примем t 1 =23,5 град.
б 1 = 7027,52v5/23,5 = 4772,85 Вт/ м 2 * К.
Дt ст = 4772,85*23,5*2,87*10 -4 =42,51 град;
q / = б 1* Дt 1 = 4772,85*23,5=112161,975 Вт/м 2 ;
q // = б 2* Дt 2 = 10573,64*8,86= 93682,45Вт/м 2 .
Так как расхождение между тепловыми нагрузками превышает 5%, продолжаем подбор
б 1 = 7027,52 * 4 v5/23 = 4798,58 Вт/ м 2 * К.
Дt ст =4798,58*232,87 * 10 -4 = 41,83 град;
q / = б 1* Дt 1 = 4798,58*23 = 110367,34 Вт/м 2 ;
q // = б 2* Дt 2 = 10471,8*10,04=105136,87 Вт/м 2 .
Как видим, q / ? q // расхождение между тепловыми нагрузками превышает 5%, продолжаем подбор
б 1 = 7027,52 * 4 v5/22,8 = 4809,07 Вт/ м 2 * К.
Дt ст =4809,07*22,8*2,87 * 10 -4 = 41,56 град;
Дt 2 = 74,87-41,56-22,8=10,51 град;
q / = б 1* Дt 1 =4809,07 * 22,8=109646,796 Вт/м 2 ;
q // = б 2* Дt 2 = 10430,73*10,51=109626,97 Вт/м 2 .
Как видим, q / ? q // расхождение между тепловыми нагрузками не превышает 5%.заканчиваем расчет коэффициентов б 1 и б 2 . находим К 2
К 2 = 1/(1/4809,07 + 2,87 * 10 -4 + 1/10430,73) = 1464,13 Вт/ м 2 * К.
Распределение полезной разности температур
Полезные разности температур в корпусах установки находим из условия равенства их поверхностей теплопередачи:
где Дt пj ,Q j, K j - соответственно полезная разность температур, тепловая нагрузка, коэффициент теплопередачи для j-го корпуса.
Подставив численные значения, получим:
Дt п1 =94,98 *(746,64/1696,35) / (746,64/1696,35 + 713/1464,13) = 44,76 град,
Дt п2 = 94,98*(713/1464,13) / (746,64/1696,35 + 713/1464,13) = 50,22 град,
Проверим общую полезную разность температур установки:
УДt п = Дt п1 + Дt п2 = 45,76+49,19=94,98град.
Теперь рассчитаем поверхность теплопередачи выпарных аппаратов по формуле:
F 1 = 746,64 *10 3 / (1696,35*45,76) = 12,3м 2 ,
F 2 = (713*10 3 ) / (1464,13*49,76) = 12,3 м 2 ,
Найденные значения мало отличаются от ориентировочно определенной ранее поверхности F ор . 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 Дt п представлено ниже:
Распределенные в 1-м приближении значения Дt п , град
Предварительно рассчитанные значения Дt п , град
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 различаются. Поэтому необходимо заново перераспределить температуры (давления) между корпусами установки. В основу этого перераспределения температур (давлений) должны быть положены полезные разности температур, найденные из условий равенства поверхностей теплопередачи аппаратов.
Уточненный расчет поверхности теплопередачи
В связи с тем, что существенное изменение давлений по сравнению с рассчитанным в первом приближении происходит только в 1-м и 2-м корпусах (где суммарные температурные потери незначительны), во втором приближении принимаем такие же
значения Д / ,Д // и Д /// для каждого корпуса, как в первом приближении. Полученные после перераспределения температур (давлений) параметры растворов и паров по корпусам представлены ниже:
Производительность по испаряемой воде щ, кг/с
Температура греющего пара в 1-м корпусе t г1 , 0 С
Полезная разность температур Дt п , град
Температура кипения раствора t к = t г - Дt п , 0 С
Температура вторичного пара t вп = t к - (Д / + Д // ), 0 С
Давление вторичного пара Р вп , Мпа
Температура греющего пара t г = t вп - Д /// , 0 С
Рассчитаем тепловые нагрузки (в кВт):
Q 1 = 1,03 * [1,11 * 3,68 * (131,06-129,06)+0,435 * (2726,78-4,19 * 131,06)] = 1026,957;
Q 2 = 1,03 * [(1,11-0,335) * 3,45 * (99,83-131,06)+0,52 * (2648,97-4,19 * 82,76)] = 1121,06;
Расчет коэффициентов теплопередачи, выполненный выше описанным методом, приводит к следующим результатам: К 1 = 1767 м 2 * К/Вт; К 2 = 1512 м 2 * К/Вт.
Распределение полезной разности температур:
Дt п1 =94,98 *(981,79/1767) / (981,79/1767 +1211/1512) = 41,85 град,
Дt п2 =94,98*(1211/1512) /(981,79/1767 +1211/1512)=53,13 град,
Проверим общую полезную разность температур установки:
УДt п = Дt п1 + Дt п2 =41,85+53,13=94,98град.
Различия между полезными разностями температур по корпусам в 1-м и 2-м приближениях не превышают 5%.
Поверхность теплопередачи выпарных аппаратов:
F 1 = (978,545*10 3 ) / (1767*41,97) = 13,2 м 2 ,
F 2 = (112,06*10 3 ) / (15612*56,13) = 13,2 м 2 .
По ГОСТу11987-81 выбирем выпарной аппарат со следующими характеристиками:
Номинальная поверхность теплообмена F н 16 м 2
Диаметр греющей камеры d к 400 мм
Диаметр циркуляционной трубы d ц 250мм
Определение толщены тепловой изоляции
Толщенную тепловой изоляции д находят из равенства удельных тепловых потоков через слой изоляции от поверхности изоляции в окружающую среду:
б в (t ст2 - t в )= (л и /д и )(t ст 1 - t ст2 )
где б в =9,3+0,058 t ст2 - коэффициент тепло отдачи от внешней поверхности изоляционного материала в окружающую среду,Вт/мІ 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°
л и -коэффициент теплопроводности изоляционного материала Вт/м К.
в качестве материала для тепловой изоляции выберем совелит (85% магнезии = 15% асбеста), имеющий коэффициент теплопроводности л и =0,09 Вт/м К.
д и =0,09(179,8-40)/11,62(40-60)=0,054 м
Внутренний диаметр элептического днища
Внутренний диаметр конического днища
Условие выполняется, следовательно толщина обечайки выбрана правильно.
В курсовой работе рассмотрена двухкорпусная выпарная установка, произведены основные расчеты по определению поверхности теплоотдачи выпарного аппарата, концентрации упариваемого раствора К2СО3. Исходя из свойств соли был выбран аппарат первого типа с третьим исполнением, выпарной трубчатый аппарат с естественной циркуляцией, с сосной греющей камерой и солеотделением. Упариванием раствора, выделяющиеся кристаллы, удаляются промывкой.
1 Реми Г. Курс неорганической химии/-М.: Мир 1989.-823с.
2 Колчан Т.А. Выпарные станции/Т.А. Колчан, Д.В. Радун-.М.:Машгиз,1963.-398с.
3 Основные процессы и аппараты химической технологии/Под ред. ЮЙ Дыднерского.-М:. Химия, 1991.-494с.
4 Павлов К.Ф примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии / К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А Носков.- Л.: Химия,1987.-576 с.
5 Справочник химика / Под редакцией Б.Н. Николенского. Т. 1-6.-М.;Л.:химия, 1966.
6 Аппараты выпарные трубчатые вертикальные общего назначения:Каталог.- М.:ЦИНТИхимнефтемаш,1979.-272с.
Характеристика механизма выпаривания – процесса концентрирования растворов твердых нелетучих веществ путем частичного испарения растворителя при кипении жидкости. Проектирование выпарной установки, работающей под вакуумом. Расчет подогревателя раствора. курсовая работа [347,5 K], добавлен 20.08.2011
Теоретическое изучение выпаривания - термического процесса концентрирования растворов нелетучих твердых веществ при кипении и частичном удалении жидкого растворителя в виде пара. Последовательность проектирования многоступенчатой выпарной установки. учебное пособие [944,7 K], добавлен 14.12.2010
Процесс выпаривания водных растворов. Многокорпусные выпарные установки. Расчет схемы трехкорпусной выпарной установки. Вспомогательные установки выпарного аппарата. Концентрации растворов, удельные показатели использования вторичных энергоресурсов. дипломная работа [1,2 M], добавлен 01.08.2011
Сущность и основные способы выпаривания, их преимущества и недостатки. Описание принципиальной и технологической схемы прямоточной трехкорпусной выпарной установки. Технологический расчёт выпарных аппаратов и выбор вспомогательного оборудования. курсовая работа [1,0 M], добавлен 22.10.2009
Определение количества выпарной воды в двухкорпусной выпарной установке. Расчет расхода греющего пара, поверхности теплообмена одного корпуса. Расход охлаждающей воды на барометрический конденсатор смешения. Производительность вакуумного насоса. контрольная работа [872,4 K], добавлен 07.04.2014
Определение основных размеров выпарной установки (диаметра и высоты), балансов, подбор дополнительного оборудования. Принципиальная схема аппарата. Определение поверхности теплопередачи, тепловых нагрузок и производительности по выпариваемой воде. курсовая работа [355,8 K], добавлен 20.01.2011
Проектный расчет двухкорпусной выпарной установки непрерывного действия для сгущения томатной массы с барометрическим конденсатором. Расчет туннельной сушилки. Параметры пара по корпусам установки. Скорость движения пара в корпусе конденсатора. курсовая работа [388,1 K], добавлен 10.02.2012
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Двухкорпусная выпарная установка курсовая работа. Производство и технологии.
Реферат: Silicon Scientific Outline Report Of The
Сочинение Описание Памятника Культуры Тадж Махал
Осенний Денек Сочинение 4 Класс
Реферат Особенности Принятия Решений В Социальной Сфере
Роль учета в повышении экономической эффективности производственной деятельности
Реферат: English Lakota Women And Black Boy Essay
Реферат: Развитие взглядов на ведение оборонительных действий советских войск в 30-е – начале 40-х годов
Что Такое Талант Сочинение Рассуждение 9.3
Контрольная работа: Суть і призначення ліквідаційної процедури
Реферат: Этическая мысль Нового времени. Этический рационализм Спинозы. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат На Тему Культуры Речи
Осенний Листик Сочинение 3 Класс
Реферат по теме Архитектурные памятники Сибири
Курсовая работа по теме Расследование и экспертиза дорожно-транспортных происшествий
Сочинение Первая Половина 19 Века
Принципы Взаимодействия Общества И Природы Реферат
Реферат по теме Робота станції "Одеса-Застава 1"
Книги Для Аргументов В Сочинении В Декабре
Курсовая работа: Основы международной торговли 2
Курсовая работа: Разработка круизного маршрута
Правовое положение коммерческих организаций - Государство и право контрольная работа
Роль и значение криминалистики в раскрытии и расследовании преступлений - Государство и право дипломная работа
Анализ делопроизводства СПК "Климушинский" - Бухгалтерский учет и аудит реферат