Использование выпаривания для концентрирования растворов нелетучих веществ в химической промышленности. Принципиальная технологическая схема трехкорпусной вакуум-выпарной установки непрерывного действия. Средние температуры водяной пленки в аппаратах.
Аннотация к работе
В этих установках первичным паром обогревается только первый корпус. В многокорпусных выпарных установках достигается значительная экономия греющего пара по сравнению с однокорпусными установками той же производительности. Вторичный пар, образующийся при кипении раствора в первом корпусе, направляется в качестве греющего пара во второй корпус 5; сюда же поступает частично сконцентрированный раствор из первого корпуса. Аналогично упаренный раствор из второго корпуса подается в третий корпус 6 , обогреваемый вторичным паром второго корпуса. Раствор и вторичный пар перемещаются из корпуса в корпус самотеком благодаря общему перепаду давления, возникающего в результате избыточного давления в первом корпусе и вакуума в последнем.Конструкция выпарного аппарата должна удовлетворять ряду общих требований, к числу которых относятся: высокая производительность и интенсивность теплопередачи при возможно меньших объеме аппарата и расходе металла на его изготовление. Вместе с тем выбор конструкции и материала выпарного аппарата определяется в каждом конкретном случае физико-химическими свойствами раствора.Поэтому корпуса выпарных аппаратов и соприкасающиеся с выпариваемым раствором другие элементы установки изготавливаются, из нержавеющей стали, например, марки Х18Н10Т.Принимаем, что производительность по выпариваемой воде распределяется между аппаратами в соотношении. Производительность по выпариваемой воде для каждого аппарата определяется в соответствии с принятым соотношением: , 4. Поверхность нагрева выпарных аппаратов оценивается (применительно к первому аппарату) по формуле, м2: м2, где q - удельная тепловая нагрузка аппарата с естественной циркуляцией (принимаем q = 40КВТ/м2). Перегрев раствора в j-м аппарате может быть найден из внутреннего баланса теплоты, К: где - удельные теплоемкости растворителя (воды) в аппарах, КДЖ/(кг·К); - массовое количество раствора в единицу времени, поступающее в j-й аппарат, кг/с; Расход греющего пара в первый аппарат DГ, производительность каждого аппарата по выпаренной воде W1,W2,W3 и тепловые нагрузки аппаратов Q1, Q2, Q3, определяются из совместного решения уравнений теплового баланса для каждого аппарата и уравнения материального баланса по выпариваемой воде для всей установки: Температура кипения исходного раствора рассчитывается при давлении в первом аппарате по формуле: .В наиболее трудных условиях работает материал паровой рубашки греющей камеры выпарного аппарата первой ступени, для которой и выполняются расчеты на прочность. Цилиндрическая обечайка паровой рубашки изготавливается вальцовкой листов с последующей двухсторонней сваркой стыков, отверстия в обечайке укрепленные. Сварные эллиптические днища неразрывно связаны с цилиндрической обечайкой, каждое днище имеет неукрепленное цилиндрическое отверстие для соединения с цилиндрической обечайкой греющей камеры. Толщина тонкостенной цилиндрической обечайки паровой рубашки рассчитывается по формуле, м: , где - коэффициент, учитывающий ослабление обечайки изза сварного шва и наличия неукрепленных отверстий; - запас на коррозию, м; - запас на округление результата, м.Конденсат совместно с проточной водой удаляется через барометрическую трубу в барометрический ящик. Расход охлаждающей воды определяется из уравнения теплового баланса конденсатора, кг/с: Энтальпия и температура насыщенного пара определяются по давлению . Внутренний диаметр корпуса рассчитывается по формуле, м: где - плотность пара при давлении в конденсаторе, кг/м3; При МПА, кг/м3, - скорость пара в нижней части корпуса конденсатора, м/с. Высота барометрической трубы бы определяется из условия создаваемого вакуума в конденсаторе и потерь напора при движении коды в трубе, м. Массовый расход отсасываемого из конденсатора воздуха определяется по формуле, кг/с: , где: - количество газов, выделившихся из 1 кг воды; - количество газов, подсасываемых в конденсатор через не плотности на 1 кг конденсата. кг/с.В данном курсовом проекте была спроектирована трехкорпусная выпарная установка для концентрирования водного раствора CACL2 от начальной концентрации 12% до конечной концентрации 40% с производительностью 17 кг/с.
План
Содержание
Введение
1. Выбор выпарных аппаратов
2. Выбор конструкционного материала аппаратов и трубопроводов
3. Тепловой расчет выпарной установки
4. Прочностной расчет выпарных аппаратов
5. Расчет основных параметров элементов конструкции выпарной установки