Трехкорпусный вакуум выпарной аппарат

  2 ÐÀÑ×ÅÒÍÀß ×ÀÑÒÜ

  2.1 Ìàòåðèàëüíûé ðàñ÷åò

2.1.1 Îáùåå êîëè÷åñòâî âûïàðåííîé âîäû â âûïàðíîé óñòàíîâêè îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå:  

  W = Gí(1 - õí /õê)    (1) /8.157/

 

ãäå W - êîëè÷åñòâî âûïàðåííîé âîäû, êã/ñ,

  Gí - ðàñõîä, êã/ñ,

  õí - íà÷àëüíàÿ ìàññîâàÿ êîíöåíòðàöèÿ, %,

  õê -êîíå÷íàÿ ìàññîâàÿ êîíöåòðàöèÿ

  2.1.2 Ðàñ÷åò êîíöåíòðàöèé óïàðèâàåìîãî ðàñòâîðà ïî êîðïóñàì.

  Ðàñïðåäåëåíèå êîíöåíòðàöèé ðàñòâîðà ïî êîðïóñàì óñòàíîâêè çàâèñèò îò ñîîòíîøåíèÿ íàãðóçîê ïî âûïàðèâàåìîé âîäå â êàæäîì êîðïóñå. Íà îñíîâàíèè ïðàêòè÷åñêèõ äàííûõ ïðîèçâîäèòåëüíîñòü ïî âûïàðèâàåìîé âîäå ðàñïðåäåëÿåòñÿ ìåæäó êîðïóñàìè â ñîîòâåòñòâèè ñ ñîîòíîøåíèåì

  êîíå÷íàÿ ìàññîâàÿ êîíöåíòðàöèÿ, %. 

  W = 5,2 · (1 - 8/25) =5,536 êã/ñ.

 

  W1 : W2 : W3 = 1,0 : 1,05 : 1,15.

  Òîãäà êîëè÷åñòâî âûïàðåííîé âîäû: 

  W1 = W · Wn / (W1 + W2 + W3) (2) /8.157/

             

  W1 = 3,536 · 1,0/ (1,0 + 1,05 + 1,15) = 1,105 êã/ñ;

  W2 = 3,536 · 1,05/(1,0 + 1,05 + 1,15) = 1,16 êã/ñ;

  W3 = 5,536 · 1,15/(1,0 + 1,05 + 1,15) = 1,27 êã/ñ.  

  Êîíöåíòðàöèÿ ðàñòâîðîâ â êîðïóñàõ: 

  x1 = Gí · õí /( Gí - W1 )   (3) /8.157/

  x1 = 5,2 · 8/(5,2 - 1,105) = 10,159;

 

  x2 = Gí · õí /( Gí - W1 - W2)  (4) /8.157/

  x2 = 5,2 · 8/(5,2 - 1,105 - 1,16) = 14,17 %; 

  x3 = Gí · õí /( Gí - W1 - W2 - W3)  (5) /8.157/

  x3 = 5,2 · 8/(5,2 - 1,105 - 1,16 - 1,27) =25 %.  

2.2 Òåõíîëîãè÷åñêèé ðàñ÷åò 

  2.2.1 Îïðåäåëåíèå òåìïåðàòóð êèïåíèÿ ðàñòâîðà ïî êîðïóñàì.

  Ðàñïðåäåëåíèå äàâëåíèé ïî êîðïóñàì óñòàíîâêè.

Îáùèé ïåðåïàä äàâëåíèé â óñòàíîâêå: 

  ∆pîáù =ðr.ï - ðó.ê   (6) /8.157/ 

ãäå ∆pîáù - îáùèé ïåðåïàä äàâëåíèé, Ïà. 

  ∆pîáù = 0,49 - 0,039 = 0,451 ÌÏà.

  Ðàñïðåäåëèì îáùèé ïåðåïàä äàâëåíèé ìåæäó êîðïóñàìè ïîðîâíó: 

  ∆pi = ∆pîáù / 3    (7) /8.157/ 

  ∆p = 0,451/3 = 0,1503 ÌÏà. 

  Àáñîëþòíîå äàâëåíèå ïî êîðïóñàì áóäóò ðàâíû: 

  ∆p1 = ðr.ï - ∆pi       (8) /8.157/

                   

  ∆p1 = 0,49 - 0,15 = 0,34 ÌÏà;

  ∆p2 = p1 - ∆pi      (9) /8.157/

  ∆p2 = 0,34 - 0,15 = 0,19 ÌÏà;

  ∆p3 = p2 - ∆pi      (10) /8.157/ 

  ∆p3 = 0,19 - 0,15 = 0,04 ÌÏà. 

  Òàáëèöà 1. Îïðåäåëåíèå òåìïåðàòóðû è ýíòàëüïèè: 

 
 

  2.2.2 Îïðåäåëåíèå ãèäðàâëè÷åñêîé äåïðåññèè.

  Íà îñíîâàíèè ïðàêòè÷åñêèõ ðåêîìåíäàöèé ïðèíèìàåì ãèäðàâëè÷åñêóþ äåïðåññèþ äëÿ êàæäîãî êîðïóñà ∆''' = 1 ãðàä.  

  Òàáëèöà 2. Îïðåäåëåíèå òåìïåðàòóðû âòîðè÷íûõ ïàðîâ, äàâëåíèÿ è òåïëîòû ïàðîîáðàçîâàíèÿ èõ â êîðïóñàõ: 

 

Ñóììà ãèäðàâëè÷åñêèõ äåïðåññèé:

  ∑ ∆'''= 1 · 3 = 3

  2.2.3 Îïðåäåëåíèå ãèäðîñòàòè÷åñêîé äåïðåññèè.

Äàâëåíèå â ñðåäíåì ñëîå êèïÿòèëüíûõ òðóá ðñð îïðåäåëÿåòñÿ ïî óðàâíåíèè.

  Äëÿ âûáîðà âûñîòû òðóáû Í=l íåîáõîäèìî îðèåíòèðîâî÷íî îïðåäåëèòü ïëîùàäü ïîâåðõíîñòè òåïëîïåðåäà÷è âûïàðíîãî àïïàðàòà Fîð, âûáðàòü ïàðàìåòðû àïïàðàòà ïî ÃÎÑÒ 11987 - 81.

  Ïëîùàäü ïîâåðõíîñòè òåïëîïåðåäà÷è îðèåíòèðîâî÷íî îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå. Ïðèíèìàåì äëÿ àïïàðàòîâ ñ åñòåñòâåííîé öèðêóëÿöèåé q = =30 000 Âò/ì2.

Òîãäà ïî êîðïóñàì (îðèåíòèðîâî÷íî):

  Fi = Wi · ri / q   (11) /8.160/   

  ãäå Fi - ïëîùàäü ïîâåðõíîñòè òåïëîïåðåäà÷è, ì2;

  Wi - êîëè÷åñòâî âûïàðåííîé âîäû, êã / ñ;

  ri - óäåëüíàÿ òåïëîòà ïàðîîáðàçîâàíèÿ, Äæ / êã;

 

  F1 = 1,105 · 2156,7 · 103/30 000 = 79,4 ì2;

  F2 = 1,16 · 2210 · 103/30 000 = 85,5 ì2;

  F3 = 1,27 · 2319 · 103/30 000 = 98,18 ì2. 

  Ïðèíèìàåì ïî ÃÎÑÒ 11987-81 âûïàðíîé àïïàðàò ñ ïëîùàäüþ ïîâåðõíîñòè òåïëîïåðåäà÷è F = 100 ì 2, äëèíîé òðóáû 4000 ìì, äèàìåòðîì òðóá 38x2 ìì.

  Òàêèì îáðàçîì, äàâëåíèå â ñðåäíåì ñëîå êèïÿòèëüíûõ òðóá êîðïóñîâ ðàâíû: 

Ði ñð =ðâ.ï.i + ñð · g · Í ·[0,26 + 0,0014 · (ñð - ñâ)] / 2  (12)

/8.160/

  ãäå Ði ñð - äàâëåíèå â ñðåäíåì ñëîå, Ïà;

  ñð - ïëîòíîñòü ðàñòâîðà, êã / ì3;

  Í - âûñîòà, ì;

  ñâ - ïëîòíîñòü âîäû, êã / ì3. 

  Ð1_ñð = 0,34 + 0,5 ∙ 4[0,26 + 0,0014(1010,3 - 926,5)] ∙ 9,81 ∙1010,3 ∙10^-6=0,354 ÌÏà;

  Ð2_ñð = 0,1955 + 0,5 ∙ 4[0,26 + 0,0014(1061,7-943)] ∙ 9,81 ∙ 1062,7 ∙10^-6 = 0,216 ÌÏà;

  Ð3_ñð = 0,04 + 0,5 ∙4[0,26 + 0,0014(1201,5 - 974,5)] ∙ 9,81∙1201,5 ∙10^-6 = 0,054ÌÏà. 

  Ïëîòíîñòü ðàñòâîðîâ è âîäû â êàæäîì êîðïóñå âçÿòû ïðè t_â.ï â íèõ.

  Òàáëèöà 3. Ïîëó÷åííûì äàâëåíèÿì ñîîòâåòñòâóåò ñëåäóþùèå òåìïåðàòóðû êèïåíèÿ: 

 

 

  2.2.4 Îïðåäåëÿåì ãèäðîñòàòè÷åñêóþ äåïðåññèþ ïî êîðïóñàì:

 

  _i'' = tñð_i - tâ.ï_i     (13) /8.160/ 

₁'' = 138,3 - 137,9 = 0,439 ˚C;

₂'' = 119,7 - 118,9 = 0,808 ˚C;

₃'' = 82,9 - 75,8 = 7,1086 ˚C. 

  Ñóììà ãèäðîñòàòè÷åñêèõ äåïðåññèé: 

  '' = ₁'' + ₂'' + ₃''   (14) /8.161/ 

  ãäå _i'' - ãèäðîñòàòè÷åñêàÿ äåïðåññèÿ, ˚C. 

'' = 0,439 + 0,808 + 7,1086 = 8,3556 ˚C. 

5. Îïðåäåëåíèå òåìïåðàòóðíîé äåïðåññèè.

 

  Òàáëèöà 4. Òåìïåðàòóðíàÿ äåïðåññèÿ ïî êîðïóñàì ïðè àòìîñôåðíîì äàâëåíèå îïðåäåëÿåòñÿ ïî äàííûì: 

 

   
 
 
 
 

Òåìïåðàòóðíàÿ äåïðåññèÿ ïî êîðïóñàì ñ ó÷åòîì äàâëåíèé â íèõ îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå: 

  _i' = 16,2 · T ²_i ·΄ àòì_i /r_i   (15) /8.161/ 

ãäå _i' - òåìïåðàòóðíàÿ äåïðåññèÿ, ˚C;

  Ò - òåìïåðàòóðà ïàðîâ â ñðåäíåì ñëîå êèïÿòèëüíûõ òðóá, Ê

  r - òåïëîòà èñïàðåíèÿ âîäû ïðè äàííîì äàâëåíèå ð_ñð;

  àòì - òåìïåðàòóðíàÿ äåïðåññèÿ ïðè àòìîñôåðíîì äàâëåíèå.

 

  ₁' = 16,2(273 + 138,3)² ∙ 2/(2156,6 ∙ 10³) = 2,54 ˚C;

  ₂' = 16,2(273 + 119,7)² ∙ 2,8/(2210,2 ∙ 10³) = 3,39 ˚C;

  ₃' = 16,2(273 + 82,9)² ∙ 7,4/(2319,2 ∙ 10³) = 6,636 ˚C.

 

  Ñóììà òåìïåðàòóðíûõ äåïðåññèé: 
 

  ' ₁' + ₂' + ₃'    (16) /8.161/ 

  Ó Ä' = 2,54 + 3,39 + 6,636 =12,566 ˚C. 

  Òåìïåðàòóðà êèïåíèÿ ïî êîðïóñàì:

      tê_i = t_i + Ä_i' + Ä_i'' + 1,0   (17) /8.161/ 

tê₁ = 136,9 + 2,54 + 0,439 + 1 = 140,85 ˚C;

tê₂ = 117,85 + 3,39 + 0,808 + 1,0 = 123,05 ˚C;

tê₃ = 74,8 + 6,636 +7,11 + 1,0 = 91,688 ˚C. 

  2.2.7 Îïðåäåëåíèå ïîëåçíîé ðàçíîñòè òåìïåðàòóð.

  Îáùàÿ ïîëåçíàÿ ðàçíîñòü òåìïåðàòóð îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå: 

tïîë_îáù = Ò_r.ï - t_ê - ∑ = Ò_r.ï - t_ó.ê – (ÓÄ' + ÓÄ'' + ∑∆''')    (18) /8.161/ 

tïîë_îáù = 150 -75 - 13,5 –-11,207 – 3 = 47,293 ˚C.