Основные условные обозначения

ОГЛАВЛЕНИЕ

Основные условные обозначения………………………………………………..…5

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………..7

1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОВЕРХНОСТИ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ВЫПАРНЫХ

АППАРАТОВ………………………………………………………………………10

1.1Расчёт концентраций упариваемого раствора………………………………...10

1.2 Определение температур кипения растворов………………………………...11

1.3Расчёт полезной разности температур………………………………………...17

1.4Определение тепловых нагрузок………………………………………………17

1.5 Выбор конструкционного материала…………………………………………19

1.6 Расчёт коэффициентов теплопередачи…………………………………….....19

1.7 Распределение полезной разности температур………………………………24

1.8 Уточнённый расчёт поверхности теплопередачи…………………………....25

2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЛЩИНЫ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ……………………28

3 РАСЧЁТ БАРОМЕТРИЧЕСКОГО КОНДЕНСАТОРА………………………..29

3.1 Определение расхода охлаждающей воды…………………………………...29

3.2 Расчёт диаметра барометрического конденсатора…………………………...29

3.3 Расчёт высоты барометрической трубы………………………………………30

4 РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ВАКУУМ-НАСОСА…………………..31

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………..33

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основные условные обозначения

с – теплоёмкость, дж/(кг∙ К);

d – диаметр, м;

D – расход греющего пара, кг/с;

F – поверхность теплопередачи, м²;

G – расход, кг/с;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

Н – высота, м;

I – энтальпия пара, кДж/кг;

I – энтальпия жидкости, кДж/кг;

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

Р – давление, мПа;

Q – тепловая нагрузка, кВт;

q – удельная тепловая нагрузка, Вт/м²;

r – теплота парообразования, кДж/кг;

T, t – температура, град;

W, w – производительность по испаряемой воде, кг/с;

x – концентрация, % (масс.);

α – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м² ∙ К);

ρ – плотность, кг/м³;

μ – вязкость, Па ∙ с;

λ – теплопроводность, Вт/(м ∙ К);

σ – поверхностное натяжение, Н/м;

Re – критерий Рейнольдса;

Nu – критерий Нуссельта;

Pr – критерий Прандтля.

Индексы:

1, 2, 3 – первый, второй, третий корпус выпарной установки;

в – вода;

вп – вторичный пар;

г – греющий пар;

ж – жидкая фаза;

к – конечный параметр;

н – начальный параметр;

ср – средняя величина;

ст – стенка.

ВВЕДЕНИЕ

Выпаривание – это процесс концентрирования растворов твердых нелетучих веществ путем частичного испарения растворителя при кипении жидкости.

Выпаривание применяют для концентрирования растворов нелетучих веществ, выделения из растворов чистого растворителя (дистилляция) и кристаллизации растворенных веществ, т.е. нелетучих веществ в твердом виде. При выпаривании обычно осуществляется частичное удаление растворителя из всего объема раствора при его температуре кипения. Поэтому выпаривание принципиально отличается от испарения, которое, как известно, происходит с поверхности раствора при любых температурах ниже температуры кипения. В ряде случаев выпаренный раствор подвергают последующей кристаллизации в выпарных аппаратах, специально приспособленных для этих целей.

Для нагревания выпариваемых растворов до кипения используют топочные газы, электрообогрев и высокотемпературные теплоносители, но наибольшее применение находит водяной пар, характеризующийся высокой удельной теплотой конденсации и высоким коэффициентом теплоотдачи.

Процесс выпаривания проводится в выпарных аппаратах. По принципу работы выпарные аппараты разделяются на периодические и непрерывно действующие.

Периодическое выпаривание применяется при малой производительности установки или для получения высоких концентраций. При этом подаваемый в аппарат раствор выпаривается до необходимой концентрации, сливается и аппарат загружается новой порцией исходного раствора.

В установках непрерывного действия исходный раствор непрерывно подается в аппарат, а упаренный раствор непрерывно выводится из него.

Выпаривание может проводиться под вакуумом, избыточным давлением и под атмосферным давлением. При выпаривании под вакуумом существуют несколько преимуществ:

· Понижение температуры кипения раствора;

· Увеличивается движущая сила процесса;

· Возможно использования греющего пара более низкого давления;

Недостатки выпаривания под вакуумом:

Вакуумная выпарная установка должна содержать дополнительное оборудование: барометрический конденсатор, вакуум-насос.

Выпаривание при атмосферном давлении: вторичный выбрасывается в атмосферу, но наименее экономичный способ выпаривания.

При выпаривании под повышенным давлением температура раствора повышается.

В химической промышленности в основном применяют непрерывно действующие выпарные установки с высокой производительностью за счет большой поверхности нагрева (до 2500 м2в единичном аппарате).

Наибольшее применение в химической технологии нашли выпарные аппараты поверхностного типа, особенно вертикальные трубчатые выпарные аппараты с паровым обогревом непрерывного действия.

В данном курсовом проекте для расчетов принята прямоточная трехкорпусная выпарная установка. Конструкция выпарного аппарата: с естественной циркуляцией и вынесенной греющей камерой. Выбор конструкции обусловлен малой вязкостью выпариваемого раствора, повышенной интенсивностью выпаривания не только за счет увеличения разности плотностей жидкости и парожидкостной смеси в циркуляционном контуре, но и за счет увеличения длины кипятильных труб.

Нитрат натрия (чилийская селитра) применяют как удобрение, в производстве солей Na и нитритов, как компонент закалочных ванн в металлообрабатывающей промышленности, теплоаккумулирующих составов, в ракетных топливах, пиротехнических составах, в производстве стекла, как компонент жидких солевых хладагентов (селитряной смеси), консервант пищевых продуктов.

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОВЕРХНОСТИ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ВЫПАРНЫХ АППАРАТОВ

Выбор конструкционного материала

Выберем конструкционный материал, стойкий в среде кипящего раствора K₂CО₃ в интервале изменения концентраций от 3 до 30 % [5]. В этих условиях химически стойкой является сталь марки Х17. Скорость коррозии её менее 0, 1 мм/год, коэффициент теплопроводности λ _ст = 25, 1 Вт/(м∙ К).

РАСЧЁТ БАРОМЕТРИЧЕСКОГО КОНДЕНСАТОРА

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Целью данного курсового проекта являлся расчет выпарной установки непрерывного действия для выпаривания растворa K₂CO₃ от начальной концентрации соли 3 % (масс.) до конечной концентрации 30% (масс.).

Маркировку выбранного оборудования сведем в таблицу 10.

Таблица 10 Маркировка оборудования

№	Наименование	Марка
	Насос центробежный	ОХ2-23Г
	Вакуум-насос	ВВН-0, 75
	Теплообменник	Кожухотрубный F = 25 м2
	Конденсатоотводчик	45ч15нж
	Ёмкость начального раствора	ГЭЭ 1-1-250-0, 6
	Ёмкость упаренного раствора	ВЭЭ 1-1-17-0, 6
	Обечайка	Х 17
	Барометрический конденсатор	Стандартный D = 0, 5 м
	Опора	2-1800-25-125-800

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Зайцев И.Д., Асеев Г.Г. Физико-химические свойства бинарных и многокомпонентных растворов неорганических веществ. Справочник. - М.: Химия, 1988. - 416 с.

 

2. Л.Н. Кузнецова и др. Расчет выпарных установок [текст]: учебное пособие. - Архан-

 

гельск, 2004. - 72 с.

 

3. Каталог УКРНИИХИММАШа. Выпарные трубчатые аппараты общего назначения для химических производств. - М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1985. - 52 с.

 

4. Алексеев В.А. и др. Машины и аппараты химических производств. Учебное пособие

 

[текст] / Алексеев В.А. - Казань: Казанский ГТУ, 2008. - 305 с.

 

5. Методическое пособие по расчету трехкорпусной выпарной установки по курсу " Процессы и аппараты пищевых производств" - Улан-Удэ: ВСГТУ, 2006. - 60 с.

 

6. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов. - Л.: Химия, 1987. - 576 с.

 

7. Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты в химической технологии. - М.:

 

Химия, 1991. - 496 с.

 

8. http: //tehtab.ru/guide/guidemedias/guidesteam/guidesteamproperties/ Технические таблицы

 

TehTab.ru

 

9. Программа " Теплофизические свойства воды и водяного пара на линии насыщения" Версия 2.0.

.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Основные условные обозначения………………………………………………..…5

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………..7

1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОВЕРХНОСТИ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ВЫПАРНЫХ

АППАРАТОВ………………………………………………………………………10

1.1Расчёт концентраций упариваемого раствора………………………………...10

1.2 Определение температур кипения растворов………………………………...11

1.3Расчёт полезной разности температур………………………………………...17

1.4Определение тепловых нагрузок………………………………………………17

1.5 Выбор конструкционного материала…………………………………………19

1.6 Расчёт коэффициентов теплопередачи…………………………………….....19

1.7 Распределение полезной разности температур………………………………24

1.8 Уточнённый расчёт поверхности теплопередачи…………………………....25

2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЛЩИНЫ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ……………………28

3 РАСЧЁТ БАРОМЕТРИЧЕСКОГО КОНДЕНСАТОРА………………………..29

3.1 Определение расхода охлаждающей воды…………………………………...29

3.2 Расчёт диаметра барометрического конденсатора…………………………...29

3.3 Расчёт высоты барометрической трубы………………………………………30

4 РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ВАКУУМ-НАСОСА…………………..31

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………..33

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основные условные обозначения

с – теплоёмкость, дж/(кг∙ К);

d – диаметр, м;

D – расход греющего пара, кг/с;

F – поверхность теплопередачи, м²;

G – расход, кг/с;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

Н – высота, м;

I – энтальпия пара, кДж/кг;

I – энтальпия жидкости, кДж/кг;

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

Р – давление, мПа;

Q – тепловая нагрузка, кВт;

q – удельная тепловая нагрузка, Вт/м²;

r – теплота парообразования, кДж/кг;

T, t – температура, град;

W, w – производительность по испаряемой воде, кг/с;

x – концентрация, % (масс.);

α – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м² ∙ К);

ρ – плотность, кг/м³;

μ – вязкость, Па ∙ с;

λ – теплопроводность, Вт/(м ∙ К);

σ – поверхностное натяжение, Н/м;

Re – критерий Рейнольдса;

Nu – критерий Нуссельта;

Pr – критерий Прандтля.

Индексы:

1, 2, 3 – первый, второй, третий корпус выпарной установки;

в – вода;

вп – вторичный пар;

г – греющий пар;

ж – жидкая фаза;

к – конечный параметр;

н – начальный параметр;

ср – средняя величина;

ст – стенка.

ВВЕДЕНИЕ

Выпаривание – это процесс концентрирования растворов твердых нелетучих веществ путем частичного испарения растворителя при кипении жидкости.

Выпаривание применяют для концентрирования растворов нелетучих веществ, выделения из растворов чистого растворителя (дистилляция) и кристаллизации растворенных веществ, т.е. нелетучих веществ в твердом виде. При выпаривании обычно осуществляется частичное удаление растворителя из всего объема раствора при его температуре кипения. Поэтому выпаривание принципиально отличается от испарения, которое, как известно, происходит с поверхности раствора при любых температурах ниже температуры кипения. В ряде случаев выпаренный раствор подвергают последующей кристаллизации в выпарных аппаратах, специально приспособленных для этих целей.

Для нагревания выпариваемых растворов до кипения используют топочные газы, электрообогрев и высокотемпературные теплоносители, но наибольшее применение находит водяной пар, характеризующийся высокой удельной теплотой конденсации и высоким коэффициентом теплоотдачи.

Процесс выпаривания проводится в выпарных аппаратах. По принципу работы выпарные аппараты разделяются на периодические и непрерывно действующие.

Периодическое выпаривание применяется при малой производительности установки или для получения высоких концентраций. При этом подаваемый в аппарат раствор выпаривается до необходимой концентрации, сливается и аппарат загружается новой порцией исходного раствора.

В установках непрерывного действия исходный раствор непрерывно подается в аппарат, а упаренный раствор непрерывно выводится из него.

Выпаривание может проводиться под вакуумом, избыточным давлением и под атмосферным давлением. При выпаривании под вакуумом существуют несколько преимуществ:

· Понижение температуры кипения раствора;

· Увеличивается движущая сила процесса;

· Возможно использования греющего пара более низкого давления;

Недостатки выпаривания под вакуумом:

Вакуумная выпарная установка должна содержать дополнительное оборудование: барометрический конденсатор, вакуум-насос.

Выпаривание при атмосферном давлении: вторичный выбрасывается в атмосферу, но наименее экономичный способ выпаривания.

При выпаривании под повышенным давлением температура раствора повышается.

В химической промышленности в основном применяют непрерывно действующие выпарные установки с высокой производительностью за счет большой поверхности нагрева (до 2500 м2в единичном аппарате).

Наибольшее применение в химической технологии нашли выпарные аппараты поверхностного типа, особенно вертикальные трубчатые выпарные аппараты с паровым обогревом непрерывного действия.

В данном курсовом проекте для расчетов принята прямоточная трехкорпусная выпарная установка. Конструкция выпарного аппарата: с естественной циркуляцией и вынесенной греющей камерой. Выбор конструкции обусловлен малой вязкостью выпариваемого раствора, повышенной интенсивностью выпаривания не только за счет увеличения разности плотностей жидкости и парожидкостной смеси в циркуляционном контуре, но и за счет увеличения длины кипятильных труб.

Нитрат натрия (чилийская селитра) применяют как удобрение, в производстве солей Na и нитритов, как компонент закалочных ванн в металлообрабатывающей промышленности, теплоаккумулирующих составов, в ракетных топливах, пиротехнических составах, в производстве стекла, как компонент жидких солевых хладагентов (селитряной смеси), консервант пищевых продуктов.

 

1234Следующая ⇒

Поделиться: