150645 (594567), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

К числу основных элементов установок мгновенного вскипания относятся камеры испарения, конденсаторы-пароохладители, сепараторы, поддоны для сбора дистиллята, головной подогреватель. Кроме того, в число элементов установки входят вспомогательные теплообменники и конденсаторы (для конденсации паров, поступающих на оттяжку), насосы, эжекторы, вакуум-насосы.

Современные технологические схемы адиабатных выпарных установок выполняются многоступенчатыми. Это связано с тем, что при мгновенном вскипании воды в отдельной ступени температура проходящего через неё предварительно нагретого рассола понижается незначительно и при одноступенчатом испарении для обеспечения заданной производительности потребуется подать на опреснение большое количество исходной воды, а теплоту рассола потерять при этом безвозвратно.

Многоступенчатая конструкция опреснительной установки мгновенного вскипания влияет на удельный расход теплоты. Согласно [20] с повышением числа ступеней значение удельного расхода теплоты уменьшается, чем и объясняется имеющаяся тенденция к увеличению числа ступеней установок большой производительности.

К числу основных параметров и характеристик дистилляционной опреснительной установки относят предельную температуру исходной воды в первой и последней ступенях и определяющие их значение давления и температуры греющей среды, температурный напор и подогрев воды по ступеням, производительность установки и число ступеней в ней, а также допустимая степень концентрирования исходной воды. Правильный выбор параметров установки позволит в значительной степени сократить стоимость её строительства.

Учитывая имеющиеся данные и рекомендации источников, выбираем для проектирования схему двухконтурной многоступенчатой адиабатной выпарной установки с регенерацией теплоты вторичного пара.

2. Расчёт адиабатной выпарной установки

2.1 Выбор эжектора

2.1.1 В качестве основного греющего пара в установке используем низкопотенциальный водяной пар, отработанный в турбинах привода основного оборудования производств аммиака, с параметрами на выходе P_вак=69,8 – 53,2 кПа и t=63 – 80 ^оC.

Для повышения потенциала греющего пара устанавливается пароструйный эжектор. Это позволит повысить температуру используемого пара с 70 ^оС до 100-101 ^оС. Тем самым удастся увеличить температурный перепад в ступенях установки адиабатного вскипания, что приведёт к снижению расхода воды, поступающей на испарение, охлаждающей воды и уменьшению капитальных затрат.

Принимаем в качестве рабочего пар 40 из общезаводской сети с параметрами P=4,0 МПа и t=375 ^оС. В месте с тем, рассмотрим возможность работы эжектора на паре других параметров, а именно: пар 10 (P=1 МПа и t=230 ^оС) и пар 27 (P=2,4 МПа и t=280 ^оС).

2.1.2 Найдём значения коэффициентов эжекции при использовании рабочего пара различных параметров

2.1.3 Исходные данные для расчёта

2.1.3.1 Температура рабочего пара t_р=375^оC (230 ^оС и 280 ^оС).

2.1.3.2 Давление рабочего пара Р_р=4,0 МПа (0,98 МПа и 2,4 МПа).

2.1.3.3 Температура эжектируемого пара t_н=70^оС.

2.1.3.4 Давление эжектируемого пара P_н=3,116110⁴ Па.

2.1.3.5 Температура смеси на выходе t_с=101^оС.

2.1.3.6 Давление смеси на выходе Р_с=0,0981МПа=1ата.

2.1.4 Для заданных параметров сред найдём по таблицам 2-1 и 2-3 [18] значения энтальпий h

h_р⁴⁰= 3158,8 кДж/кг; h_р²⁷=2966,9 кДж/кг; h_р¹⁰= 2897,9 кДж/кг;

h_н=2626,8 кДж/кг;

h_c=2680,7 кДж/кг.

2.1.5 По формуле (2-29) [23] определим величину коэффициента инжекции u для случая использования пара 40

(2.1)

принимаем коэффициент инжекции равный u=9.

2.1.6 Уточним значение энтальпии смеси на выходе из эжектора h_с^д по формуле (2-29) [23]

(2.2)

2.1.7 Аналогично находим значения коэффициентов эжекции для случаев применения в качестве рабочего пара 10 и пара 27 и при заданных параметрах эжектируемого пара и получаемой смеси. Полученные результаты представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Коэффициент эжекции пароструйного эжектора при различных параметрах рабочего пара

Параметры Рабочего пара	Пар 10 Р=0,98 МПа, t=230оС	Пар 27 Р=2,4 МПа, t=280оС	Пар 40 Р=4,0 МПа, t=375оС
Коэффициент эжекции	4	5	9

2.2 Основные характеристики проектируемой адиабатной выпарной установки

2.2.1 Для улучшения характеристик установки принимаем температуру воды поступающей на испарение на выходе из головного подогревателя равной t₁=100 ^оС. Согласно рекомендациям [20] на стр. 107 температуру рассола на выходе из последней ступени принимают равной 35 – 40 ^оС. Исходная вода на установку подается после предочистки из корпуса 174 с температурой t_исх=30 ^оС.

Распределение располагаемого температурного напора по ступеням предполагаем равный, как технологически наиболее выгодный [27]. Кратность концентрирования в установке принимается равной 3 [20].

Общее количество ступеней установки делим на два контура [20]. Первый контур состоит из ступеней отвода теплоты, в которых теплота конденсации образующегося пара передаётся охлаждающей воде; второй представляет собой ряд ступеней регенерации, где теплота воспринимается нагреваемым рассолом. Согласно [20] число ступеней в первом контуре принимается равным трём, так как увеличение числа ступеней ведёт к потере теплоты со сбрасываемой водой. Оптимальное же число ступеней, входящих в регенеративный контур, чаще всего равно 5 – 6, что связано с расположением конденсаторов в корпусах. Основываясь на имеющихся данных число ступеней в установке принимается равным 9.

Для предотвращения накипеобразования на поверхностях теплообмена в циркулирующий рассол добавляется антинакипин в количестве до 10 мг/л в зависимости от типа.

Установка имеет горизонтальную компоновку и устанавливается в помещении. Это позволит защитить выпарные аппараты от воздействия внешней среды и обеспечить необходимый температурный режим.

2.3 Тепловой расчёт

2.3.1 Исходные данные теплового расчёта

2.3.1.1 Число ступеней испарения N=9 шт.;

2.3.1.2 Производительность по дистилляту G_д=750 т/час=208,3 кг/с;

2.3.1.3 Общее солесодержание исходной воды bисх=300 мг/кг;

2.3.1.4 Температура греющего пара t_г.п.=101 ^оС;

2.3.1.5 Температура рассола, поступающего в первую ступень установки (после головного подогревателя) t₁=100 ^оС;

2.3.1.6 Температура исходной осветлённой воды (летний режим) t_исх.=30 ^оС;

2.3.1.7 Температура кипения раствора в последней ступени (принимается по технико-экономическим показателям) tк=40 ^оС;

2.3.1.8 Температура воды водооборотного цикла составляет: подающей t_охл1=28 ^оС и обратной t_охл2=35 ^оС.

2.3.1.9 Нагрузка 1 м² поверхности камеры испарения _S=0,85 кг/м².

2.3.2 Определим расход рассола, поступающего в первую камеру испарения G

(2.3)

где r_ср= 2331,85 кДж/кг – средняя теплота парообразования в установке;

С_ср=4,198 кДж/кг*К – средняя теплоёмкость воды, поступающей на испарение по таблице 2-8 [18];

Kот = 1% – коэффициент, учитывающий величину оттяжек парогазовой смеси из камер испарения по рекомендациям на стр. 184 [14].

2.3.2 Средний температурный напор между ступенями t

(2.4)

2

(2.5)

(2.6)

(2.7)

(2.8)

(2.9)

(2.10)

(2.11)

(2.12)

(2.13)

.3.3 Полагая равенство перепада температур по ступеням находим температуру кипения рассола по ступеням t_кi

2.3.3.1 В первой ступени t_к1=t₁-t=100-6,67=93,33 ^оС;

2.3.3.2 Во второй ступени t_к2=t_к1-t=93,33-6,67=86,66 ^оС;

2.3.3.1 В третьей ступени t_к3=t_к2-t=86,66-6,67=79,99 ^оС;

2.3.3.1 В четвёртой ступени t_к4=t_к3-t=79,99-6,67=73,32 ^оС;

2.3.3.1 В пятой ступени t_к5=t_к4-t=73,32-6,67=66,65 ^оС;

2.3.3.1 В шестой ступени t_к6=t_к5-t=66,65-6,67=59,98 ^оС;

2.3.3.1 В седьмой ступени t_к7=t_к6-t=59,98-6,67=53,31 ^оС;

2.3.3.1 В восьмой ступени t_к8=t_к7-t=53,31-6,67=46,64 ^оС;

2.3.3.1 В девятой ступени t_к9=t_к8-t=46,64-6,67=40 ^оС.

2.3.4 Найдём количество выпаренной воды по ступеням G_i

2.3.4.1 В первой ступени G₁

(2.14)

где С₁=4,205 кДж/кг*К – изобарная теплоёмкость воды при температуре кипения в первой ступени по таблице 2-4 [18];

r₁=2274,7 кДж/кг – удельная теплота парообразования при температуре в первой камере испарения по таблице 2-1 [18].

2.3.4.2 Во второй ступени G₂

(2.15)

2.3.4.3 В третьей ступени G₃

2.3.4.4 В четвёртой ступени G₄

(2.16)

(2.17)

(2.18)

2.3.4.5 В пятой ступени G₅

2.3.4.6 В шестой ступени G₆

(2.19)

2.3.4.7 В седьмой ступени G₇

2.3.4.8 В восьмой ступени G₈

(2.20)

(2.21)

2.3.4.9 В девятой ступени G₉

2.3.4.10 Количество пара на оттяжку, поступающего в конденсатор теплоиспользующих ступеней G_от^’

(2.22)

(2.23)

2.3.4.11 Количество пара на оттяжку, поступающего в конденсатор теплоотводящих ступеней G_от^”

2.3.5 Определим температуру вторичного пара по ступеням установки ts_i с учётом величины физико-химической ₁^’ , гидростатической ₁^” и гидродинамической депрессий ₁^’’’

(2.24)

2.3.5.1 В первой ступени ts₁

ts₁=t_к1-₁^’-(₁^”-₁^’’’)=93,33-0,4-0,4=92,53 ^оС;

Характеристики

Список файлов ВКР