РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА. Расчет двухкорпусной выпарной установки. РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА. РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

Проверил:

_________Лис Е.В.

Разработал:

Студент группы 63-3

__________Луценко Р.А.

Задание к расчету двухкорпусной выпарной установки

Спроектировать двухкорпусную выпарную установку для выпаривания G_H=2,5 кг/с водного раствора Ca₂CO₃ от начальной концентрации 4% до конечной 25% при следующих условиях:

1) Давление насыщенного водяного пара P_r₁=2,5 ат;

2) Вакуум в барометрическом конденсаторе 76-10³ Па;

3) Выпарной аппарат с естественной циркуляцией (тип 1. исполнение 3);

4) Отбор экстра пара не производится;

5) Раствор поступает в первый корпус, подогретый до температуры кипения;

6) Взаимное направление пара и раствора - прямоток.

Расчет двухкорпусной выпарной установки

Целью расчета является определение поверхности нагрева выпарных аппаратов, размеров барометрического конденсатора, подогревателя, подбор насосов для перекачки раствора, расчет диаметра паровых и сырьевых трубопроводов. По результатам расчета, по нормалям подбирают стандартное оборудование.

Схема №1 : двухкорпусная прямоточная выпарная установка

Содержание

Стр

Задание к расчету двухкорпусной выпарной установки 2

Содержание 4

Выбор типа и конструкции выпарного аппарата………………………………………….5

1. Составление материального баланса……………………………………………………..5

1.1 Расчет концентраций растворпо корпусам…………………………..………………..5

1.2 Распределение давления по корпусам……………………………………………………5

1.3 Определение температурног режима……………………………………………………5

1.4 Определение полезных разностей температур по корпусам…………………..………8

1.5 Уточнение расходов выпаренной воды по корпусам……………………………………8

2. Расчет коэффициентов теплопередачи по корпусам……….………………………….10

2.1 Опред еление коэффициента теплоотдачи …………………………………………10

2.2 Определение коэффициента теплоотдачи …………………………………….….11

2.3 Распределение полезной разности температур………………………………………12

4. Расчет барометрического конденсатора………………………………………………...14

5. Расчет вакуум—насоса 15

Заключение 17

Список использованной литературы 18

Выбор типа и конструкции выпарного аппарата

Тип и конструкцию выпарного аппарата выбирают на основании характеристики выпариваемого раствора, т.е. с учетом вязкости, плотности, поверхностного натяжения и др. физических показателей

раствора. Свойства раствора также определяют выбор материала, из которого должен быть изготовлен аппарат.

Выбираем конструкционный материал, стойкий в среде кипящего раствора Ca₂CO₃ в интервале изменения концентрации от 4% до 25%.

В этих условиях химически стойким является сталь марки ст 3. Скорость ее коррозии не менее 0,1 мм/год, коэффициент теплопроводности =25,1 Вт/(м*К)

Составление материального баланса

Общее количество воды, удаляемой в процессе выпаривания на установке, рассчитывается из соотношения

; (1)

Второе приближение

Как видно, полезные разности, рассчитанные из условия равного перепада давления в корпусах и найденные в первом приближении из условия равенства поверхностей нагрева в корпусах, существенно не различаются. Поэтому нет необходимости заново перераспределять температуры между корпусами установки.

По [1,приложению A5] выбираем выпарной аппарат со следующими характеристиками:

Номинальная поверхность теплообмена F_h= 63 м²;

Высота труб H_тр=4000 мм;

Диаметр труб d=38x2 мм;

Диаметр греющей камеры D_гк=800 мм;

Диаметр сепаратора D_сеп=1600 мм;

Диаметр циркуляционной трубы D_u =500 мм; - .

Общая высота аппарата Н=15500 мм;

Масса аппарата М=3500 кг.

Расчет вакуум—насоса

Производительность вакуум-насоса L определяют расходом несконденсированных газов, которые необходимо удалять из барометрического конденсатора:

L=0,025*(W₂+ G_B)/1000+0,01 *W₂;

L= 0,025*(1.064+ 15,58)/1000+0,01 *1.064=11,056* кг/с.

Определяем объемную производительность вакуум-насоса:

V=R*(273 + t_в)*L/(M_B*P_B),

где R - универсальная газовая постоянная воздуха,

R=8310 Дж/кмоль-К;

М_в - молекулярная масса воздуха, М_в =29 кг/кмоль;

T_в - температура воздуха, °С;

Р_в - парциальное давление сухого воздуха в барометрическом конденсаторе, Па.

Температуру воздуха определяем по уравнению

t_в=t_H+4+0,l(t_к-t_H);

t_B= 20+4+0.1(58.5-20)=27.85°С. .

Давление воздуха равно:

Рв=Рбк-Рп,

где Р_п - давление сухого насыщенного пара при t_в=27,85°C;

Р_п =0,039 ат.

[1,Приложение Б4, Б5].

Р_в=(0,22-0,039)*98000=17738 Па.

V= 8310*(273 + 28.85)*11,056* /(29*17738)=0,0179 м³/с.=1,074м³/мин.

Подбираем вакуум-насос типа ВВН-1,5, n=2,1 кВт, производительностью 1,5 м³/мин, остаточное давление 110 мм рт.ст. [1,Приложение А11],

Заключение

В результате проведенного расчета подобран по каталогу выпарной аппарат с поверхностью F= 63 m², барометрический конденсатор D=800 mm, вакуум-насос типа ВВН-1,5, N=2,1 kВт.

Список использованной литературы

1. Шайхутдинова М.К., Ченцова Л.И.,Борисова Т.В. Процессы и аппараты химической технологии. Расчет выпарной установки: Учебное пособие к выполнению курсового проекта для студентов специальностей 260300,250400,170600,170500,030500 всех форм обучения.- Красноярск : СибГТУ,2005.-80 с.

2. Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии.-М.:Химия,1991.-494 с.

3. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: Учебное пособие для вузов под ред. чл. корр.АН России П.Г. Романкова. – 12 –е изд., стереотипное. Перепечатка с издания 1987г. М.: ООО ТИД «Альянс», 2005. – 576с.

4. А.Г.Касаткин. Основные процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов. – 10 – е изд., стереотипное, доработанное. Перепеч. сизд. 1973г. – М.: ООО ТИД «Альянс», 2004. – 753с.