- температура поверхности изоляции, принимаемая по условиям техники  безопасности, равной в пределах  , примем

- температура окружающего воздуха,  примем 

- коэффициент теплоотдачи конвекцией  и излучением от наружной поверхности  к окружающей среде, рассчитываемый  по формуле:

Итак,

Принимаем толщину изоляции 0,045м и для других корпусов.

 

14. Основные  штуцера выпарного  аппарата

1) Штуцер для входа исходного раствора.

Примем w=0,5м/с, r=1037 кг/м³,[ 2] табл.2, с.16 при t_o и a_o, S₀=3,33 кг/с

.

Принимаем d=100мм.

2) Штуцер для отвода раствора

w=0,5м/с, S₁= 2,12 кг/с, r=1063 кг/м³ ,[2], табл.2, с.16 при t₁ и a₁

.

Принимаем d=80мм.

3) Штуцер для ввода греющего пара

Скорость греющего пара (15¸40 м/с), примем

D₁=1,43 кг/с, Т_гр.п=143, r=2,123 кг/м³ [1], табл. LVI, c.548-549

Принимаем d=250мм.

4) Штуцер для отвода конденсата.

Принимаем w=0,5м/с, D=1,43кг/с, r=1000кг/м³.

.

Принимаем d=65мм.

5) Штуцер для отвода вторичного пара

W₁=1,18 кг/с, q₁=121,1°С, r=1,213 кг/м³ [1], табл. LVI, c.523

.

Принимаем d=250мм.

По [6]. табл.6, с.63.

Размеры вварных штуцеров и фланцев на усл.давление p_y =0,6 мН/м² и температуре среды не более 300 ^оС.

Тип I по ГОСТ 1255-67

Сводная таблица штуцеров

Следует иметь  в виду, что предельный диаметр  штуцера из-за условий прочности  обечаек зависит от диаметра аппарата.

По [6], с.62 имеем при D_апп=1000 мм имеем (d_y)_max=450 мм, при D_апп=800 мм имеем (d_y)_max=350 мм.

 

15. Механический  расчет аппарата выпарной установки

Механический  расчет выполняется для того корпуса, который подлежит конструктивной разработке и представленный в графической  части проекта. Корпус греющей камеры выпарного аппарата представляет собой вертикальную обечайку, работающую для первого корпуса выпарной установки под внутренним, избыточным давлением, равном давлению греющего пара. При базовом внутреннем диаметре корпуса греющей камеры, зависящего от числа трубок, шага и способа размещения труб в трубной решетке, в соответствии с ГОСТом 9617-67, равном D=800 мм, расчет номинальной толщины стенки обечайки:

Гидростатическое  давление

Давление внутри обечайки Р_г=0,4 МПа, при Р_г  [1] табл.XXXIX c.537

Номинальное допустимое напряжение для материала обечайки

 [5] cтр.406

Принимаем коэффициент 

Коэффициент запаса прочности сварного шва

[5] cтр.407

Толщина обечайки:    .

Принимаем толщину  обечайки S=4мм с учетом рекомендуемых минимальных толщин стенок цилиндрических вальцованных обечаек при данном D=800 мм по [5] cтр.411.

Выпарные аппараты обычно оборудуются эллиптическими крышками и днищами. Использование эллиптических днищ и крышек объясняется, прежде всего, тем, что распределение на них давления является наиболее оптимальным. Днища и крышки для удобства сварки их с корпусом встык изготавливаются с отбортовкой. Это удобно также при фланцевом соединении крышек и днищ с другими частями аппарата.

Принимаем  толщину  стенок всего аппарата S=4мм.

Вертикальные  аппараты, устанавливаемые в помещении, могут монтироваться либо на подвесных  лапах, либо на стойках. Подвесные опорные лапы применяют в том случае, если аппарат размещают между перекрытиями или на специальных конструкциях.

Нагрузка  на одну опорную лапу:

М-изгибающий момент от действия внешних нагрузок, в  большинстве выпарных аппаратов, распложенных в помещении М=0.

-  коэффициенты, зависящие от числа опор z=4,

P – осевая сжимающая сила: Р=296000Н

Выбираем по [4] Табл.29,2 «Опора ОВ-I-A-1000-OH 26-01-69-68»

 

     Расчет  узла подогрева исходного раствора

1. Определение движущей силы процесса теплопередачи

Р_гр.п=4,1ат; Т_гр.п=143°С, r=2132 кДж/кг.

t_н=20,0 °С; t_o=85 °С; S₀=3,33 кг/с  

     T 

143⁰C    143⁰C 

           85⁰C 
 
 
 

20,0⁰C 

        F 

2.   Определение тепловой нагрузки аппарата

3. Расход  греющего пара

4. Определение поверхности теплообмена

Пусть К_ор=1000Вт/м²*К

По каталогу [5]. Табл 30.35 принимаем параметры нужного нам двухходового теплообменного аппарата типа ТН:

F_ном=10м²,

длина труб l_тр=1м;

количество ходов z=2,

количество теплообменных  труб n=52,

диаметр корпуса  аппарата D_в=400мм,

Площадь сечения  трубного пространства f_тр=0,038 м²;

размер труб d*s=25*2мм.

 

• переходный  режим.

Так как лимитируется стадия теплообмена – теплоотдача  от поверхности труб к охлаждающей  воде, нужно, чтобы режим был турбулентный.

Выбираем четырехходовой теплообменник типа ТН или ТЛ по [ 5]. Табл 30.36:

F_ном=10м²,

длина труб l_тр=2м;

количество ходов z=4,

количество теплообменных  труб n=52,

диаметр корпуса  аппарата D_в=325 мм,

Площадь сечения  трубного пространства f_тр=0,018 м²;

размер труб d*s=25*2мм.

• турбулентный  режим.

Достигается развитый турбулентный режим, таким образом, формула для нахождения критерия Нуссельта приобретает вид:

 [ 2], табл. 8, с.29 при а_о=10% и t_ср=53^оС

Определим методом  итераций коэффициент теплопередачи  К:

Реальное значение коэффициента теплопередачи в работающем теплообменном аппарате всегда меньше рассчитанного нами из-за дополнительных термических сопротивлений загрязнений  стенок с обеих сторон. При этом полное термическое сопротивление в реальном теплообменнике:

Выбираем четырехходовой теплообменник типа ТН по [ 5]. Табл 30.36:

Поверхность теплообмена  F_ном=10м²,

диаметр корпуса  аппарата D_в=325 мм,

размер труб d*s=25*2мм.

длина теплообменных  труб l_тр=2м;

количество теплообменных  труб n=52,

площадь сечения  трубного пространства f_тр=0,018 м²;