Рассчитать трехкорпусную прямоточную выпарную установку с естественной циркуляцией раствора для концентрирования водного раствора азотнокислого натрия

При этом конденсация сокового пара последнего корпуса для уменьшения количества загрязненных сточных вод обычно осуществляется в две ступени: сначала (80-90)% пара конденсируется в поверхностном конденсаторе (трубочном или спиральном), а оставшийся пар конденсируется либо в барометрическом конденсаторе, либо в пароэжекторной установке.Определение расхода охлаждающей водыРасход охлаждающей воды определим из теплового баланса конденсатора:Конечную температуру воды tк на выходе из конденсатора принимают на 3-5 град ниже температуры конденсации паров:˚СРасчет диаметра барометрического конденсатораДиаметр барометрического конденсатора определяют из уравнения расхода:Принимаем скорость паров равной 20 м/с.По нормалям НИИХИММАШа подбираем конденсатор диаметром равным расчетному или ближайшему большему. Определяем его основные размеры. Выбираем барометрический конденсатор диаметром 500 мм.Расчет высоты барометрической трубыВ соответствии с нормалями внутренний диаметр барометрической трубы dбт равен0,125м. Скорость воды в барометрической трубе:Высота барометрической трубы:Величина вакуума в барометрическом конденсаторе:Сумма коэффициентов местных сопротивлений:Коэффициент λ зависит от режима течения жидкости. Режим течения воды в барометрической трубе:Для гладких труб при Re=91,7·103 коэффициент трения λ=0,015.отсюда 3.2Расчет производительности вакуум-насосаПроизводительность вакуум-насоса определяется количеством газа (воздуха), который необходимо удалять из барометрического конденсатора:Объемная производительность вакуум-насоса:Температурувоздуха рассчитываем по уравнению:˚СДавление воздуха:Зная объемную производительность вакуум-насоса и остаточное давление Рбк, по ГОСТ 1867-57 подбираем вакуум-насос типа ВВН-3 мощностью на валу N=6,5 кВт.4. Механический расчет4.1 Расчёт толщины трубной решёткиТолщина трубной решётки (плиты) h определяется по уравнению,гдеdН- диаметр греющей камеры, м; P- расчётное давление в 1-ом корпусе, равное разность P = PГ1-PВ, м; σд- допускаемое напряжение материала трубной решётки, Мн/м2; φ -коэффициент ослабления трубной плиты отверстиями, ,где ∑d – сумма диаметров отверстий в трубной плите [м] на диаметре dК,∑d = ( dК/t – 1)∙dН,где t – шаг разбивки отверстий по ГОСТу; dН – наружный диаметр труб, м. P = 3,9959 – 3,192 = 0,8039Мн/м2∑d = (1,0/0,048 – 1)∙0,038 = 0,7536м. 0,0728мПринимаем толщину трубной решётки 73 мм4.2 Расчет толщины стеки обечайкиРасчетная толщина стенки обечайки определяется по формуле: Допускаемое напряжение для стали Х17 при температуре 142,9˚С составляет 150 МПа. Коэффициент прочности сварных швов 0,9Действительное значение толщины стенки учитывает коррозионный износ: Прибавка на коррозию к расчетной толщине стенки аппарата:Коррозионная проницаемость стали Х17 в среде 27% NaNO3 не превышает 0,1 мм/год. Амортизационный срок службы выпарного аппарата составляет 20 лет.Принимаем толщину стенки обечайки равной 6мм.Допускаемое внутренне избыточное давление в аппарате:4.3 Расчет толщины днищаРасчетная толщина днища:Действительное значение толщины днища:Принимаем толщину днища равной толщине стенки обечайки, Sдн=6мм.4.4 Подбор штуцеров, фланцев, прокладокПодбор штуцеров для барометрического конденсатора сконцентрическими полками Dвн=500ммУсловные проходы штуцеров:D,ммДля входа пара (А)300Для входа воды (Б)100Для выхода парогазовой смеси (В)80Для барометрических трубы (Г)125Для входа парогазовой смеси (И)80Для выхода парогазовой смеси (Ж)50Для барометрической трубы (Е)50Для разъемного присоединения труб,арматуры и измерительных приборов используют штуцера фланцевые или резьбовые.Наибольшим распространением пользуются фланцевые штуцера для присоединения труб, арматур и приборов с Dy>10мм, а резьбовые штуцера – с Dy≤32мм.Подбираем штуцер из двухслойной стали с приварными фланцами и направленной уплотнительной поверхностью на р=0,4МПа (по МН 4579-63-МН 4584-63) Dy=300мм, dн=325мм, Н=200мм, l=270мм, s=10мм, количество болтов М20 – 12.Фланцы являются деталями массового изготовления. С помощью фланцев осуществляются разъемные соединения аппаратов и трубопроводов.Фланцы, подобранные по ГОСТу или нормали, в расчете не нуждаются, их размеры таковы, что обеспечивается прочность и плотность соединения. Подбираем приварные фланцы для крепления крышки к обечайке аппарата по следующим данным: давление в аппарате P=0,4МПа; температура стенок t=140°С; внутренний диаметр аппарата ДВ=1000мм; толщина стенок обечайки Sст=6мм, толщина стенок днища Sдн=6мм. В аппарате находится не токсичная, не обладающая взыво-, пожароопасностью среда – раствор NaNO3. По ОСТ 26-427-70 подбираем размеры приварных фланцев с уплотнительной поверхностью выступ-впадина, которые имеют утолщенную шейку, придающую фланцам большую жесткость .Выбираем размеры фланцев при Py=0,4МПа: ДВ=1000мм; Дф=1130мм; Дб=1090мм; smin=6; h=48мм; количество болтов М20 – 40.Прокладки обеспечивают герметичность фланцевого соединения. При низких температурах и давлениях для воды и других нейтральных сред применяют картон. ДВ=1000мм; Д1=1065мм; Д2=1037мм; mп=0,244кг - масса прокладки, а≈3,6ЛитератураБушмелев В.А, Волков А.Д., Кокушкин О.А. Расчет выпарной установки: методические указания к выполнению курсового проекта, Ч.1-2: СП ГТУ РП, Л. 1995.ГОСТ 11987-85 Аппараты выпарные трубчатые стальные: утв. Постановлением Государственного комитета по стандартам СССР от 12. 12. 85 № 3953. – М.: Гос.ком. по стандартам, 1985. – 9 с.Справочник химика:Т. III. – М.-Л.: Химия, 1962. – 1006с.Павлов К.Ф. и др. примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов. Л.: Химия, 1976.Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию. Под ред. Ю.И. Дытнерского. М.:Химия,1991