Расчет двухкорпусной выпарной установки

 

     Рассчитаем  тепловые нагрузки (в кВт):

Q₁ = 1,03_*[23*2,159* (155,62-156,5) + 11,12_*(2758,4-4,19*155,62)]=24080;

Q₂ = 1,03_*[(23-11,05)_*2,14_*(77,3-155,62)+11,05_*(2574-4,19*77,3)]=22861,2; 

     Расчет  коэффициентов теплопередачи, выполненный  выше описанным методом, приводит к  следующим результатам: К₁ = 1804 м²_*К/Вт; К₂ = 2004 м²_*К/Вт.

     

     Распределение полезной разности температур:

     Δt_п1 =104 *(24080/1804) / (24080/1804)+22861,2/2004) = 56 град,

     Δt_п2 =104*(22861,2/2004) /(24080/1804+22861,2/2004)=58 град,

     Проверим  общую полезную разность температур установки:

     ΣΔt_п = Δt_п1 + Δt_п2 =56+48=104 град.

     Различия  между полезными разностями температур по корпусам в 1-м и 2-м приближениях не превышают 5%.

     Поверхность теплопередачи выпарных аппаратов:

     F₁ = (24080*10³) / (1804*56) = 238 м²,

     F₂ = (22861*10³) / (2004*48) = 237,6 м².

     По  ГОСТ 11987-81 выбирем выпарной аппарат со следующими характеристиками:

     Номинальная поверхность теплообмена - F_н= 250 м²

     Диаметр труб d=38*2 мм

     Высота  труб H= 4000 мм

     Диаметр греющей камеры d_к =1400 мм

     Диаметр сепаратора d_с  =3000 мм

     Диаметр циркуляционной трубы d_ц =1400мм

     Общая высота аппарата Н_в=12500мм

     Масса аппарата M_а=  13000кг 
 
 
 
 
 
 

3. Расчёт  и выбор вспомогательного оборудования

 

     3.1 Расчёт изоляции 

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

     α _в (t _ст2- t _в)= (λ_и /δ_и)(t _ст1 – t_ст2)                          (3.1)

     где α _в =9,3+0,058 t _ст2 - коэффициент тепло отдачи от внешней поверхности изоляционного материала в окружающую среду,Вт/м² К;

     

     t _ст2-температура изоляции со стороны окружающей среды, С°;

     t _{ст1 -} температура изоляции со стороны аппарата t _{ст1 =} t _г1, С°;

     t _в – температура окружающей среды,С°

     λ_и -коэффициент теплопроводности изоляционного материала Вт/м К.

     α _в = 9,3 + 0,058*40 =11,62 Вт

     в качестве материала для тепловой изоляции выберем совелит (85% магнезии = 15% асбеста), имеющий коэффициент  теплопроводности λ_и =0,09 Вт/м К.

     Тогда получим

     δ_и =0,09(179,8-40)/11,62(40-60)=0,054 м 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     3.2 Расчёт барометрического конденсатора 

     Расход  охлаждающей воды определяем по формуле:

,                                             (3.2)

     где I_бк — энтальпия паров, поступающих в барометрический конденсатор, Дж/кг;

           W_к— расход вторичных паров, поступающих из последнего корпуса, кг/с;

     t_н — начальная температура воды, єС;

     

     t_к — конечная температура воды, єС;

     С_в — теплоёмкость воды, Дж/кгК.

     

     

     Диаметр барометрического конденсатора рассчитываем по формуле:

       ,                                               (3.3)

     где ρ_п — плотность паров, кг/м³;

           ν — скорость паров, принимаем ν = 15 м/с.

     

     По  нормалям  подбираем барометрический  конденсатор с сегментными полками внутренним диаметром D_бк =1200 мм, и внутренним диаметром барометрической трубы d_бт = 250 мм.

     Скорость  воды в барометрической трубе  определяем из соотношения:

     Высоту  барометрической трубы определяем по уравнению:

      ,                       (3.4)

     где  В — вакуум в барометрическом конденсаторе ;

     Σξ  — сумма коэффициентов местных сопротивлений;

     λ — Коэффициент трения в барометрической трубе;

     ν_в — скорость воды, м/с; 

     d_бт — диаметр барометрической трубы, м;

     В = 0,8 · 9,81·10⁴ = 7,85·10⁴ Па;

     Σξ = ξ_вх + ξ_вых = 0,5 + 1 = 1,5; 
 

     Для определения коэффициента трения находим  критерий Рейнольдса:

     

     

     При Re = 209050 коэффициент трения для шероховатых труб λ = 0,026

     

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     ЗАКЛЮЧЕНИЕ

       

     В курсовой работе рассмотрена двухкорпусная  выпарная установка, произведены основные расчеты по определению поверхности  теплоотдачи выпарного аппарата, концентрации упариваемого раствора К2СО3. Исходя из свойств соли был выбран аппарат первого типа с третьим исполнением, выпарной трубчатый аппарат с естественной циркуляцией, с сосной греющей камерой и солеотделением. Упариванием раствора, выделяющиеся кристаллы, удаляются промывкой.  

 

      БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 

1. Дытнерский  Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии [Текст]: учебник / Ю.И. Дыднерский М:. Химия, 1991.-494с.
2. Павлов К.Ф Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии  [Текст]: учебник / К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А Носков.- Л.: Химия,1987.-576 с.
3. Справочник химика / Б.Н. Николенский. Т. 1-6.-М.;Л.:химия, 1966.
4. Аппараты выпарные трубчатые вертикальные общего назначения: Каталог.- М.:ЦИНТИхимнефтемаш,1