проектирование выпарной установки не прямого действия для выпаривания водного раствора

Коэффициент трения λ зависит от режима течения жидкости. Определим режим течения воды в барометрической трубе по (19):где – вязкость воды по формуле при t=560C Тогда Для гладких труб при Re>100000 для определения коэффициента трения можно использовать соотношение [5]:Тогда, коэффициент трения:Подставив в (39) полученные значения, найдем высоту барометрической трубы:2.7. РАСЧЕТ ВАКУУМ-НАСОСАПроизводительность вакуум-насоса определяется количеством воздуха, откачиваемого из барометрического конденсатора. В соответствии с (20):Для расчета объемной производительности вакуум-насоса по соотношению (21), определим температуру воздуха и его парциальное давление при этой температуре:Давление сухого насыщенного пара при tвозд.=27.2 0С, в соответствии с таблицей Б. 2 равно: Pn=0.0375 кгс/см2. Тогда парциальное давление воздуха:Подставив полученные значения в (21), получим:Зная объемную производительность вакуум-насоса Vвозд. и остаточное давление Р0, по таблице В.3 подбираем вакуум-насос типа ВВН-1.52.8. ОРИЕНТИРОВОЧНЫЙ РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВОриентировочный расчет подогревателя исходного раствораВ подогревателе раствор нагревается от начальной температуры tисх. =150С (указана в задании) до температуры tн =920С, при которой он поступает в выпарной аппарат. В качестве греющего агента используется первичный греющий пар с tгр.п.=1190С. Так как, пар конденсируется при постоянной температуре, то взаимная схема движения теплоносителей (прямоток, противоток) не влияет на величину средней разноститемператур. Вычислим среднюю разность температур в соответствии с (28):где tгр.п. – температура конденсации греющего пара, 0С;tисх. – температура начальная температура разбавленного раствора, 0С;tн. – температура разбавленного раствора на входе в выпарной аппарат, 0С.Так как, пар конденсируется при постоянной температуре, то средняя температура нагревающегося раствора tср.р. в соответствии с (30) равна:Для определения тепловой нагрузки аппарата Q, Вт, рассчитаем количество теплоты, необходимой для нагревания разбавленного раствора от начальной температуры до температуры, при которой он подается в выпарной аппарат. По соотношению (26):где сн=4168.2 Дж/кг∙К – удельная теплоемкость разбавленного раствора по формулениже при tср.р.=68 0С и хн=0.004 .тогдаВыберем из таблицы 2 ориентировочное значение коэффициента теплопередачи, К=1500 Вт/м2∙К, соответствующее данному виду теплообмена (от конденсирующегося пара к водному раствору). Подставив полученные значения в (24), найдем площадь поверхности теплообменаподогревателя:С учетом 20% запаса по поверхности теплообмена, по таблице В.4 выбираем стандартный аппарат: одноходовыйкожухотрубчатый теплообменник ТН с площадьповерхности теплообмена F = 14.5 м2, с трубами 25x2 мм, диаметром кожуха D=325мм, длиной труб 3 м.Ориентировочный расчет холодильника концентрированного раствораКонцентрированный раствор выводится из выпарного аппарата и поступает в теплообменник при температуре tкон. =96.10С. В соответствии с заданием он охлаждается до температуры tр.к.=200С. Начальная температура охлаждающей воды, tв н, задана, конечная температура, tвк , обычно принимается на 10–200С больше, чем tв н . Примем:Выберем противоточную схему движения теплоносителей, так как в этом случае величина средней разности температур Δtср. будет больше, чем в прямоточной схеме.Вычислим среднюю разность температур в соответствии с (28):Так как, температура воды в теплообменнике изменяется на меньшее число градусов, по сравнению с температурой раствора, то среднюю температуру воды tср.вопределим по соотношению (29):Среднюю температуру охлаждающегося концентрированного раствора найдем по формуле (30):Для определения тепловой нагрузки аппарата Q, Вт, рассчитаем количество теплоты, выделяющейся при охлаждении концентрированного раствора по формуле (25):Где скрасчитывается по формулетогдагде Gк=0.833 кг/с - расход концентрированного раствора;tср.р. =49.90С и хк =0.012 Выберем из таблицы 2 ориентировочное значение коэффициента теплопередачи, К=800 Вт/м2∙К, соответствующее данному виду теплообмена (от водного раствора к воде). Подставив полученные значения в (24), найдем площадь поверхности теплообменахолодильника:С учетом 20% запаса по поверхности теплообмена, по таблице В.4 выбираем стандартный аппарат: одноходовыйкожухотрубчатый теплообменник ТН с площадью поверхности теплообмена F=10м2, с трубами 25x2 мм, диаметром кожуха D=325мм, длиной труб 2 м.На основе теплового баланса рассчитаем требуемый расход охлаждающей воды Gв для холодильника:где св=4186.8 Дж/кг∙К – удельная теплоемкость воды по формуле (А.6) приtср.в=17.5 0С.ВЫВОДЫ1. В соответствии с заданием разработана технологическая схема однокорпусной вакуум-выпарной установки.2. В результате проведенных расчетов выбрано следующее стандартноеоборудование:- выпарной аппарат с естественной циркуляцией и вынесенной греющей камерой со следующими параметрами: площадь поверхности теплообмена 280 м2 , высота кипятильных труб 5 м;- барометрический конденсатор -диаметрd=0.5 м. Диаметр барометрической трубы dб.т. для этого конденсатора равен 0.125 м;-вакуум-насос типа ВВН-1.5 со следующими параметрами: производительность- 1.5 м3/мин, мощность на валу- 2.1 кВт;-подогреватель исходного раствора: одноходовыйкожухотрубчатый теплообменник ТН с площадью поверхности теплообменаF = 14.5 м2, с трубами 25x2 мм, диаметром кожуха D=325мм, длиной труб 3 м.-холодильник концентрированного раствора: одноходовыйкожухотрубчатый теплообменник ТН с площадью поверхности теплообмена F=10м2, с трубами 25x2 мм, диаметром кожуха D=325мм, длиной труб 2 м.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫПавлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: Учебное пособие для вузов. Под ред. чл.-корр. АН России П.Г.Романкова. – 11-е изд., стереотипное. Перепечатка с изд. 1987г. – М.: ООО «РусМедиаКонсалт», 2004. – 576 с.Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов. 12-е изд., стереотипное, доработанное. Перепечатка с девятого издания 1973 г. – М.: ООО ТИД «Альянс», 2005. – 753 с.Курсовое проектирование по процессам и аппаратам химической технологии. Краткие справочные данные: Метод.указания/ЛТИ им. Ленсовета. – Л.: 1989. – 40 сОсновные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/ Г.С. Борисов, В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский и др. Под ред. Ю.И. Дытнерского, 3-е изд., стереотипное. М.: ООО ИД «Альянс», 2007 – 496 с.Фролов В.Ф. Лекции по курсу «Процессы и аппараты химической технологии». – СПб.: ХИМИЗДАТ, 2003. – 608 с.Романков П.Г., Фролов В.Ф., Флисюк О.М. Методы расчета процессов и аппаратов химической технологии (примеры и задачи): Учеб. Пособие для вузов. – 3-е изд., испр. – СПб.: ХИМИЗДАТ, 2010. – 544 с.Яблонский П.А., Озерова Н.В. Проектирование тепло- и массообменной аппаратуры химической промышленности: Учебное пособие, 11-е изд., перераб. И доп./ СПб.технолог. ин-т. СПб., 1993. – 92 с.Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов. 8-е изд., переработанное. – М.: Издательство «Химия», 1971. – 784 с.