Расчет вакуумно-выпарной установки - Курсовая работа

бесплатно 0
4.5 65
Исследование процесса выпаривания дрожжевой суспензии. Расчет двухкорпусной прямоточной вакуум-выпарной установки с вынесенной зоной нагрева и испарения и принудительной циркуляцией раствора в выпарных аппаратах для концентрирования дрожжевой суспензии.


Аннотация к работе
Поэтому выпаривание принципиально отличается от испарения, которое, как известно, происходит с поверхности раствора при любых температурах ниже температуры кипения. В случае одинаковой полезной разности температур при выпаривании под вакуумом можно использовать греющий агент более низких рабочих параметров (температура и давление). Температурные потери от гидравлических сопротивлений возникают при движении вторичных паров на участке сепаратор первого корпуса - греющая камера второго корпуса и сепаратор второго корпуса - барометрический конденсатор. Для первого корпуса выбираем = 90 ОС (исходя из особенностей выпаривания дрожжевой суспензии) и для второго корпуса определяется по паровым таблицам [8, с. Для этого рассчитывают давление в среднем слое выпариваемой суспензии, например, для первого корпуса: , Па (7) где - плотность суспензии при температуре t1 (определяется графически при концентрации х1), кг/м3;В курсовом проекте рассчитана двухкорпусная прямоточная вакуум-выпарная установка с выносной зоной нагрева и принудительной циркуляцией для выпаривания 42 м3/ч дрожжевой суспензии от 12,4 до 21% АСВ.

Введение
При выпаривании обычно осуществляется частичное удаление растворителя из всего объема раствора при его температуре кипения. Поэтому выпаривание принципиально отличается от испарения, которое, как известно, происходит с поверхности раствора при любых температурах ниже температуры кипения. Получение высококонцентрированных растворов, практически сухих и кристаллических продуктов облегчает и удешевляет их перевозку и хранение.

Тепло для выпаривания можно подводить любыми теплоносителями, применяемыми при нагревании. Однако в подавляющем большинстве случаев в качестве греющего агента при выпаривании используют водяной пар, который называют греющим или первичным.

Первичным служит либо пар, получаемый из парогенератора, либо отработанный пар, или пар промежуточного отбора паровых турбин. Пар, образующийся при выпаривании кипящего раствора, называется вторичным. Тепло необходимое для выпаривания раствора, обычно подводится через стенку, отделяющую теплоноситель от раствора. В некоторых производствах концентрирование растворов осуществляют при непосредственном соприкосновении выпариваемого раствора с топочными газами или другими газообразными теплоносителями.

Процессы выпаривания проводят под вакуумом, при повышенном и атмосферном давлениях. Выбор давления, связан со свойствами выпариваемого раствора и возможностью использования тепла вторичного пара.

При выпаривании под вакуумом становится возможным проводить процесс при более низких температурах, что важно в случае концентрирования растворов веществ, склонных к разложению при повышенных температурах, а именно к таким продуктам относятся чаще всего продукты микробиологической промышленности. Кроме того, при разрежении увеличивается полезная разность температур между греющим агентом и раствором, что позволяет уменьшить поверхность нагрева аппарата (при прочих равных условиях). В случае одинаковой полезной разности температур при выпаривании под вакуумом можно использовать греющий агент более низких рабочих параметров (температура и давление).

Применение вакуума дает возможность использовать в качестве греющего агента, кроме первичного пара, вторичный пар самой выпарной установки, что снижает расход первичного греющего пара. Вместе с тем при применении вакуума удорожается выпарная установка, поскольку требуются дополнительные затраты на устройства для создания вакуума (конденсаторы, ловушки, вакуум-насосы), а также увеличиваются эксплуатационные расходы.

В данной работе рассматривается процесс выпаривания дрожжевой суспензии. Концентрирование дрожжевой суспензии методом упаривания имеет свои особенности, связанные со свойствами дрожжевой суспензии. Поскольку БВК являются кормовыми добавками, то с целью сохранения питательных свойств БВК упаривание должно производиться при температурах, не превышающих 90 - 95 ОС. Следовательно, давление в корпусах многокорпусной выпарной установки должно быть ниже атмосферного. С другой стороны, дрожжевая суспензия склонна к пригоранию и пенообразованию при кипении, поэтому схема выпарки должна быть прямоточной и с числом корпусов не более трех, а применяемые аппараты - с принудительной циркуляцией выпариваемого раствора, вынесенной зоной нагрева и испарения.

В данной курсовой работе рассчитывается двухкорпусной прямоточная вакуум-выпарная установка (ВВУ) с вынесенной зоной нагрева и испарения и принудительной циркуляцией раствора в выпарных аппаратах для концентрирования дрожжевой суспензии от 12,4 до 21% АСВ.

1 Расчет материального баланса выпарной установки

Общее количество выпариваемой воды определяется из материального баланса по общему расходу продуктов

(1) и материального баланса по сухому веществу

(2) кг/с.

Решая совместно уравнения (1) и (2) получим кг/с.

Из опытных данных [8] примем , тогда кг/с - количество воды, выпаренной на 1-й ступени кг/с, - количество воды, выпаренной на второй ступени.

2 Тепловой расчет вакуум-выпарной установки

2.1 Уравнение теплового баланса ВВУ

Рисунок 1 - Схема потоков тепла в ВВУ

Уравнение теплового баланса для первого корпуса: , (3) для второго корпуса: , (4)

Суммируя уравнения (3) и (4) получаем уравнение теплового баланса двухкорпусной выпарной установки: (4*) где D - расход греющего пара, кг/с;

G - расход суспензии, кг/с;

W - количество выпаренной воды, кг/с;

Е - количество отбираемого экстрапара, кг/с;

с - теплоемкость дрожжевой суспензии, КДЖ/(кг*с);

- теплосодержание первичного пара, КДЖ/кг;

i - теплосодержание вторичного пара, КДЖ/кг;

- теплосодержание конденсата, КДЖ/кг.

2.2 Расчет температурных потерь и температур кипения по корпусам

Различают следующие температурные потери: температурная депрессия , потери от гидравлических сопротивлений и потери от гидростатического эффекта .

Величина повышения температуры кипения раствора по сравнению с температурой кипения чистого растворителя при том же давлении называется температурной депрессией. В нашем случае добавки солей в ферментеры производятся согласно балансовым количествам и затрачиваются, в основном, на обеспечение жизнедеятельности микроорганизмов. Поэтому в суспензии, поступающей на выпарку, концентрация солей крайне мала и практически равна нулю.

Температурные потери от гидравлических сопротивлений возникают при движении вторичных паров на участке сепаратор первого корпуса - греющая камера второго корпуса и сепаратор второго корпуса - барометрический конденсатор. Они вызваны падением давления пара изза гидравлического сопротивления паропровода. Чаще всего принимают без расчета в интервале 0,5 - 1,5 ОС (примем =0,5 ОС).

Температурные потери от гидростатического эффекта объясняются изменением давления по высоте кипятильных труб.

Для расчета сначала принимаются температуры конденсации вторичных паров по корпусам. Для первого корпуса выбираем = 90 ОС (исходя из особенностей выпаривания дрожжевой суспензии) и для второго корпуса определяется по паровым таблицам [8, с. 548 - 550] в зависимости от РВ. Для РВ = 0,23 атм определяем = 63,5 ОС. Затем по этим температурам, с учетом гидравлических депрессий, рассчитываем температуры кипения суспензии в сепараторах: ОС, (5)

ОС. (6)

По значениям t1 и t2 определяются давления в сепараторах р1 и р2 по паровым таблицам : атм = Па, атм = Па.

Поскольку температура кипения суспензии в выпарных аппаратах переменна по высоте труб, то среднюю температуру кипения обычно определяют на середине высоты греющих труб с учетом гидростатического давления. Для этого рассчитывают давление в среднем слое выпариваемой суспензии, например, для первого корпуса: , Па (7) где - плотность суспензии при температуре t1 (определяется графически при концентрации х1), кг/м3;

g - ускорение свободного падения, м/с2;

Н - высота от верхнего уровня жидкости в сепараторе до середины греющих труб, м (по [1] определяем Н = 5,5 м).

.

По паровым таблицам определяем ткип1=97ОС.

Так как [8]

, (8) то ОС.

. ткип2=83 ОС, ОС.

Сумма всех температурных потерь для установки в целом

ОС. (9)

Полезная разность температур по корпусам

ОС, (10)

ОС. (11)

Суммарная полезная разность температур

ОС.

2.3 Расчет нагрузок корпусов выпарной установки по методу проф. И.А. Тищенко

Теплоемкость дрожжевой суспензии в зависимости от концентрации а.с.в. [1] в узком интервале концентраций изменяется практически линейно. С учетом этого из уравнения теплового баланса получаем

, где (12)

- коэффициент испарения, показывающий количество воды, выпаренной за счет 1 кг первичного пара;

- коэффициент самоиспарения, учитывающий количество воды, выпаренной за счет тепла самоиспарения раствора;

- коэффициент тепловых потерь, учитывающий потери тепла в окружающую среду.

В общем методе расчета, предложенном проф. А.И. Тищенко, принимается =1,0 и произведения двух и более коэффициентов самоиспарения равными нулю. При этом кроме того, для всех корпусов принимается , то есть не учитываются температурные потери.

В соответствии с приведенным выше уравнением (12) для первого корпуса получим: (13)

Для второго корпуса -

, (14)

Суммируя уравнения (13) и (14) получим

(15) откуда находим расход греющего пара на первый корпус установки

. (16)

Теплосодержание потоков пара и жидкости определяем по паровым таблицам в зависимости от давления (таблица 1).

Таблица 1- Теплосодержание паров и конденсата по корпусам, КДЖ/кг

Поток 1-й корпус (t1=90,5ОС, p1=0,71 атм) 2-й корпус (t2=64 ОС, p2=0,23 атм)

Первичный пар 2662 2608

Вторичный пар 2608 2662

Конденсат 377,1 272,35

кг/с кг/с кг/с кг/с кг/с.

Теплоемкость дрожжевой суспензии определяем графически в зависимости от концентрации а.с.в.

2.4 Тепловой баланс установки

По левой части уравнения (4*) определяем приход тепла

КДЖ/(кг*с)

По правой части того же уравнения определяем расход тепла откуда

КДЖ/(кг*с) = 3,2% от .

Так как , то нагрузки по корпусам рассчитаны с достаточной точностью и расчет можно продолжать.

2.5 Расчет коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи

В выпарном аппарате тепло передается от теплоносителя через стенку к кипящей жидкости. Передача тепла подчиняется общеизвестному уравнению

, (17)

где Q - количество переданного тепла, Вт;

F - поверхность теплообмена, м2;

К - коэффициент теплопередачи, Вт/(м2*ОС);

- полезная разность температур, ОС;

Коэффициент теплопередачи К рассчитывается по следующей формуле: , (18) где и - коэффициенты теплоотдачи от теплоносителя (греющего пара) к стенке и от стенки к кипящей жидкости, Вт/(м2* ОС);

- толщина стенки, м;

- коэффициент теплопроводности стенки, Вт/(м2* ОС);

- сумма термических сопротивлений загрязнений, (м2* ОС)/ Вт;

Коэффициенты теплоотдачи рассчитываются по критериальным уравнениям, в которые входят следующие критерии подобия: - критерий Нуссельта, характеризующий интенсивность перехода тепла на границе поток - стенка;

- критерий Прандтля, учитывающий физические свойства теплоносителя;

- критерий Рейнольдса, характеризующий соотношение сил инерции и трения в потоке;

- критерий Галилея, характеризующий соотношение сил тяжести и трения;

- критерий Грасгофа, характеризующий режим движения при свободной конвекции ;

- критерий конденсации, характеризующий изменение агрегатного состояния теплоносителя.

Критерии подобия включают величины, которые входят в условия однозначности и имеют следующие параметры: - коэффициент теплопроводности среды, Вт/(м2* ОС);

- динамический коэффициент вязкости, Па*с;

- кинематический коэффициент вязкости, м2/с;

с - удельная теплоемкость, КДЖ/(кг*ОС);

g - ускорение свободного падения, м2/с;

w - скорость потока, м/с2;

l - определяющий геометрический размер, м;

-разница между температурами конденсации и стенки, в критерии конденсации и в критерии ;

- коэффициент объемного расширения, ОС-1;

- плотность, кг/м3.

Теплоотдача от конденсирующегося пара осуществляется, как правило в условиях пленочной конденсации [3, 11]. Коэффициент теплоотдачи рассчитывается по критерию , который в свою очередь определяется произведением . В качестве определяющей температуры при выборе физических параметра конденсата принимается средняя температура стекающей пленки: , где .

Скрытая теплота конденсации определяется при . Определяющим размером принимается высота труб Н = 6 м [1]. Физические параметры конденсата определяются по [8, с. 537] для каждого корпуса (таблица 2).

ОС

ОС

ОС

ОС

Таблица 2 - Физические параметры конденсата

Параметр 1-й корпус 2-й корпус тконд, ОС 109,5 109,5 тпл, ОС 106,4 102,4

Скрытая теплота конденсации r, КДЖ/кг 2249,4 2248

Динамическая вязкость, 106Па*с 265,4 275,8

Кинематическая вязкость, 106*м2/с 0,278 0,288

Теплоемкость, КДЖ/(кг*ОС) 4,23 4,23

Плотность, кг/м3 953,5 956,3

Коэффициент теплопроводности среды, 102*Вт/(м*ОС) 68,43 68,35

Рассчитываем критерии подобия и коэффициенты теплоотдачи от пара к стенке по корпусам: - для первого корпуса

, следовательно, критерий Нуссельта рассчитываем по уравнению

(19)

- для второго корпуса

Уравнение для расчета коэффициента теплоотдачи от стенки к суспензии выбирают в зависимости от режима движения суспензии. Для этого случая рекомендовано следующее расчетное уравнение [6, 11]: (20)

Скорость движения суспензии в трубах принимаем равной w=2,5м/с [8].

Вт/(м2* ОС).

Таблица 3 - Физические параметры суспензии по корпусам

Параметр 1-й корпус 2-й корпус

Температура, ОС 97 83

Теплоемкость, КДЖ/(кг*ОС) 3,55 3,47

Динамическая вязкость, Па*с 2,3*10-3 2,2*10-3

Коэффициент теплопроводности среды, 102*Вт/(м*ОС) 64,3 62,0

Определяющим геометрическим размером при определении Re и Nu является внутренний диаметр кипятильных труб d = 0,034 м [1].

Рассчитываем критерии подобия и коэффициенты по корпусам: - для первого корпуса

- для второго корпуса

Значения определяем по [8, с. 531]:

(как для сырых нефтепродуктов).

Отсюда находим коэффициенты теплопередачи Кі по корпусам:

2.6 Определение общей полезной разности температур и расчет поверхности нагрева

Для определения полезной разности температур необходимо сначала определить тепловые нагрузки корпусов. Для первого корпуса

КВТ

Для второго корпуса

КВТ

При условии минимальной суммарной поверхности нагрева

ОС

ОС

Рассчитанные отличаются от таковых, рассчитанных ранее, не более, чем на 5%, следовательно, их можно использовать для расчета поверхности теплообмена: м2 м2

Исходя из рассчитанных поверхностей теплообмена выбираем по два выпарных аппарата типоразмера 126-2860-06 на каждую ступень выпаривания. В таблице 4 приведена характеристика выбранного аппарата [1].

Таблица 4 - Характеристика выбранного выпарного аппарата

Nтруб 780

D1 1600

D2 2000

D3 1400

D4 3600

D5 3820

D6 1000

H 18690

H1 10300

H2 9090

H3 1850

H4 1550

L 3900 l 3110

Тип насоса ОХГ6 - 87

3 Конструктивный расчет корпусов

3.1 Определение числа кипятильных труб

Общее число труб определяют по уравнению

, где (21)

F - поверхность нагрева, м2;

dp - расчетный диаметр греющих труб, м;

Н - высота труб, м [1];

При dp = dвн = 0,034 м [1].

Стандартное число труб в каждом аппарате выбранного типоразмера - 780 (по 2 аппарата на каждую ступень).

3.2 Размещение труб в трубных плитах и расчет диаметра греющей камеры

Для шахматного пучка труб, который широко применяют в промышленной практике как самую компактную схему, связь между общим числом труб n, числом труб на диагонали b и на стороне a наибольшего шестиугольника выражается следующими соотношениями:

(22)

. (23)

Решая данные уравнения для числа труб n=780, получим а = 16,62 м, b = 32,24 м.

Расстояние между осями труб или шаг t зависит от наружного диаметра dн. Принимаем м.

Диаметр греющей камеры определяем по формуле м. (24)

Полученный расчетный диаметр греющей камеры меньше конструктивного (2 м). Следовательно, выбранный типоразмер подходит для нашего случая.

3.3 Определение размеров сепарационного пространства

Объем парового пространства выпарного аппарата определяется исходя из условия обеспечения достаточно полного отделения вторичного пара от капелек упариваемого раствора. Основная причина увлажнения вторичного пара заключается в поверхностном натяжении жидкости и скорости движения пара. Необходимый объем сепарационного пространства можно найти по формуле [9]: , где W - количество выпариваемой воды, кг/ч; (25)

d - допустимое напряжение парового пространства, т.е количество выпариваемой воды на 1м3 парового пространства, кг/(м3*ч).

Приближенно d можно найти по формуле [5, 9]

, где datm - значение d при 1 атм, составляющее для чистой воды 2600 кг/(м3*ч), для растворов солей 1000 кг/(м3*ч). При выпаривании пенящихся растворов datm уменьшают примерно в 2 раза. Принимаем datm=1300 кг/(м3*ч).

Значение и выбираем в зависимости от давления в корпусах.

Значение принимаем для нулевого уровня раствора над точкой ввода парожидкостной смеси в сепаратор. кг/(м3*ч). кг/(м3*ч). м3 м3

Высоту сепарационного пространства определяем по известному диаметру D4 [1]: м м.

Конструктивная высота сепарационного пространства м больше расчетной, следовательно условие достаточно полного отделения капелек жидкости от вторичного пара выполняется.

3.4 Расчет диаметров штуцеров и трубопроводов

Диаметры штуцеров и трубопроводов рассчитывают по следующей формуле: , где d - диаметр штуцера, м; (26) w - допустимая линейная скорость (принимается по [1], м/с;

G - часовой расход, кг/ч.

Рассчитываем диаметры для следующих штуцеров: А: м м

Б: м м

В: м м

Г: м

Д: м м

Рассчитанные диаметры штуцеров округляются до стандартных значений [1], которые приведены в таблице 5.

Таблица 5 - Обозначения, назначение и диаметры штуцеров выпарного аппарата

Обозначение штуцера Назначение Диаметр, мм

А1, 2 Вход греющего пара 400, 250

Б Выход вторичног пара 500

В, В1, В2 Выход суспензии 65, 50

Г, Г1, Г2 Вход суспензии 50

Д Выход конденсата 40

Ж Вход воды для промывки и опрессовки 80

И Резервный 100

К Отбор проб 40

Л Слив 100

М Сдувка несконденсированных газов 65

П, П1, П2 Воздушники 50

4 Расчет барометрического конденсатора

4.1 Расход охлаждающей воды

Расход охлаждающей воды определяется из уравнения теплового баланса конденсатора: , где z - расход охлаждающей воды, кг/ч; (27)

W2 - расход конденсируемого пара, кг/ч;

i - энтальпия пара, КДЖ/кг;

и - начальная и конечная температуры охлаждающей воды, ОС.

По практическим данным начальная температура охлаждающей воды равна 20 - 30 ОС, а температура воды на выходе из барометрического конденсатора ниже температуры пара на 2 - 3 ОС.

Принимаем = 20 ОС, = 62 ОС.

Из (27) получаем

(28)

4.2 Расчет диаметра конденсатора

Диаметр конденсатора определяется по формуле (26) при скорости пара 10 - 15 м в сечении, не занятом тарелками, и 20 - 25 м в самом узком месте.

м.

4.3 Расчет числа тарелок в барометрическом конденсаторе

Расчетным является следующее критериальное уравнение

, (29) где - эквивалентный диаметр потока;

b - ширина тарелки, м;

- толщина струи, м;

w0 - начальная скорость истечения струи, м/с;

- температура насыщения, ОС;

и - температура входа и выхода воды с тарелки, ОС;

Н - высота струи (расстояние между тарелками).

Принимаем Н = 0,5 м.

Уравнение (29) дает возможность рассчитать нагрев воды при перетекании с тарелки на тарелку и количество сконденсировавшегося при этом пара.

Последовательно проводя расчет от тарелки к тарелке, начиная с верхней, устанавливаем количество тарелок, необходимое для нагрева охлаждающей воды в конденсаторе до температуры 62 ОС.

Покажем последовательность расчета одной тарелки.

При известном диаметре конденсатора найдем расстояние от образующей до среза тарелки [11] l и ширину тарелки b:

мм = 0,406 м. м.

По формуле водослива найдем высоту слоя воды на первой тарелке: м. (30)

Начальная скорость истечения струи равна м/с. (31)

Средняя скорость струи м/с (32) и толщина струи м. (33) м

, откуда при ОС и ОС получаем

ОС.

После этого рассчитывается количество тепла, воспринимаемого водой на первой тарелке: , (34) количество сконденсировавшегося пара кг/с (35) и количество воды, стекающей на вторую тарелку кг/с.

Аналогичным образом рассчитываются остальные тарелки. Результаты расчета приведены в таблице 6.

Приближенно число тарелок можно подсчитать (при условии одинакового расстояния между тарелками) по формуле [11, с. 251]: , (36) что соответствует результатам расчета методом от тарелки к тарелке.

4.4 Расчет размеров барометрической трубы

Диаметр барометрической трубы рассчитывается по уравнению расхода (26) при скорости воды 1 м/с, и расходе жидкости W2 z:

м

Расчетный диаметр округляем до DTP=500 мм.

Высота трубы складывается из высоты водяного столба Нвак, соответствующей разрежению в конденсаторе и необходимого для уравновешивания атмосферного давления; высоты Нгидр, отвечающей напору, затрачиваемому на преодоление гидравлического сопротивления в трубе и созданию скоростного напора w2/2g воды в барометрической трубе.

Таблица 6 - Результаты расчета тарелок барометрического конденсатора

Nтарелки Количество стекающей воды z, кг/с Высота слоя воды на тарелке, м w0, м/с w, м/с delta, м dэкв, м log t, OC Q, КДЖ/с

1 152,1 0,243 0,925 2,095 0,107 0,185 0,068 26,10 927,81

2 152,4 0,244 0,925 2,095 0,107 0,185 0,068 27,67 906,42

3 152,7 0,245 0,925 2,095 0,107 0,185 0,068 29,24 885,03

4 153,1 0,245 0,926 2,096 0,108 0,186 0,067 30,81 863,64

5 153,4 0,245 0,926 2,096 0,108 0,186 0,067 32,37 842,24

6 153,7 0,246 0,926 2,096 0,108 0,186 0,067 33,93 820,87

7 154,0 0,246 0,927 2,096 0,108 0,186 0,067 35,55 799,48

8 154,4 0,246 0,927 2,096 0,109 0,187 0,066 37,11 778,09

9 154,7 0,247 0,928 2,097 0,109 0,187 0,066 38,62 756,69

10 155,1 0,247 0,928 2,097 0,109 0,187 0,066 40,23 735,30

11 155,6 0,247 0,928 2,097 0,110 0,187 0,066 41,80 713,92

12 156,0 0,248 0,928 2,097 0,110 0,187 0,065 43,37 692,53

13 156,3 0,248 0,929 2,097 0,110 0,187 0,065 44,93 671,14

14 156,7 0,248 0,929 2,097 0,111 0,187 0,065 46,51 649,75

15 157,2 0,248 0,929 2,097 0,111 0,187 0,065 48,08 628,35

16 157,6 0,249 0,929 2,097 0,112 0,188 0,065 49,65 606,97

17 158,0 0,249 0,929 2,097 0,112 0,188 0,064 51,22 585,57

18 158,4 0,249 0,930 2,097 0,112 0,188 0,064 52,79 564,19

19 158,8 0,250 0,930 2,097 0,112 0,188 0,064 54,36 542,80

20 159,2 0,250 0,930 2,097 0,113 0,189 0,064 55,91 521,42

21 159,6 0,250 0,931 2,097 0,113 0,189 0,064 57,50 500,03

22 160,1 0,251 0,931 2,097 0,113 0,189 0,064 59,07 478,64

23 160,6 0,251 0,932 2,097 0,113 0,189 0,064 60,68 457,25

24 160,9 0,252 0,932 2,097 0,114 0,190 0,064 62,41 435,86

Кроме того, высоту трубы обычно принимают с запасом, равным 0,5 - 1 м, чтобы обеспечить бесперебойную подачу паров в конденсатор при увеличении атмосферного давления. Таким образом м. (37) м, (38) где В - разрежение в конденсаторе, мм. рт. ст.

Потерю напора определяют, задаваясь предварительно высотой трубы НТР. Тогда , м, (40) где - коэффициент трения, определяемый в зависимости от критерия Рейнольдса [8, с. 22]:

При шероховатости трубы е=0,2 мм

.

Задаем НТР=10 м м. м

После второго приближения м, то есть отличается незначительно.

Принимаем НТР = 9 м.

4.5 Расчет количества отсасываемого воздуха и мощности, потребляемой вакуум-насосом

Эмпирическая формула для расчета количества отсасываемого из конденсатора воздуха [3]: кг/с. (41)

Температура отсасываемого воздуха

ОС. (42)

Объем отсасываемого воздуха м3/с, (43) а ,

где ра и рп - парциальные давления пара и воздуха в конденсаторе, кг/м2.

Парциальное давление пара определяется по паровым таблицам при температуре твозд. кгс/см2 = 44,14 кг/м2. кгс/см2 = 755,37 кг/м2. кг/м2. м3/с.

Мощность поршневого вакуум-насоса может быть рассчитана по формуле [5]:

где - к. п. д. вакуум-насоса;

m = 1,25 - показатель политропы.

5 Расчет мощности циркуляционных насосов

Мощность привода циркуляционного насоса может быть рассчитана по следующему уравнению [5]: , КВТ, где G - количество раствора, циркулирующего в контуре выпарного аппарата, кг/ч;

Н - напор, развиваемый насосом, кг/м2;

- плотность раствора, кг/м3;

- к. п. д. насоса.

Количество раствора, проходящего через поперечное сечение контура, определяется из соотношения

, кг/ч, где dвн - внутренний диаметр греющих труб, м n - число трубок;

w = 2,5 м/с - скорость циркуляции раствора.

Принимаем Н = 5000 кг/м2

Для первого корпуса кг/с.

КВТ.

Для второго корпуса кг/с.

КВТ.

Вывод
В курсовом проекте рассчитана двухкорпусная прямоточная вакуум-выпарная установка с выносной зоной нагрева и принудительной циркуляцией для выпаривания 42 м3/ч дрожжевой суспензии от 12,4 до 21% АСВ.

Рассчитаны материальный и тепловой балансы корпусов по методу Тищенко, подобраны стандартные установки - по две ВВУ-126-2860-06 на каждую ступень выпаривания. Произведен конструктивный расчет корпусов: определено необходимое количество кипятильных труб, диаметр греющей камеры, размеры сепарационного пространства, рассчитаны диаметры штуцеров и трубопроводов. Также произведен расчет барометрического конденсатора и мощности циркуляционных насосов для данной установки.

Список литературы
1. Выпарные трубчатые стальные аппараты общего назначения. Каталог. - М: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1979. - 24 с.

2. Гельперин Н. И. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М: Химия, 1981. - 812 с.

3. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - Изд. 9-е испр. - М.; Химяи, 1973. - 750 с.

4. Кичигин М. А., Костенко Г. Н. Теплообменные аппараты и выпарные установки. М. - Л.: Госэнергоиздат, 1955. - 392 с.

5. Колач Т. А., Радун Д. В. Выпарные станции. - М.: Машгиз, 1963. - 400 с.

6. Михеев М. А., Михеев И. М. Основы теплопередачи. - М.: Энергия, 1977. - 342 с.

7. Новаковская С. С. Справочник технолога дрожжевого производства. - М.: Пищевая промышленность, 1973.

8. Павлов К. Ф., Романков П. Г., Носков А. А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Изд. 9-е перераб. и доп. - Л.:Химия, 1981. - 560 с.

9. Плановский А. Н., Рамм В. М., Каган С. Э. Процессы и аппараты химической технологии. - М.: Госхимиздат, 1962.

10. Таубман Е. И. Расчет и моделирование выпарных установок. - М.: Химия, 1970. - 215 с.

11. Чернобыльский И. И. и др. Машины и аппараты химических производств. Изд. 3-е перераб. и доп.- М.: Машиностроение,1975- 454 с.
Заказать написание новой работы



Дисциплины научных работ



Хотите, перезвоним вам?