Расчет двухкорпусной выпарной установки
Проект расчета двухкорпусной выпарной установки: расчет подогревателя, количества передаваемого тепла, греющего пара и теплопередачи. Анализ расчета количества выпаренной воды и её распределения в корпусах установки. Расчет барометрического конденсатора.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 24.12.2010 |
| Размер файла | 173,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
2
Содержание
Условие задачи
Схема двухкорпусной выпарной установки
Расчет подогревателя
Исходные данные:
а) Справочные данные
б) Пересчет единиц
1. Количество передаваемого тепла от конденсатора к воде
2. Расход греющего пара
3. Подготовка к расчету коэффициента теплопередачи
4. Расчет коэффициента теплопередачи
5. Расчет поверхности теплообмена
Расчет двухкорпусной выпарной установки
Исходные данные:
а) Справочные данные из [1] и [2]
б) Пересчет единиц
1. Расчет количества выпаренной воды и распределение ее по корпусам. Расчет концентрации a1
2. Расчет температурных депрессий и температур кипения
3. Суммарная полезная разность температур
4. Таблица первого приближения
5. Уточнение значений Wi (W1, W2)
6. Подготовка к расчету поверхности теплообмена
а) Расчет AI и AII
б) Расчет BоI и BоII
7. Расчет комплексов для расчетного уравнения
8. Определение поверхности теплообмена F
9. Уточнение ?1 и ?2
10. Уточненный конечный вариант таблицы
11. Новая проверка Wi и Qi
12. Сопоставление значений QI и QII и Q'I и Q'II
13. Расход греющего пара в первом корпусе
Расчет барометрического конденсатора
1. Расход воды на конденсацию
2. Расчет потока газа, который образуется в конденсаторе
а) Расчет расхода парогазовой смеси
б) Расчет температуры парогазовой смеси 8
в) Парциальное давление газа
г) Объемный поток отсасываемого газа (по ур-ю Менделеева-Клапейрона)
3. Расчет барометрической трубки
а) Расчет диаметра барометрической трубки по уравнению Бернулли
б) Высота барометрической трубы (по уравнению Бернулли)
Список литературы
расчет выпарная установка вода конденсатор
Условие задачи
Рассчитать двухкорпусную выпарную установку непрерывного действия для выпаривания So = 12 000 кг/час раствора соли KNO3 от начальной концентрации a1 = 8% вес. до конечной a2 = 55 % вес. Слабый раствор соли подогревается в теплообменнике от tн = 30 ?C до to = 82 ?C. Давление греющего пара Pгр = 4,5 ата. Вакуум во втором корпусе составляет Pвак = 690 мм рт. ст. Выпарная установка обсуживается барометрическим конденсатором смешения, питающегося водой с tв = 20 ?C. Из первого корпуса отводится E = 300 кг/час экстра-пара.
Определить:
Расход греющего пара в выпарном аппарате и подогревателе;
Поверхности теплообмена подогревателя и выпарных аппаратов;
Расход охлаждающей воды в конденсаторе;
Диаметр и высоту барометрической трубы.
Схема двухкорпусной выпарной установки
Расчет подогревателя
Исходные данные:
So = 12 000 кг/час;
a1= 8 %;
a2= 55%;
tн= 30 ?C;
to= 82 ?C;
tв'= 20 ?C;
а) Справочные данные** Взяты из [1], [2] и [3]. f = ???y = ???о = ?
для раствора а = 8%, to = 82 ?C
??????09?кг/м3
??= 3,91??-6 м2/с
? = ?·? = 3,91??-6 м2/с·??09?кг/м = 3,94519·10-3 Пас
rр = 2304 кДж/кг
tнас = 100,7 ?C
r = 2253 кДж/кг
??????657?Вт/мК
б) Пересчет единиц
Количество передаваемого тепла от конденсатора к воде
Q = Sorр = 3,33кг/с2304 кДж/кг = 7672 (кВт)
Расход греющего пара
Дгр = Q/r = 7672 / 2253 = 3,405 (кг/с)
Подготовка к расчету коэффициента теплопередачи
; ;
а) ?t = tкон - tкип = 18,7 ?C
б) Расчет A
С = 0,943 (вертикальный теплообменник); Ao = 13·103.
Для выбора высоты теплообменника надо оценить Fор, а для этого нужно задаться К (К < ?меньш).
Кор = 1000 Вт/м2; , в каталоге - 497 м2.
H = 1400 мм
в) dn·s = 38х2 [6, стр. 415]
г)
д) Расчет параметра В
Расчет коэффициента теплопередачи
|
№ итерации |
К новое |
К |
|
|
1 |
1000 |
1940,997 |
|
|
2 |
1940,997 |
1860,799 |
|
|
3 |
1860,799 |
1866,738 |
|
|
4 |
1866,738 |
1866,293 |
|
|
5 |
1866,293 |
1866,326 |
|
|
6 |
1866,326 |
1866,324 |
|
|
7 |
1866,324 |
1866,324 |
Красч = 1866 (итог четвертой итерации)
Расчет поверхности теплообмена
Уточнение подбора по каталогу, при условии, что Fкатал > Fрасч; Hкатал < 1,4 м
Выбираем одноходовой теплообменник типа ТН или ТЛ: F = 239 м2, H = 1,2 м, ???????-3 м.
Расчет двухкорпусной выпарной установки
Исходные данные:
So = 12 000 кг/час;
ao = 8 %;
a2 = 55 %;
tн = 30 ?C;
to = 82 ?C;
Pгр = 4,5 ата = 4,413 бар;
Pвак = 690 мм рт. ст.;
tв'= 20 ?C;
E = 300 кг/час.
а) Справочные данные из [1] и [2]
|
a%, масс |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
40 |
60 |
8 |
55 |
|
|
tкип, ?С |
100 |
100,5 |
100,9 |
101,2 |
102,1 |
104,1 |
108,2 |
100,7 |
107,0 |
|||
|
??= ?q |
1 |
0,98 |
0,96 |
0,94 |
0, 92 |
0,9 |
0,88 |
0,84 |
0,76 |
0,968 |
0,78 |
б) Пересчет единиц
; ; ;
Расчет количества выпаренной воды и распределение ее по корпусам. Расчет концентрации a1
Расчет температурных депрессий и температур кипения
При концентрации a1 = 17,3%, ta1 ? 101,4 ?С;
?1 = ta1 - tст = 101,6 -100,0 = 1,4 ?C
Во втором корпусе ???считаем по правилу Бабо.
Абсолютное давление PII = Pатм - Pвак = 1,033 - 0,842 = 0,191 атм = 0,188 бар
(Ps)ст берется из таблицы насыщенных паров для температуры кипения раствора при a2 = 55% (tкип = 107 ?С). (Ps)ст = 1,294 бар. [3, таблица 1].
; (бар)
По давлению 0,240 бар ищем температуру кипения раствора во втором корпусе: tкип = 64,08 ?C. Определяем ??при давлении 0,188 бар: ??? 58,7 ?C [3, таблица 2].
Поправка Стабникова не вводится, т.к. растворение соли KNO3 является эндотермическим [4, таблица XXXVII].
?II = t кип - ?II = 64,0 - 58,7 = 5,3 ?C.
Суммарная полезная разность температур
По Pгр = 4,5 ата ? 4,4 бар находим по таблице насыщенных паров [3, таблица 2] находим T1 = 147,1 ?C.
?Г(1-2) примерно от 1 до 3 ?C. Принимаем ?Г(1-2) = 1,7 ?C.
(?С)
Распределяем произвольно по корпусам:
?1 = 40 ?C;
?2 = 40 ?C.
Таблица первого приближения
|
Символ |
I приближение |
||||
|
Предварительный вариант |
Окончательный вариант |
||||
|
I корпус |
II корпус |
I корпус |
II корпус |
||
|
T |
147,1 |
104 |
143,9 |
||
|
? |
40 |
40 |
|||
|
t |
107,1 |
64 |
64 |
||
|
? |
1,4 |
5,3 |
5,3 |
||
|
? |
101,7 |
58,7 |
58,7 |
||
|
?Г |
1,7 |
1,7 |
|||
|
a% |
17,3 |
55 |
17,3 |
55 |
|
|
Pгр |
4,4 |
0,239 |
4,5 |
||
|
P |
1,29 |
0,188 |
0,188 |
||
|
h |
2742 |
2616 |
2742 |
||
|
i |
2713 |
2607 |
2607 |
t - температура кипения раствора. t = T - ?
? - температура вторичного пара ? = t - ?
P - давление внутри корпуса (по таблице свойств воды и пара на линии насыщения при t)
по таблице сухого насыщенного пара ;-\
Уточнение значений Wi (W1, W2)
Составим тепловой баланс по второму корпусу:
Теплоемкость исходного раствора Co = 3,94 кДж/кгград [1]
Теплоемкость конденсата Cк = 4,23 кДж/кгград [5]
Теплоемкость растворителя Cр = 4,20 кДж/кгград [5]
= 1,384 [кг/с]
Подготовка к расчету поверхности теплообмена
А - множитель в выражени для коэффициента теплоотдачи от конденсирующегося пара к поверхности нагрева;
B - множитель в выражении для коэффициента теплоотдачи от поверхности нагрева к кипящему раствору.
а) Расчет AI и AII.
. Принимаем Kор = 1100 Вт/м2K. [м2]
С = 0,943 [5, стр. 149]
A0I = 13,0103, A0II = 12,2103 [5, стр 138]
По справочнику находим для F = 82 м2 высоту выпарного аппарата H = 3,5 м. [6, стр. 416].
б) Расчет BоI и BоII.
Для выпарного аппарата выбираем материал Х-28 хлористая сталь,
??? 4,25 ккал/(м·град·ч) ? 4,94 Вт/мК. ? = 2 мм = 0,002 м
Расчет комплексов для расчетного уравнения
|
Корпус |
|||||||
|
I |
386,3 |
2813 |
1402 |
51562 |
37,22 |
43,54 |
|
|
II |
336,6 |
2341 |
1146 |
153146 |
53,50 |
81,78 |
|
|
? |
-- |
5154 |
2548 |
-- |
90,72 |
123,61 |
?ст1 = ?ст2, ?ст1 = ?ст2.
Определение поверхности теплообмена F
Используя в программе Microsoft ® Excel 97 функцию поиска определенного результата для ячейки с помощью подбора значения другой ячейки, находим F для = 80 ?С.
|
F, м2 |
F4/3 |
F1/3 |
|||||
|
66,348 |
268,598 |
19,190 |
38,401 |
4,048 |
22,410 |
80,000 |
Уточнение ?1 и ?2
Fрасч = 48,74 м2;
?1 = 54,747 ?C
?2 = 25,254 ?C
?1+?2 = 54,747 + 25,254 = 80,000 ?C
невязка отсутсвует.
Уточненный конечный вариант таблицы
|
Символ |
II приближение |
||||
|
Предварительный вариант |
Окончательный вариант |
||||
|
I корпус |
II корпус |
I корпус |
II корпус |
||
|
T |
147,1 |
104 |
147,1 |
103,2 |
|
|
? |
40 |
40 |
40,8 |
39,2 |
|
|
t |
107,1 |
64 |
106,3 |
64 |
|
|
? |
1,4 |
5,3 |
1,4 |
5,3 |
|
|
? |
101,7 |
58,7 |
104,9 |
58,7 |
|
|
?Г |
1,7 |
1,7 |
1,7 |
1,7 |
|
|
a% |
17,3 |
55 |
17,3 |
55 |
|
|
Pгр |
4,4 |
0,24 |
4,5 |
1,13 |
|
|
P |
1,29 |
0,188 |
1,2 |
0,188 |
|
|
h |
2742 |
2616 |
2742 |
2659 |
|
|
i |
2713 |
2607 |
2684 |
2607 |
P1 - по ? (по таблице насыщенных паров)
P11 гр - по T из таблицы
t - температура кипения раствора. t = T - ?????????????
? - температура вторичного пара ? = t - ?
P - давление внутри корпуса (по таблице свойств воды и пара на линии насыщения при t)
по таблице сухого насыщенного пара ;-\1,1,1267 1,1668
Новая проверка Wi и Qi
а)
= 1,376 [кг/с]
б)
Сопоставление значений QI и QII и Q'I и Q'II
Расхождение менше 5% ? найденные значения тепловых нагрузок Q1 = 3462 кВт, Q2 = 1260 кВт, потоков W1 = 1,384 кг/с, W2 = 1,346 кг/с, Q1 = 3462 кВт, Q2 = 1260 кВт., поверхности F = 50 м2 и параметров процесса (см. табл.) принимаем как окончательные.
Расход греющего пара в первом корпусе
В курсовой работе - по каталогу далее выбираем аппарат с F > такого-то и H < такого-то
Расчет барометрического конденсатора
Температура конденсации ?конд = ?II - ?Г = 58,7 - 1,7 = 57,0 (?C).
По ?конд определяем давление в конденсаторе Pконд = 0,173 бар. [3, табл. 1].
Расход воды на конденсацию
Расчет потока газа, который образуется в конденсаторе
а) Расчет расхода парогазовой смеси
GГ = [0,025·(Gв + W2) + 10·W2]10-3 = [0,025(22,51 + 1,346) + 101,346]10-3 = 14,0610-3 кг/с
б) Расчет температуры парогазовой смеси
в) Парциальное давление газа
Pп = 0,0367 бар. [3, табл. 1].
PГ = Pконд - Pп = 0,173 - 0,0367 = 0,136 бар.
г) Объемный поток отсасываемого газа (по ур-ю Менделеева-Клапейрона)
Расчет барометрической трубки
а) Расчет диаметра барометрической трубки по уравнению Бернулли
Примем скорость движения жидкости по трубе: W`б.т = 0,6 м/с.
?в из таблицы при t''.
Смотрим по сортаменту труб dб.тр. = 240 мм.
б) Высота барометрической трубы (по уравнению Бернулли)
(l = 10 м по ГОСТу)
Список литературы
1. Бурович Б.М., Горелов А.Я., Межерецкий С.М. Справочник теплофизических свойств растворов. Ташкент, 1987.
2. Гельперин И.И, Солопенков К.Н. Прямоточная многокорпусная выпарная установка с равными поверхностями нагрева. Москва, 1975.
3. Ривкин С.Л., Александров А.А. Теплофизические свойства воды и водяного пара. Москва, «Энергия», 1980.
4. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Издательство «Химия», 1981.
5. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. Москва, «Энергия», 1973.
6. Лащинский А.А, Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. Москва, 1980.
7. Айнштейн В.Г., Захаров М.К., Носов Г.А. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии (книга 1). Издательство «Химия», 1999.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Определение количества выпарной воды в двухкорпусной выпарной установке. Расчет расхода греющего пара, поверхности теплообмена одного корпуса. Расход охлаждающей воды на барометрический конденсатор смешения. Производительность вакуумного насоса.
контрольная работа [872,4 K], добавлен 07.04.2014Проектный расчет двухкорпусной выпарной установки непрерывного действия для сгущения томатной массы с барометрическим конденсатором. Расчет туннельной сушилки. Параметры пара по корпусам установки. Скорость движения пара в корпусе конденсатора.
курсовая работа [388,1 K], добавлен 10.02.2012Приведение принципиальной схемы двухкорпусной выпарной установки. Расчет диаметров трубопроводов и штуцеров, толщины теплоизоляционных покрытий, теплообменника исходной смеси для конструирования выпарного аппарата. Выбор вспомогательного оборудования.
курсовая работа [366,2 K], добавлен 09.05.2011Основы теории и сущность процессов выпаривания. Особенности процессов многократного выпаривания и применение термокомпрессоров в выпарных установках. Технологическая схема производства сгущенного молока. Расчет двухкорпусной вакуум-выпарной установки.
курсовая работа [130,9 K], добавлен 24.12.2009Испытание двухкорпусной выпарной установки. Материальный баланс установки. Коэффициенты теплопередачи по корпусам. Тепловой баланс установки. Испытание процесса ректификации. Экстракция. Описание установки и порядок выполнения работы. Абсорбция.
методичка [677,0 K], добавлен 17.07.2008Проект вакуум-установки для выпаривания раствора NaNO3. Тепловой расчет выпарного аппарата с естественной циркуляцией, вынесенной греющей камерой и кипением в трубах. Выбор подогревателя исходного раствора, холодильника, барометрического конденсатора.
курсовая работа [375,9 K], добавлен 25.12.2013Предварительное распределение выпариваемой воды по корпусам установки. Определение температурного режима работы установки. Уточненный расчет поверхности теплопередачи и выбор выпарных аппаратов. Расчет барометрического конденсатора, вакуум-насоса.
курсовая работа [615,9 K], добавлен 14.03.2012Исследование 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.
курсовая работа [183,9 K], добавлен 19.06.2010Технологическая схема выпарной установки. Выбор выпарных аппаратов и определение поверхности их теплопередачи. Расчёт концентраций выпариваемого раствора. Определение температур кипения и тепловых нагрузок. Распределение полезной разности температур.
курсовая работа [523,2 K], добавлен 27.12.2010Использование современных выпарных установок в целлюлозно-бумажной промышленности. Определение температурного режима и схемы работы установки. Расчет вспомогательного оборудования. Основные технико-экономические показатели работы выпарной установки.
курсовая работа [217,2 K], добавлен 14.03.2012
