Расчёт выпарного аппарата

 

4.1.1. Материальный баланс процесса выпаривания

 

Основные уравнения материального баланса:

 

,

где  - массовые расходы начального и конечного раствора, кг/с;

 - массовые доли растворенного вещества в начальном и конечном растворе;  

W – массовый расход выпариваемой воды, кг/с:

G_нач =5 * 0,1 / 0,25 = 2

 

W = 2( 1- 0.1/0.25) =1.2

 

4.1.2 Расчет температурной схемы установки

 

,  - давление и температура вторичного пара в барометрическом конденсаторе;

,  - давление и температура вторичного пара в паровом пространстве сепаратора;

 - температура кипения раствора в сепараторе;

,  - давление и температура кипения раствора в трубках (среднее значение);

,  - давление и температура греющего пара;

 - температура разбавленного раствора поступающего в аппарат.

Начнем расчет температур и давлений с определения t_гр.п. в соответствии с заданным давлением .

По давлению  найдем температуру вторичного пара в сепараторе :

 

Зададим полезную разность температур для определения температуры кипения :

Тогда:

 

При x_нач =0,1 и

 

Расчет давления в сепараторе выпарного аппарата производится на основе соотношения:

 

,

где r - плотность раствора с концентрацией при температуре , кг/м³;

При x_нач =0.1  и

 - высота уровня раствора в кипятильных трубках, м.

 

Наибольшая интенсивность процесса выпаривания для случая естественной циркуляции раствора и кипение в трубках обеспечивается при оптимальном уровне раствора . При выпаривании водных растворов можно использовать эмпирическое соотношение:

 

,

где  - высота кипятильных труб, м. Принимаем .

При

 

 

Температуру кипения раствора определяем по давлению  и концентрации . При  и

Для расчета температуры вторичного пара в барометрическом конденсаторе примем

Тогда:

При  и

 

Давление вторичного пара в барометрическом конденсаторе определяем, как давление насыщенного водяного пара при . При  и .

Температуру , с которой разбавленный раствор поступает в выпарной аппарат, примем на ниже , т.к. предварительный нагрев раствора осуществляется вторичным паром:

 

4.1.3 Тепловой баланс выпарного аппарата

 

Уравнение теплового баланса выпарного аппарата:

,

где Q – расход теплоты на выпаривание, Вт;

 – расход теплоты на нагрев раствора до температуры кипения, Вт;

 – расход теплоты на упаривание раствора до конечной концентрации, Вт;

 – расход теплоты на компенсацию потерь в окружающую среду, Вт.

 

Расход теплоты на компенсацию потерь в окружающую среду  при расчёте выпарных аппаратов принимается как 3-5% от суммы :

 

Расход теплоты на нагрев:

,

где  - производительность по разбавленному раствору;

 – удельная теплоёмкость раствора при  и начальной концентрации , Дж/(кг К):

 

 

Расход теплоты на испарение:

,

где  - удельная теплота парообразования вторичного пара при температуре , кДж/кг:

 

4.1.4 Расчёт поверхности теплообмена выпарного аппарата

 

Для расчёта поверхности теплообмена выпарного аппарата запишем уравнение теплопередачи:

,

где К – коэффициент теплопередачи, Вт/(м² К);

F – площадь поверхности теплообмена, м².

Коэффициент теплопередачи задается ориентировочно на основании [1, табл. 4.8]:

 

4.1.5 Выбор выпарного аппарата по каталогу

 

Произведём выбор аппарата по каталогу. Для этого найденную площадь поверхности теплообмена следует увеличить на 10-20 %, для обеспечения запаса производительности:

,

где F_в.п. – площадь выпарного аппарата с учётом запаса производительности, м².

 

Из каталога [3, табл. 4.2] выбираем выпарной аппарат с естественной циркуляцией, кипением в трубах и вынесенной греющей камерой (тип 1, исполнение 2) с номинальной площадью поверхности теплообмена ; теплообменными трубами диаметром  и длиной 4000 мм; диаметр циркуляционной трубы 700 мм.

 

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться: