Размещено на http://www.allbest.ru/

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ ВЫПАРНОГО АППАРАТА

В расчёте необходимо определить поверхность теплообмена.

Определяется из уравнения теплопередачи:

,

,

,

Где Н - высота труб (для вертикальной установки) или диаметр трубы (для 1-ой горизонтальной трубы);

- разность температур конденсирующегося пара и стенки.

Коэффициент теплоотдачи в вертикальных трубах при естественной циркуляции:

или , откуда

;

Критерий : , где

- коэффициент теплопроводности раствора;

и - плотности жидкости и пара;

- плотность пара при атмосферном давлении;

- поверхностное натяжение раствора (Н/м);

- удельная теплоёмкость раствора;

- динамическая вязкость;

- произведение среднего диаметра пузырьков, возникающих при кипении, на число пузырьков, образующихся в единицу времени при .

При .

Скорость раствора на входе в трубы должна быть не менее 2-х м/с.

- кратность циркуляции, где

- количество циркулирующего раствора;

- количество выпаренной воды.

Для аппаратов с естественной циркуляцией .

ПОРЯДОК РАСЧЁТА ВЫПАРНОГО АППАРАТА

Известно:

Количество корпусов, схема движения, раствор и его физические характеристики, производительность установки (, ), концентрация раствора (, ), давление греющего пара, давление пара в конденсаторе (), место и количество отбора экстра пара, подогрев раствора до температуры кипения, выпадают ли кристаллы.

Определяют:

Общее количество выпаренной во всей установке воды W;

Количество выпаренной воды по корпусам с учётом отбора экстра пара;

Концентрация раствора по корпусам;

Распределяют по корпусам, предварительно принимая их равными в каждом корпусе; по данным давлениям определяют температуру насыщенного водяного пара;

Температурные депрессии по корпусам и во всей установке в целом;

Полную разность температур; полезную разность температур; определяют температуру кипения в каждом корпусе;

Коэффициенты теплопередачи по корпусам;

Расход теплоты в каждом корпусе;

Производят распределение полезной разности температур;

Поверхность нагрева;

Производят сравнение принятых давлений и температур с полученными по расчёту (расхождение в пределах 5-10%);

По полученным результатам производят конструктивный расчёт элементов аппарата. выпарный кипение горелка

ВЫПАРНЫЕ АППАРАТЫ С ПОГРУЖНЫМИ ГОРЕЛКАМИ (АПГ)

Технологическая схема установки погружного горения.

Из бака исходного раствора №1 насосом №2 раствор поступает в уравнительный сосуд №3. Откуда движется в аппарат погружного горения №4. При излишках раствора из бака №3 он перетекает в бак №1. Т.о. поддерживается постоянный уровень. Уровень в АПГ выдерживается с помощью переливного устройства и слив осуществляется в кристаллизатор. Процесс выпаривания происходит за счёт барбатажа, т.е. прохождения пузырьков газов через слой раствора. Топливо и воздух в горелку подаётся в соответствующем соотношении (). Образующийся выпар (парогазовая смесь) через каплеотделитель №10 поступает в скруббер №11 где орошается технической водой. Вода и конденсат сбрасываются в систему оборотного технического водоснабжения, с последующим охлаждением, а оставшиеся дымовые газы с помощью дымососа №12 сбрасываются в дымовую трубу. Упаренный раствор, имеющий концентрацию выше исходного, собирается в нижней части АПГ и выводится через нижний вентиль в кристаллизатор №5. Там раствор охлаждается при постоянном перемешивании. При охлаждении образуются кристаллы солей раствора. Для интенсивного их образования в кристаллизатор добавляется некоторое количество кристаллов, которые являются активными центрами кристаллообразования. Эффект выпадения кристаллов связан с пределами растворимости солей в воде при изменении температуры. Из кристаллизатора концентрированный раствор подаётся на центрифугу №6, где происходит отделение соли от маточника. Соли с помощью транспортёра подаются на склад ГП, а маточник насосом №8 перекачивается в расходную ёмкость №9 и далее на повторное использование.

АПГ - это цилиндрический сосуд с коническим днищем и размещённым в нём погружной горелкой - это цилиндрическая труба, футерованная изнутри огнеупорным материалом, который может играть роль катализатора.

АПГ - относятся к современному оборудованию, предназначенному для нагрева и выпаривания растворов кислот минеральных солей и сточных вод, содержащих шламы, взвеси и механические примеси. По принципу действия аппараты характеризуются барботажными процессами, протекающими между продуктами сгорания и жидкостью. Продукты сгорания получают при сжигании газообразного или жидкого топлива в погружных горелках.

Аппараты по конструктивному признаку подразделяются на 4 типа:

§ АПГ барботажного типа предназначены для выпаривания малопенящихся и не кристаллизующихся растворов и жидкостей;

§ АПГ, расположенной в центральной циркуляционной трубе, предназначены для выпаривания кристаллизующихся растворов;

§ Аппараты эрлифтного типа, предназначены для выпаривания пенящихся растворов;

§ АПГ, расположенной в вынесенном циркуляционном контуре, предназначены для выпаривания агрессивных сред.

Наибольшее применение получили погружные горелки для сжигания природного газа, состоящие из смесителя газа и воздуха и камеры сжигания этой смеси. Камера сгорания представляет собой металлическую трубу, футерованную внутри огнеупорным материалом. Футеровка кроме огнестойкости обеспечивает равномерность горения топлива по длине камеры. Продукты сгорания из камеры поступают в барботажное устройство, погружённое в раствор на оптимальную глубину, с тем, чтобы равномерно распределять продукты сгорания в виде пузырьков по всему объёму жидкости. Барботажные устройства могут быть выполнены в виде трубы с конусным рассекателем или решётчатой тарелки. Коэффициент избытка воздуха в горелке . Температура в камере сгорания не превышает . При истечении продуктов сгорания из сопла погружной горелки в жидкости образуются газовые пузырьки, которые отдают тепло жидкости и одновременно насыщаются парами воды. Интенсивность процесса тепломассообмена определяется межфазной поверхностью, образовавшейся между газовыми пузырьками и жидкостью, и разностью температур контактируемых потоков. Выпаривание происходит при равновесной температуре, величина которой зависит от температурной депрессии и температуры продуктов сгорания.

Размещено на Allbest.ru