Проектирование трехкорпусной выпарной установки для концентрирования раствора

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Технологический расчёт

1.1 Определение поверхности теплопередачи выпарных аппаратов

Поверхность теплопередачи каждого корпуса выпарной установки определяют по основному уравнению теплопередачи:

F = Q/K?t_П

Для определения тепловых нагрузок Q, коэффициентов теплопередачи K и полезных разностей температур необходимо знать распределение упариваемой воды, концентраций растворов и их температур кипения по корпусам. Эти величины находят методом последовательных приближений.

Первое приближение

Производительность установки по выпариваемой воде определяют из уравнения материального баланса:

W = G_Н(1-x_Н/x_К) (1)

G_Н = 36000 кг/ч = 10 кг/с; x_Н = 8,1%; x_К = 44,5%.

Подставив, получим:

W = 10 (1-8,1/44,5) = 8,18 кг/с

1.1.1 Концентрация упариваемого раствора

Распределение концентраций раствора по корпусам установки зависит от соотношения нагрузок по выпариваемой воде в каждом аппарате. В первом приближении на основании практических данных принимают, что производительность по выпариваемой воде распределяется между корпусами в соответствии с соотношением.

W1: W2: W3 = 1,0: 1,1: 1,2

Тогда

W₁ = 1,0W/(1,0+1,1+1,2) = 1,0W/3,3

W₂ = 1,1W/(1,0+1,1+1,2) = 1,1W/3,3

W₃ = 1,2W/(1,0+1,1+1,2) = 1,2W/3,3

Получаем:

W₁ = 1,0•8,18/3,3 = 2,48 кг/с

W₂ = 1,1•8,18/3,3 = 2,73 кг/с

W₃ = 1,2•8,18/3,3 = 2,97 кг/с

Далее рассчитываем концентрации растворов в корпусах:

x₁ = G_H•x_H/(G_H-W₁)

x₂ = G_H•x_H/(G_H-W₁-W₂)

x₂ = G_H•x_H/(G_H-W₁-W₂-W₃)

Пдставив, находим:

x₁ = 10•8,1/(10-2,48) = 10,77%

x₂ = 10•8,1/(10-2,48-2,73) = 16,89%

x₃ = 10•8,1/(10-2,48-2,73-2,97) =44,5%

Концентрация раствора в последнем корпусе x₃ соответствует заданной концентрации упаренного раствора x_k.

1.1.2 Температуры кипения растворов

P_{Г1 изб} = 1,54 МПа, Р _Г1 = 1,54+0,1013=1,6413 МПа

P_БК = 0,0130 МПа

Общий перепад давлений в установке равен:

?P_ОБ = P_Г1 - Р_БК = 1,6413-0,0130= 1,628 МПа

В первом приближении общий перепад давлений распределяют между корпусами поровну. Тогда давления греющих паров в корпусах равны:

Р_Г1 = 1,6413 МПа

Р_Г2 = Р_Г1 - ?Р_ОБ/3

Р_Г3 = РГ2 - ?Р_ОБ/3

Подставив, получим:

Р_Г2 = 1,6413 - 1,627/3 = 1,099 МПа

Р_Г3 = 1,099 - 1,627/3 = 0,556 МПа

Давление в барометрическом конденсаторе:

Р_БК = Р_Г3-?Р_ОБ/3

Р_БК = 0,556 - 1,628/3 = 0,0133 МПа

что практически соответствует заданному значению P_бк.

По давлениям паров находим их температуры и энтальпии [2]:

P, МПа	t,°C	I, кДж/кг
РГ1 = 1,6413	tГ1 = 202,86	IГ1 = 2793,7
РГ2 = 1,099	tГ2 = 184,07	IГ2 = 2780,7
РГ3 = 0,556	tГ3 = 156,15	IГ3 = 2753,1
РБК = 0,013	tБК = 51,04	IБК = 2593,1

При определении температуры кипения растворов в аппаратах исходят из следующих допущений. Распределение концентраций раствора в выпарном аппарате с интенсивной циркуляцией практически соответствует модели идеального перемешивания. Поэтому концентрацию кипящего раствора принимают равной конечной в данном корпусе и, следовательно, температуру кипения раствора определяют при конечной концентрации.

Изменение температуры кипения по высоте кипятильных труб происходит вследствие изменения гидростатического давления столба жидкости. Температуру кипения раствора в корпусе принимают соответствующей температуре кипения в среднем слое жидкости. Таким образом, температура кипения раствора в корпусе отличается от температуры греющего пара в последующем корпусе на сумму температурных потерь от температурной (Д'), гидростатической (Д'') и гидродинамической (Д''') депрессий (?Д=Д' +Д''+Д''').

Гидродинамическая депрессия обусловлена потерей давления пара на преодоление гидравлических сопротивлений трубопроводов при переходе из корпуса в корпус. Обычно в расчетах принимают =1,0-1,5 град на корпус. Примем для каждого корпуса = 1 град. Тогда температуры вторичных паров в корпусах (в °С) равны:

t_ВП1 = t_Г2 + ?₁'''

t_ВП2 = t_Г3 + ?₂'''

t_ВП3 = t_БК + ?₃'''

Подставив, получим: t_ВП1 = 184,07 + 1 = 185,07 °С

t_ВП2 = 156,15 + 1 = 157,15 °С

t_ВП3 = 51,04 + 1 = 52,04 °С

Сумма гидродинамических депрессий:

??''' = ?₁''' + ?₂''' + ?₃'''

??''' = 3°C

По температурам вторичных паров определим их давления. Они равны сответственно в (Па) [2]: P_ВП1 = 1,1233•10⁶ Па Р_ВП2 = 5,7239•10⁵ Па Р_ВП3 = 1,3631•10⁴ Па

Гидростатическая депрессия обусловлена разностью давлений в среднем слое кипящего раствора и на его поверхности. Давление в среднем слое кипящего раствора Pср каждого корпуса определяется по уравнению.

Рср = Рвп + с•g•H•(1-е)/2 (2)

где H - высота кипятильных труб в аппарате, м; p - плотность кипящего раствора, кг/м³; е - паронаполнение (объемная доля пара в кипящем растворе), м³/м³.

Для выбора значения H необходимо ориентировочно оценить поверхность теплопередачи выпарного аппарата F_ор. При кипении водных растворов можно принять удельную тепловую нагрузку аппаратов с естественной циркуляцией q=20000-50000Вт/м², аппаратов с принудительной циркуляцией q=40000-50000 Вт/м². Примем q=50000 Вт/м². Тогда поверхность теплопередачи 1-го корпуса ориентировочно равна:

Fop = Q/q = W₁•r₁/q

Fop = 2,48•1996,1•10³ /50000 = 99 м²

где r₁ = 1996,1 - теплота парообразования вторичного пара, кДж/кг.

По ГОСТ 11987 - 81 [3] трубчатые аппараты с принудительной циркуляцией и соосной греющей камерой (тип 3, исполнение 2) состоят из кипятильных труб высотой 6 м при диаметре dн=38 мм и толщине стенке dст=2 мм.

При пузырьковом (ядерном) режиме кипения паронаполнение составляет e=0.4 - 0.6. Примем е=0.5. Плотность водных растворов, в том числе раствора NaCl [1, приложение 4.3], при соответствующих концентрациях и температурах в корпусах равна:

x₁ =10,77% x₂ = 16,89% x₃ = 44,5%

с₁ = 1071 кг/м³, с₂ = 1125 кг/м³, с₃ = 1337,5 кг/м³.

Давление в среднем слое кипятильных труб корпусов (в Па) равны:

Р_СР1 = Р_ВП1 + с₁•g•H•(1-е)/2

Р_СР1 = 1,1233•10⁶ + 1071•6•9,81 (1-0,5)/2 = 1,1391•10⁶ Па

Р_СР2 = Р_ВП2 + с₂•g•Н•(1-е)/2

Р_СР2 = 5,7239•10⁵ + 1125•6•9,81 (1-0,5)/2 = 5,889•10⁵ Па

Р_СР3 = Р_ВП3 + с₃•g•Н•(1-е)/2

Р_СР3 = 1,3631•10⁶ + 1337,5•6•9,81 (1-0,5)/2 = 3,33•10⁴ Па

Этим давлениям соответствуют следующие температуры кипения и теплоты испарения растворителя [2]:

P, Па	t, °C	r, кДж/кг
РСР1 = 1,1391•106	tСР1 = 186,42	rВП1 = 1992,3
РСР2 = 5,889•105	tСР2 = 157,93	rВП2 = 2094,2
РСР3 = 3,33•104	tСР3 = 71,5	rВП3 = 2331,15

Определим гидростатическую дипрессию по корпусам:

Д₁'' = t_ср1 - t_в1

Д₂'' = t_ср2 - t_в2

Д₃'' = t_ср3 - t_в3

Д₁'' = 186,42 - 185,07 = 1,38 ⁰С

Д₂'' = 157,93 - 157,15 = 0,78 ⁰С

Д₃'' = 71,5 - 52,04 = 19,46 ⁰С

Сумма гидростатических депрессий:

??'' = ?₁'' + ?₂'' + ?₃''

??'' = 1,38 + 0,78 + 19,46 = 21,62 °C

Температурную депрессию Д' определим по уравнению:

Д'=1,62·10^-2·Д'_атмТ²/r_вп (3)

где T - температура паров в среднем слое кипятильных труб, К; Д'атм - температурная депрессия при атмосферном давлении [1, приложение 4.5].

x₁ = 10,77% ?_АТМ1' = 2,131°C

x₂ = 16,89% ?_АТМ2' = 3,967°C

x₃ = 44,5% ?_АТМ3' = 9,6°C

Находим значение Д' по корпусам (в °C)

?₁' = 1,62•10^-2•2,131•(186,42 + 273)² / 1992,3 = 3,66 °C

?₂' = 1,62•10^-2•3,967•(157,95 + 273)² / 2094,2 = 5,7 °C

?₃' = 1,62•10^-2•9,6•(71,5 + 273)² / 2331,15 = 7,92 °C

Сумма температурных депрессий:

??' = ?₁' + ?₂' + ?₃'

??' = 17,28 °C

Температуры кипения растворов в корпусах равны (в °C):

t_К1 = t_Г2 + ?₁' + ?₁'''

t_К2 = t_Г3 + ?₁' + ?₁'''

t_К3 = t_БК + ?₁' + ?₁'''

t_К1 = 184,07 + 3,66+1,38 + 1 = 190,11

t_К2 = 156,15+5,7 + 0,78 + 1 = 163,63

t_К3 = 51,04 +7,92 + 19,46 + 1 = 79,42

1.1.3 Полезная разность температур

?t_П1 = t_Г1 - (t_K1+?t_ПЕР1/2)

?t_П1 = 202,86 - 190,11 = 12,75 °С

?t_П2 = t_Г2 - (t_K2+?t_ПЕР2/2)

?t_П2 = 184,07 - 163,63 = 20,44 °С

?t_П3 = t_Г3 - (t_K3+?t_ПЕР3/2)

?t_П3 = 156,15 -79,42 = 76,73 °С

Общая полезная разность температур:

??t_П = ?t_П1 + ?t_П2 + ?t_П3

??t_П = 12,75 + 20,44 + 76,73 = 109,92 °С

Проверим общую разность температур:

??t_П = t_Г1-t_БК - (??' + ??'' + ??''')

??t_П = 202,86-51,04 - (17,28 + 21,62 + 3) = 109,92 °С

1.1.4 Определение тепловых нагрузок

Расход греющего пара в 1-й корпус, производительность каждого корпуса по выпаренной воде и тепловые нагрузки по корпусам определим путем совместного решения уравнений тепловых балансов по корпусам и уравнения баланса по воде для всей установки:

Q₁ = D(I_Г1-i₁) = 1,03•[G_H•c_H•(t_K1-t_H)+w₁•(I_ВП1-c_B•t_K1) +Q_конц] (4)

Q₂ = w₂•(I_Г2-i₂) = 1,03•[(G_H-w₁)•c₁•(t_K2-t_K1)+w₂(I_ВП2-c_B•t_K2)+ Q_конц2] (5)

Q₃ = w₂•(I_Г3-i₃) = 1,03•[(G_H-w₁-w₂)•c₂•(t_K3-t_K2)+w₃•(I_ВП3-c_B•t_K3) + Q_конц3] (6)

w = w₁ + w₂ + w₃ (7)

где 1.03 - коэффициент, учитывающий 3% потерь тепла в окружающую среду; с_Н, с1, с2 - теплоемкости растворов соответственно исходного, в первом и во втором корпусах, кДж/(кг•К) [4]; Q_конц, Q_конц2, Q_конц3 - теплоты концентрирования по корпусам, кВт; t_н - температура кипения исходного раствора при давлении в 1-м корпусе; t_н=t_вп1+D'_н=185,07+1,5=186,57 (где D_1н - температурная депрессия для исходного раствора); можно принять:

I_ВП1 = I _г2 =2780,7 кДж/кг i₁ = 865,3 кДж/кг

I_ВП2 =I_г3 = 2753,1 кДж/кг i₂ = 781,2 кДж/кг

I_ВП3 = I _бк =2593,1 кДж/кг i₃ = 658,9 кДж/кг

Анализ зависимости теплоты концентрирования от концентрации и температуры показал, что она наибольшая для третьего корпуса. Поэтому рассчитаем теплоту концентрирования для 3 - го корпуса:

Q_конц3 = G _сух Дq=G _н x _н Дq (8)

где G _сух - производительность по сухому NaCl, кг/с; Дq - разность интегральных теплот растворения при концентрациях х₁ и х_2, кДж/кг [4]. Тогда

Q_конц3 = 10·0,081·84,5=68,5 кВт

Сравним Q_конц3 с ориентировочной тепловой нагрузкой для 3-го корпуса Q_3ор

Q_3ор = (G_H-w₁-w₂)•c₂•(t_K3-t_K2)+w₃•(I_ВП3-c_В•t_K3)

Q_3ор = (10-2,48-2,73) •3,33•(79,42-163,63)+2,97•(2593,1-4,19•79,42)=5369,97 кВт

Поскольку Q_конц3 составляет значительно меньше 3% от Q_3ор, в уравнениях тепловых балансов пренебрегаем этой величиной.

Получим систему уравнений:

Q₁=D•(2793,7-865,3)=1,03•[10•3,7915•(190,11-186,57)+w₁•(2780,7-4,19•190,11)]

Q₂=w₁•(2780,7-781,2)=1,03•[(10-w₁)•3,7204•(163,63-190,11)+w₂•(2753,1-4,19•163,63)]

Q₃=w₂•(2753,1-658,9)=1,03•[(10-w₁-w₂)•3,33•(79,42-163,63)+w₃•(2593,1-4,19•79,42)]

w₁ + w₂ + w₃ = 8,18

Решение этой системы уравнений дает следующие результаты:

D = 2,658 кг/с; щ₁= 2,44 кг/с; щ₂ = 2,66 кг/с; щ₃ = 3,08 кг/с

Q₁= 5125,69 кВт; Q₂ = 4878,78 кВт; Q₃ = 5570,57 кВт;

Таблица 1

Параметр	Корпус
	1	2	3
Производительность по испаряемой воде, w, кг/с	2,44	2,66	3,08
Концентрация растворов x, %	10,77	16,89	44,5
Давление греющих паров Pr, МПа	1,6413	1,099	0,556
Температура греющих паров tr, °C	202,86	184,07	156,15
Температурные потери , град	6,04	7,48	28,38
Температура кипения раствора tk, °C	190,11	163,63	79,42
Полезная разность температур , град	12,75	20,44	76,73

1.1.5 Выбор конструкционного материала

Выбираем конструкционный материал, стойкий в среде кипящего NaCl в интевале изменения концентраций от 8,1 до 44,5% [5]. В этих условиях химически стойкой является сталь марки Х17. Скорость корозии ее не менее 0,1 мм/год, Коэффициент теплопроводности:

л_СТ = 25,1 Вт/(м•К)

1.1.6 Расчет коэффициентов теплопередачи

Коэффициент теплопередачи для первого корпуса определяют по уравнению аддитивности термических сопротивлений:

(9)

Примем, что суммарное термическое сопротивление равно термическому сопротивлению стенки ?_ст/?_ст и накипи ?_н/?_н. Термическое сопротивление загрязнений со стороны пара не учитываем. Получим:

?д/л = 0,002/25,1 + 0,0005/2 = 0,000287 м²•К/ Вт

Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке ?1 равен [1]:

(10)

где r₁ - теплота конденсации греющего пара, Дж/кг; - соответственно плотность (кг/). теплопроводность Вт/(), вязкость () конденсата при средней температуре пленки, , где - разность температур конденсации пара и стенки, град.

Первый корпус

Расчет - ведут методом последовательных приближений. В первом

приближении примем =2 ⁰С. Тогда

t_ПЛ = t_Г1-?t₁/2

t_ПЛ = 202,86-2/2 = 201,86 °С

r₁ = 1928,4 кДж/кг с_Ж = 865,14 кг/м³

м_Ж = 0,00013114 Па•с л_Ж = 0,6663 Вт/(м•К)

Для установившегося процесса передачи тепла справедливо уравнение

где q - удельная тепловая нагрузка, Вт/; Дt_ст - перепад температур на стенке, град; Дt₂ - разность между температурой стенки со стороны раствора и температурой кипения раствора, град.

Отсюда

Тогда

Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящему раствору для пузырькового кипения в вертикальных кипятильных трубках при условии принудительной циркуляции раствора равен:

Nu = 0,023•Re^0,8•Pr^0,4 (11)

Nu = б·l/л

Re = v·d·с/µ

Pr = c·µ/л

Отсюда выразим б₂:

Физические свойства кипящего раствора NaCl сведем в таблицу 2.

Таблица 2

Параметр	Корпус
	1	2	3
Теплопроводность раствора л, Вт/(м·К)	0,534	0,558	0,64
Плотность растворов с, кг/м3	1071	1125	1337,5
Теплоемкость раствора с, Дж/ (кг·К)	3720,4	3330	3251
Вязкость раствора µ·103, Па·с	0,156	0,289	0,749

Подставив численные значения, получим:

Проверим правильность первого приближения по равенству удельных тепловых нагрузок:

q' = б₁•?t₁

q' = 8279,34•2 = 16558,68 Вт/м²

q'' = б₂•?t₂

q'' = 11899,9•6 = 71399,4 Вт/м²

Как видим, q' ? q''

Расхождение между тепловыми нагрузками превышает 3%.

Для второго приближения примем =4 ⁰С.

Пренебрегая изменением физических свойств конденсата при изменении температуры на 2 градуса рассчитаем б₁ по соотношению:

Получим:

q' = 6961,78•4=27847,12 Вт/м²

q'' = 11899,9•0,79 =9043,92 Вт/м²

Как видим, q' ? q''

Для расчета в третьем приближении строим графическую зависимость удельной тепловой нагрузки от разности температур между паром и стенкой в первом корпусе (рис. 1) и определяем =3,5 ⁰С.

Рисунок 1

q' = 7198,1•3,5=25193,35 Вт/м²

q'' = 11899,9•2,02=24037,8 Вт/м²

Как видим, q' ? q''

Расхождение между тепловыми нагрузками не превышает 3%, расчет коэффициентов теплоотдачи на этом заканчиваем.

Находим коэффициент теплопередачи:

К₁ = 1 / (1/б₁ + ?д/л + 1/б₂)

К₁ = 1/ (1/7198,1 + 0,000287 + 1/11899,9) = 1960,94 Вт/ м²•К

Второй корпус

В первом приближении примем =4 град. Тогда

t_ПЛ2 = t_Г2-?t₁/2

t_ПЛ2 = 184,07 - 4/2 = 182,07 °С

r₁ = 1999,5 кДж/кг с_Ж = 887 кг/м³

м_Ж = 0,000153 Па•с л_Ж = 0,675 Вт/м•К

Тогда

Проверим правильность первого приближения по равенству удельных тепловых нагрузок:

q' = 6911,53•4 = 57646,12 Вт/м²

q'' = 10002,68•8,5 = 85022 Вт/м²

Как видим, q' ? q''

Для второго приближения примем =6⁰С.

Пренебрегая изменением физических свойств конденсата при изменении температуры на 2 градуса рассчитаем б₁ по соотношению:

q' = 6245,28•6 = 37471,68 Вт/м²

q'' = 10002,68•3,69 = 36909,9 Вт/м²

Как видим, q' ? q''

Расхождение между тепловыми нагрузками не превышает 3%, расчет коэффициентов теплоотдачи на этом заканчиваем.

Находим коэффициент теплопередачи:

К₂ = 1 / (1/б₁ + ?д/л + 1/б₂)

К₂ = 1/ (1/6245,53 + 0,000287 + 1/10002,68) = 1827,84 Вт/ м²•К

1.2 Определение толщины тепловой изоляции

Толщину тепловой изоляции д_н находят из равенства удельных тепловых потоков через слой изоляции от поверхности изоляции в окружающую среду:

(13)

где - коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляционного материала в окружающую среду, Вт/(м²·К) [5]: - температура изоляции со стороны окружающей среды (воздуха); для аппаратов, работающих в закрытом помещении, выбирают в интервале 35-15 °С; - температура изоляции со стороны аппарата, ввиду незначительного термического сопротивления стенки аппарата по сравнению термическим сопротивлением слоя изоляции принимают равной температуре греющего пара ; - температура окружающей среды (воздуха), °С; - коэффициент теплопроводности изоляционного материала, Вт/(м·К).

Рассчитаем толщину тепловой изоляции для 1-го корпуса:

t_СТ2 = 40 °С

t_В = 20 °С

б_В = 9,3+0,058•40 = 11,62 Вт/(м²·К)

В качестве материала для тепловой изоляции выберем совелит (85% магнезии + 15% асбеста), имеющий коэффициент теплопроводности л=0,09 Вт/ (м·К). Тогда получим

Принимаем толщину тепловой изоляции 0,063 м и для других корпусов.

2. Расчёт вспомогательного оборудования

2.1 Расчет барометрического конденсатора

Для создания вакуума в выпарных установках обычно применяют конденсаторы смешения с барометрической трубой. В качестве охлаждающего агента используют воду, которая подается в конденсатор чаще при температуре окружающей среды (около 20°С). Смесь охлаждающей воды и конденсата выливается из конденсатора по барометрической трубе. Для поддержания постоянства вакуума в системе из конденсатора с помощью вакуума - насоса откачивают неконденсирующие газы.

Необходимо рассчитать расход охлаждающей воды, основные размеры (диаметр и высоту) барометрического конденсатора и барометрической трубы, производительность вакуума - насоса.

2.1.1 Расход охлаждающей воды

Расход охлаждающей воды G_в определяют из теплового баланса конденсатора:

теплопередача выпарной раствор конденсатор

где - энтальпия паров в барометрическом конденсаторе, Дж/кг; t_н - начальная температура охлаждающей воды, °С; t_k - конечная температура смеси воды и конденсата, °С.

Разность температур между паром и жидкостью на выходе из конденсатора должна быть 3-5 град. Поэтому конечную температуру воды t_к на выходе из конденсатора примем на 3 град ниже температуры конденсации паров:

t_k = t _б.к - 3,0 = 51,04 - 3 = 48,04°C.

t_H = 20 °C

I_БК = 2593,1 кДж/кг

с_В = 4,190 кДж/кг•К

Тогда

2.1.2 Диаметр конденсатора

Диаметр барометрического конденсатора d_бк определяют из уравнения расхода:

где с - плотность паров, кг/м³, v - скорость паров, м/с

При остаточном давлении в конденсаторе порядка 10⁴ Па скорость паров v = 15-25 м/с. Тогда

с_П = 0,098 кг/м³

Подбираем конденсатор диаметром, равным расчетному или ближайшему большему. Определяем его основые размеры. Выбираем барометрический конденсатор диаметром

d_бк =1600 мм.

2.1.3 Высота барометрической трубы

В соответствии с нормалями [6], внутренний диаметр барометрической трубы d_бт равен 300 мм.

Скорость воды в барометрической трубе



Высота барометрической трубы

где B - вакуум в барометрическом, Па; ?о - сумма коэффициентов местных сопротивлений; л - коэффициентов трения в барометрической трубе; 0,5 - запас высоты на возможное изменение барометрического давления, м.

Па

где - коэффициенты местных сопротивлений на входе в трубу и на выходе из нее.

Коэффициент трения л зависит от режима течения жидкости. Определим режим течения воды в барометрической трубе:

с_В = 1000 кг/м3 м_В = 0,00054Па•с

При Re = 517222,22 л = 0,013

2.2 Расчет производительности вакуум - насоса

Производительность вакуум - насоса определяется количеством газа (воздуха), который необходимо удалять из барометрического конденсатора:

G_ВОЗД = 2,5•10^-5•(w₃+G_B)+0,01•w₃

где 2,5•10^-5 - количество газа, выделяющегося из 1 кг воды: 0,01 - количество газа, подсасываемого в конденсатор через неплотности, на 1 кг паров.

Объемная производительность вакуум - насоса равна:

где R - универсальнпя газовая постоянная, Дж/(кмоль К); М_возд - молекулярная масса воздуха, кг/моль; t_возд - температура воздуха, °С; P_возд - парциальное давление сухого воздуха в барометрическом конденсаторе, Па.

М_возд = 29 кг/моль

Температуру воздуха рассчитывают по уравнению

Давление воздуха равно:

где P_п - давление сухого насыщенного пара (Па) при t_возд = 26,8 °C. Подставив, получим:

Тогда

Зная объёмную производительность V_возд и остаточное давление по каталогу подбираем вакуум-насос типа ВВН-25, мощностью N=48 кВт.

Список литературы

1. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов. Л.: Химия, 1976. - 552 с.

2. Александров, Григорьев. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара.

3. ГОСТ 11987 - 81. Аппараты выпарные трубчатые.

4. Справочник химика. М. - Л.: Химия, Т. 3, 1962. 1006 с. Т. 5, 1966. 974 с.

5. Воробьева Г.Я. Коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах химических производств Изд. 2-е. Л.: Химия, 1976.328 с.

6. ОСТ 26716 - 73. Барометрические конденсаторы.

7. Дытнерский Ю.И., Брыков В.П., Борисов С.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию. М.: Химия, 1991. - 496 с.

8. Тимонин А.С. Основы конструирования и расчета химико-технологического и природоохранного оборудования: Справочник. Т.2. - Калуга: Издательство Н. Бочкаревой, 2002. - 1028 с.

9. Касаткин А.Г. основные процессы и аппараты химической технологии. Изд. 9-е. М.: Химия, 1973. 750 с.

10. Зайцев И.Д., Асеев Г.Г. Физико-химические свойства бинарных и многокомпонентных растворов неорганических веществ. М.: Химия,

1988. - 416 с.

11. Чернобыльский И.И. Машины и аппараты химических производств.

Изд. 3-е. М.: Машиностроение, 1975. - 448 с.

12. Овчинников Л.Н., Гусев Е.В. Расчет и проектирование выпарных установок. Учебное пособие. Иваново. 1999.

Размещено на Allbest.ru