Расчет однокорпусной выпарной установки

– кинематическая вязкость жидкости при tкип, 0,330.10-6 м2/с; – скорость течения раствора, примем равной 1,0 м/с.Вт/(м2.К)Дальнейшие расчеты состоят в вычислении коэффициента теплопередачи К по методу последовательных приближений. Задаваясь тремя-четырьмя значениями определим значение Кдля каждого из них и , после чего строят график . По предварительно в значению с помощью графика определяют соответствующее значение .= = 120,23–88,85 = 31,38oCКоэффициент теплопередачи определяется как:Значение коэффициента теплопередачи может быть найдено следующим образом.Для установившегося процесса передачи теплоты от пара через стенку к раствору справедливо уравнениегде – разность температур конденсации греющего пара и стенки; – разность температур между поверхностями стенки; – разность между температурой стенки со стороны раствора и температурой кипения раствора.Задаваясь величиной и определив коэффициент теплоотдачи по одной из вышеприведенных формул, вычисляют удельную тепловую нагрузку в процессе передачи теплоты от конденсирующегося пара к стенке:Величина составит:.ТогдаУдельная тепловая нагрузка в процессе передачи теплоты от стенки к растворуЕсли , принимаем новое значение и повторяем расчет до сходимости * величин и . Расхождение между удельными тепловыми нагрузками не должно превышать 3 %.Проведем вычисления средствами MSExcelи сведем в таблицу 2.3.Таблица 2.3. Последовательные приближения в расчете и ПараметрПриближение 1Приближение 2Приближение 3Приближение 4∆t1, оС22,12,152,1513q', Вт104853,35110096,02112717,35112785,51∆tcт, оС8,929,379,599,60∆t2, оС20,4519,9119,6319,63q'', Вт128002,29124584,20122875,15122830,72Отсюда в итоге находим: или 112785,51 Вт122830,72 ВтДалее рассчитаем коэффициент теплопередачи по уравнению:Вт/(м2. К)Площадь поверхности теплопередачи рассчитываемого выпарного аппарата найдем по формуле:м2Далее по таблице Приложения 2 [6] выбираем выпарной аппарат (тип I, исполнение 1)по ГОСТ 11987-8 с соосной греющей камерой и общей площадью теплообмена 63 м2 и массой 4800 кг.Запас площади теплообмена в аппарате составит:%Таким образом, запас поверхности теплообмена достаточен.2.6 Конструктивный расчет выпарного аппаратаВ конструктивном расчете выпарного аппарата определяется число труб греющей камеры, схема их размещения в трубной решетке, диаметр корпуса, размеры парового пространства.1. Фактическое число труб в греющей камере:где F–фактическая поверхность теплообмена аппарата, 280 м2;d–внутренний диаметр труб, 0,042 м;L – длина труб, 5 м. = 322 шт.2. Внутренний диаметр обечайки греющей камеры при размещении труб по вершинам равносторонних треугольников (наиболее компактный вариант) определяется для данного аппарата с выносной нагревательной камерой или выносной циркуляционной трубой как:гдеα – угол между трубами и плоскостью, 90 о;t – шаг между трубами, примем равным 0,06м; – коэффициент использования трубной решетки;мПолученное округленное значение не должно быть меньше соответствующей величины по ГОСТ 11987 – 81, то есть не менее 1,4 м, что соблюдается. 3. Диаметр циркуляционной трубыдля аппаратов с вынесенной зоной кипения или аппаратов с принудительной циркуляциейПодставив значения, найдем:мПолученное значение не превышает соответствующую величину по ГОСТ 11987 – 81, то есть 0,9 м. Примем = 0,9 м. 4. Объем парового пространства (сепаратора) выпарного аппарата:где – допустимое напряжение парового пространства, кг/(м3 ч):где – значение допускаемого напряжения парового пространства при р = 0,1 МПадля растворов солей равного 1000 кг/(м2 ч); - поправочный коэффициент, определяемый по [6]в зависимости от давления, для р = 0,14 МПа (по условию) равен 1,32; - поправочный коэффициент, определяемый уровня Н раствора над точкой ввода парожидкостной смеси в паровое пространство, для Н = 0,5 м = 0,27.кг/(м2 ч) м3Объем парового пространства выпарного аппарата должен обеспечивать достаточно полное отделение от вторичного пара капелек упариваемого раствора во избежание потери раствора и загрязнения конденсата последующего корпуса (в многокорпусных установках) или загрязнения воды в барометрическом конденсаторе.С повышением скорости движения пара увеличивается подъемная скорость и унос жидкости. Когда скорость движения пара больше скорости витания капли, последняя поднимается и уносится паром при любой высоте парового пространства.Скорость витания капли составит:где – диаметр капли, 0,005 м; и – плотность соответственно жидкости и пара, 950кг/м3 и 0,83 кг/м3; – коэффициент сопротивления.При коэффициент составит:м/сСкорость пара в паровом пространстве:где – диаметр сепаратора, м (принимаем равным диаметру греющей камеры по ГОСТ11987-81).= 6,83 м/сСкорость пара в паровом пространстве (по сечению сепаратора) не должна превышать 2 м/с при атмосферном давлении и 7 м/с при р = 0,01 МПа, для р = 0,02 МПа имеем wп = 6,83 м/c.Высота парового пространства составит:Найденное значение не должно превышать высоту парового пространства по ГОСТ 11987 – 81, равную 2500 мм.м5. Толщина трубной решетки зависит от давления рабочих сред, диаметра корпуса и труб. Минимальная толщина стальной решетки равна: мм,где – наружный диаметр трубки, 42 мм. мм ЗАКЛЮЧЕНИЕВ представленной курсовой работе были рассмотрены теоретические основы процесса выпаривания и принцип действия выпарных аппаратов.Выпариванием называют процесс концентрирования раствора нелетучего веществав результате полного или частичного испарения жидкого летучего растворителя. Процесс выпаривания применяется как с целью частичного удаления из системы растворителя, так и с целью полного выделения растворенного вещества из раствора в результате параллельно протекающей в недостатке растворителя кристаллизации. В данном проекте рассмотрена технологическая схема и произведен расчетоднокорпусной вакуум-выпарной установки, работающей при прямоточном движении греющего пара и раствора.В результате проведенных расчетов для повышения концентрации раствора нитрата калия с5% до 15% производительностью по исходному раствору 12 кг/с был рассчитан и выбран стандартный выпарной аппарат с суммарной площадью поверхности теплообмена, равной 280 м2Тип 1 исполнение 1 по ГОСТ 11987 – 81.Также в работе были рассчитаны параметры вспомогательного оборудования: барометрического конденсатора и вакуумного насоса.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫГОСТ 11987-81 Аппараты выпарные трубчатые стальные. Типы, основные параметры и размеры [Текст]. – Госстандарт СССР, 1981.Дытнерский, Ю. И. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию [Текст] / Ю. И. Дытнерский, – М.: Химия, 1983. – 270 с.Багров И. В., Шаханов В. Д., Чулкова Э. Н. Процессы и аппараты химической технологии. Тепловые и массообменные процессы [Текст] / Под ред. проф. Л. Я. Терещенко. – СПб.: С.-Петерб. государственный университет технологии и дизайна, 1998. – 103 с.Кузнецова Л.Н., Селянина Л.П., Третьяков С.II. Расчет выпарных установок: Учебное пособие[Текст]. – Архангельск: Изд-во АГТУ, 2004. – 72 с.Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. Изд. 2-е, испр. и доп[Текст]. – Л.: Химия, 1978. – 420 с.Расчет выпарной установки // Методические указания к выполнению курсового проекта по курсу «Расчет и конструирование оборудования химических производств». Для студентов V курса заочного отделения специальности 170500 «Машины и аппараты химических производств». – Новосибирск 2005. – 23 с.