Технологическая схема двухкорпусной выпарной установки: материальный баланс; определение поверхности теплопередачи, расхода греющего пара. Расчет и выбор теплообменников исходной смеси и барометрического конденсатора. Выбор вспомогательного оборудования.
Аннотация к работе
Сущность выпаривания заключается в переводе растворителя в парообразное состояние и отвод полученного пара от оставшегося сконцентрированного раствора. Процесс получил широкое распространение в химической промышленности, в связи с тем, что многие вещества, например едкий натр, едкое кали, аммиачная селитра, сульфат аммония и др. получают в виде разбавленных водных растворов, а на дальнейшую переработку и транспорт они должны поступать в виде концентрированных продуктов.Тепло для выпаривания можно подводить любыми теплоносителями, применяемыми при нагревании, однако в подавляющем большинстве случаев в качестве греющего агента при выпаривании используют водяной пар. При выпаривании под давлением выше атмосферного также можно использовать вторичный пар, как для выпаривания, так и для других нужд, не связанных с процессом выпаривания. Выпаривание под атмосферным давлением, а иногда и выпаривание, под вакуумом проводят в одиночных выпарных аппаратах (однокорпусных выпарных установках). В таких установках вторичный пар на выходе из аппарата сжимается с помощью теплового насоса (например, термокомпрессора) до давления, соответствующего температуре первичного пара, после чего он вновь возвращается в аппарат. При выпаривании кристаллизующихся растворов их перегон из корпуса в корпус может сопровождаться закупоркой соединительных трубопроводов и нарушением нормальной работы установки.Количество раствора, поступающего на выпарку определяется из материального баланса растворенного вещества: Количество раствора, поступающего на выпарку равно: Определим количество воды, выпаренной в установке: Количество выпаренной воды на килограмм раствора, поступающего на выпарку равно: Теплоемкость раствора, поступающего на выпарку: где: - теплоемкость сухого вещества, [2, c. Количество тепла, поступающее в подогреватель с экстрапаром: Перепад давлений, приходящийся на один корпус: где: - давление греющего пара;Теплоемкость раствора в первом корпусе : Теплоемкость раствора во втором корпусе : Физические константы раствора и воды, найденные по таблицам свойств водных растворов веществ [2] и по таблице свойств воды в состоянии насыщения [6, с. 537, Таблица П3], сводим в таблицу 4.1, причем предварительно принимаем по таблицам свойств водяного пара [6, с. Суммарная температурная депрессия определяется по следующее формуле: Физико-химическую температурную депрессию раствора при атмосферном давлении определяем по таблице [1, с. Гидростатическая депрессия равна: Гидравлическая температурная депрессия обусловлена потерей давления пара на преодоление гидравлических сопротивлений трубопроводов при переходе из корпуса в корпус. Подставив эти значения, получим: Так как полезная разность температур равна: то полезная разность температур в первом корпусе равна: Температура кипения раствора в первом корпусе: Температура вторичного пара в первом корпусе: Температура кипения раствора во втором корпусе: t2=t`s D2=75,9 25,33=101,2OC, где: - температура пара при .Коэффициент теплоотдачи между конденсирующимся паром и стенкой определяется по формуле: где: - полином; Определяем коэффициент теплоотдачи для первого корпуса : Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящей жидкости определяем по формуле: где: =0,7 м/с - скорость раствора в трубках; Для первого корпуса : Коэффициент теплопередачи определяется по формуле: где: dct и lct - параметры материала стенки; Коэффициент теплоотдачи между конденсирующимся паром и стенкой для второго корпуса равен : Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящей жидкости для второго корпуса равен : Коэффициент теплопередачи для второго корпуса равен : Проверяем принятую в расчете разность температур: что незначительно отличается от принятого значения 1,02 .Номинальная поверхность теплообмена Fн 100 м2 Диаметр греющей камеры dk 1000 ммСоставим тепловой баланс подогревателя экстрапаром: Определим количество теплоты, переданное экстрапаром исходному раствору из теплового баланса : Из уравнения теплопередачи определим площадь поверхности теплообмена: где: - средний температурный напор, k - коэффициент теплопередачи, для конденсаторов выбирается из интервала (принимаем ).Диаметр теплообменных труб 38х3,5 ммСоставим тепловой баланс подогревателя острым паром: Определим количество теплоты, преданное острым паром раствору из теплового баланса : Также из теплового баланса определим расход пара, идущего на подогрев раствора: Определим площадь поверхности теплообмена : .Диаметр теплообменных труб 108х4 ммДля создания вакуума в выпарных установках обычно применяют конденсаторы смешения с барометрической трубой. В качестве охлаждающего агента используют воду, которая подается в конденсатор чаще всего при температуре окружающей среды. Смесь охлаждающей воды и конденсата выливается из конденсатора по барометрической трубе.
План
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. Литературный обзор по теории и технологии процесса выпарки
2. Обоснование выбора и описание технологической схемы производства (двухкорпусная выпарная установка)
3. Материальный баланс установки
4. Определение расхода греющего пара
5. Определение поверхности теплопередачи, выбор типа, исполнения и стандартизованных выпарных аппаратов
6. Расчет и выбор теплообменников исходной смеси и барометрического конденсатора
6.1 Расчет подогревателя экстрапара
6.2 Расчет подогревателя острого пара
6.3 Расчет барометрического конденсатора
7. Выбор вспомогательного оборудования выпарной установки