Розрахунок випарювальної установки для концентрування розчину сульфату калію з початковою масовою концентрацією - Курсовая работа

Випаровування застосовують для концентрації розчинів нелетких речовин, виділення з розчинів чистого розчинника (дистиляція) і кристалізації розчинених речовин, тобто нелетких речовин в твердому вигляді. При випаровуванні зазвичай здійснюється часткове видалення розчинника зі всього обєму розчину при його температурі кипіння. При цьому розчин, що подається в апарат, випаровується до необхідної концентрації, зливається і апарат завантажується новою порцією початкового розчину. Випаровування може проводитися під вакуумом, надмірним тиском і під атмосферним тиском. При випаровуванні під підвищеним тиском температура р-ну підвищується (підвищується температура вторинної парі, а його використовують для інших цілей.Апарат складається з теплообмінного пристрою - нагрівальної (гріє)камери 1 і сепаратора 2. Камера та сепаратор можуть бути обєднані в одному апараті (див. дод. 1) або камера може бути винесена і сполучена з сепаратором трубами Камера обігрівається зазвичай водяною насиченою парою, що надходить в її міжтрубний простір. Піднімаючись по трубах, випарює розчин, нагрівається і кипить з утворенням вторинної пари.Вихідний розбавлений розчин з проміжної ємності 1 центровим насосом 2 подається в теплообмінник 3 (де підігрівається до температури, близької до температури кипіння), а потім - в перший корпус 4 випарної установки. Вторинна пара, яка утворюється при концентруванні розчину в першому корпусі направляється в якості граючої в другий корпус 5. Самостійне перетікання розчину і вторинної пари в наступні корпуси можливий завдяки загальному перепаду тисків, що зявляється в результаті утворення вакууму конденсацією вторинної пари останнього корпусу в барометричному конденсаторі суміші 6 (де заданий тиск підтримується подачею охолодженої води і відсосом неконденсуючих газів вакуум-насосом 7).У воді розчиняється добре. Сульфат калію одержують обмінною реакцією між KCL і MGSO4, Na2SO4, CASO4.2H2O, FESO4, взаємодією KCL з H2SO4. Вода H2O-головна й найпоширеніша хімічна сполука на нашій планеті - обовязковий компонент всіх живих організмів (що становить до 99% їхньої маси), головний компонент середовища їхнього перебування, а також більшості продуктів харчування. Найбільші запаси втримуються в гідросфері - 96% у світовому океані, інші запаси води - це ріки, озера, льодовики, підземні й ґрунтові води; 3% води - прісні. Вода - єдина хімічна сполука, що у природі може перебувати в рідкому, твердому й газоподібному станах одночасно.Мета технологічного розрахунку - визначення витрат гріючої пари, необхідної поверхні теплообміну, підбір стандартизованих випарників і визначення їх основних геометричних розмірів Алгоритм розрахунку: - витрати гріючої пари визначаємо визначаємо згідно рівняння (3.11)[3] необхідну поверхню теплообміну визначаємо за основним рівнянням теплопередачі F=Q/(K ?tкор.) підбір стандартизованих випарників і визначення їх основних геометричних розмірів виконуємо по ГОСТ 11971-81 (додаток 3.2 [3])Розподіл концентрацій розчину по корпусах установки залежить від співвідношення навантаження по випарюваній воді в кожному корпусі. В першому наближенні на основі практичних даних [1, 2, ] приймають, що продуктивність по випарюваній воді розподіляється по корпусах відповідно співвідношення: W1:W2 = 1,0: 1,17 Кількість випареної води у кожному корпусі згідно (3.25) [3]: Тоді кількість випареної води: в 1-у корпусі W1 = 1,067•1,0/(1,0 1,17) = 0,49 кг/с; Концентрація розчину, який виходить з кожного корпусу, (3.26) [3]: - для 1-го корпусуДля визначення температур кипіння розчину по корпусах необхідно знати температури вторинної пари по корпусах, тиск вторинної пари в кожному корпусі та температурні втрати по корпусах від гідравлічної, гідростатичної і температурної депресії. Для кожного корпусу за тиском пари визначають її температуру Тп,°С. і питому ентальпію і, КДЖ/кг (табл. 4.2.2 Проводимо розрахунок температурних втрат по корпусах від гідравлічної, гідростатичної і температурної депресії та визначаємо температуру кипіння розчину по корпусах Гідростатичну депресію ?"" визначають згідно залежності (3.8)[3], для кожного корпусу окремо, ?""=тв(і)-тв.п (і), де тв(і)-температура кипіння води в середньому шарі кипятильних труб, а тв.п (і) - температура вторинної пари визначена в п.2.2. Оскільки, при визначенні орієнтовної поверхні теплопередачі Fop згідно (3.7)[3], отримують різні значення Fop для кожного корпусу, то, виходячи з умови рівності поверхонь нагрівання корпусів, необхідно підібрати один випарний апарат згідно ГОСТ 11987-81 з поверхнею теплопередачі, яка відповідає розрахованій Fop для кожного корпусу.Коефіцієнт теплопередачі по корпусах визначають за рівнянням (4.21) [3]. Вибираємо конструкційний матеріал, стійкий до середовища розчину K2SO4 в інтервалі змін концентрацій від 5 до 15% і температур від 80 до 120°С. З достатньою точністю для розрахунку можна прийняти температуру плівки конденсату в гріючих камерах випарних апаратів рівною температурі конденсації гріючої пари. Для визначен

Зміст

Вступ

1. Конструкція апарату та його робота

2. Опис технологічної схеми

3. Основні властивості робочих середовищ

4. Технологічний розрахунок

4.1 Розрахунок концентрацій випарюваного розчину по корпусах

4.2 Визначення температур кипіння розчину по корпусах

4.3 Визначення теплових навантажень по корпусах

4.4 Визначення коефіцієнтів теплопередачі

5. Конструктивний розрахунок

5.1 Число труб граючої камери

5.2 Внутрішній діаметр обичайки гріючої камери Dk

5.3 Розрахунок діаметра обичайки сепаратора

5.4 Висота парового простору

5.5 Діаметр вхідної труби

5.6 Розрахунок діаметрів штуцерів

5.7 Визначення товщини теплової ізоляції

6. Розрахунок допоміжного обладнання

6.1 Розрахунок барометричного конденсатора суміші

6.2 Розрахунок висоти барометричної труби

6.3 Розрахунок продуктивності вакуум-насосу

7. Заходи для охорони довкілля

Висновки

Список використаної літератури