Проектирование трехкорпусной выпарной установки для концетрирования водного раствора

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Задание на проектирование

Запроектировать трехкорпусную выпарную установку для концентрирования водного раствора от начальной концентрации до конечной концентрации .

1. Обогрев производится водяным паром давлением

2. Давление в барометрическом конденсаторе

3. Тип выпарного аппарата: с естественной циркуляцией, соосной греющей камерой и солеотделением

4. Взаимное направление пара и раствора: прямоток

5. Отбор экстра -пара не производится.

6. Раствор поступает в первый корпус подогретым до температуры кипения.

2. Определение поверхности теплообмена выпарных аппаратов

Первое приближение

Производительность установки по выпариваемой воде определяют из уравнения материального баланса:

.

Расчет концентраций упариваемого раствора:

.

Расчет концентраций раствора по корпусам:

или 6,8 %;

или 11 %;

или 35 %;

Концентрация раствора в последнем корпусе соответствует заданной концентрации упаренного раствора .

3. Определение температур кипения раствора

Общий перепад давлений в установке равен:

.

Давление пара в барометрическом конденсаторе:

.

Это соответствует заданной величине .

Табл. 1

Гидродинамическая депрессия

Вызвана потерей давления паром на преодоление гидравлических сопротивлений трубопроводов при переходе из корпусе в корпус. Обычно в расчетах принимают равной 1,0-1,5 на корпус. Примем для каждого корпуса по 1 , тогда температуры вторичных паров в корпусах будут равны:

Сумма температурных потерь, вследствие гидродинамических депрессий:

.

Табл. 2. Данные вторичных паров

Гидростатическая депрессия обусловлена разностью давлений в среднем слое кипящего раствора и на его поверхности.

Давление в среднем слое:

,

Где - давление вторичного пара в корпусе, атм.; -плотность кипящего раствора , кг/; Н- высота кипятильных труб в аппарате , м; -паронаполнение (объемная доля пара парожидкостной смеси) , .

Циркуляция раствора естественная q=40000

Ориентировочная площадь поверхности корпусов:

Высота кипятильных труб H= 4 м.

Плотность водных растворов

, ,

Давление в среднем слое кипятильных труб по корпусам:

9,32+(1045*9,8*4*(1-0,5)/2)/=10,34 атм

5,12+(1075*9,8*4*(1-0,5)/2) /= 6,17 атм

1,1+(1256*9,8*4*(1-0,5)/2) /= 2,33 атм

Табл. 3

Гидростатическая депрессия по корпусам:

;

;

.

Сумма гидростатических депрессий равна:

.

Температурная депрессия:

Сумма температурных депрессий равна:

Температура кипения растворов по корпусам:

=174.53+1.2+5.67+1=182.4

=151,11+1,95+7,25+1=161,31

=99,09+6,5+24,01+1=130,6

Производительность:

0,283*1045=177,4 кг/с

0,3*1075=193,5 кг/с

0,363*1256=273,6 кг/с

Полезные разности температур по корпусам:

Суммарная полезная разность температур:

42,04

Проверка суммарной полезной мощности разности температур:

9.65+36.93+3)=42.04

Определение тепловых нагрузок:

Расчет теплоемкости раствора начальной концетрации

Решение системы уравнения

2112,7=-(1,32+1,03)*3,87*30,71+2134,4

2112,7=-156,9-122,4 +2134,4

2112,7=2134,4-34,5

2)

1940,5

=8,33

2,03=8,33+0,48

2,03()=8,33+0,48

2,05-0,041+

3,058,85

кг/с

кг/с

-0,48=2,51 кг/с

Погрешность не превышает 5 %

4. Расчет коэффициентов теплопередачи

Принимается сталь Х17

Термическое сопротивление накипи принимаем равным

1-й корпус.

.

Коэффициент теплоотдачи от конденсирующего пара к стенке при пленочной конденсации:

Коэффициент теплоотдачи от стенке к кипящему раствору

2-й корпус

Коэффициент теплоотдачи от конденсирующего пара к стенке при пленочной конденсации

Коэффициент теплоотдачи от стенке к кипящему раствору

Погрешность 0,44%

3-й корпус.

Коэффициент теплоотдачи от конденсирующего пара к стенке при пленочной конденсации

Коэффициент теплоотдачи от стенке к кипящему раствору

Погрешность 1,16%

Коэффициенты теплопередачи в корпусах

При втором распределение температур растворов и паров ,дошли до нужной погрешности

Поверхность теплопередачи выпарных аппаратов

барометрический конденсатор выпарной гидростатический

Найденные значения поверхности теплопередачи выпарных аппаратов мало отличаются от ориентировочно определенной ранее .

Размещено на Allbest.ru