122979 (689322), страница 4

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

Текст из файла (страница 4)

этой температуре соответствует p₁ = 0,1883

0,2031 – 0,0148 = 0,1883

Конечная температура раствора (температура кипения раствора в сепараторе) при которой упаренный раствор выводится из аппарата.

где t_к – температура кипения раствора в сепараторе, ;

t₁ – температура вторичного пара в сепараторе, ;

Δ t_депр. – температурная депрессия, выражающая повышение температуры кипения раствора по сравнению с температурой кипения чистого растворителя (воды) при том же давлением, .

Находим, что 24% раствор NaOH кипит под атмосферным давлением при температуре 111,47

110 + 1,47 = 111,47

Температурную депрессию можно определить по формуле Тищенко

где Δ t_депр. – температурная депрессия, ;

t_атм – температурная депрессия при атмосферном давлении, ;

T – Абсолютная температура воды при данном давлении, ;

- теплота испарения для воды при данном давлении, Дж/кг.

t_атм = 111,47 – 100 = 11,47

обозначим

при p_б.к. = 0,18

0,76 – 0,012 = 0,748

Δt_депр.= 0,748·11,47 = 8,58

Конечная температура раствора в сепараторе

t_к = 58,26 + 8,58 = 66,84

Средняя температура кипения раствора в трубах

где t_кип – средняя температура кипения в трубах, ;

t_к – температура кипения раствора в сепараторе (конечная температура раствора), ;

Δt_г.э. – гидростатическая депрессия (эффект) или повышение температуры кипения раствора вследствие гидростатического давления столба жидкости в аппарате, .

Вначале определим следующие параметры: оптимальная высота уровня по водомерному стеклу, определяется по формуле:

где оптимальная высота уровня, м;

плотности раствора конечной концентрации и воды при температуре кипения, кг/м^3;

рабочая высота труб, м.

Примем t_кип = 73^оС, тогда

1196 + 42,8 = 1238,8

1183 + 42,4 = 1225,4

1225,4 + 4,69 = 1230,1

972 + 3.85 = 975.9

Гидростатическую депрессию определим по формуле

Средняя температура кипения раствора в трубах

Количество теплоты, передаваемое от греющего пара к кипящему раствору

при t₁ = 58,26

Расход пара

где – расход греющего пара, ;

– расход теплоты, Вт;

– удельная теплота парообразования при абсолютном давлении р_абс = 2 атм;

– парообразование (степень сухости) греющего пара.

Влажность пара 5%, следовательно, x = 1 – 0,05 = 0,95

при р_абс = 2,5 атм

Общая разность температур

где общая разность температур, ;

t_г.п. – температура греющего пара, ;

t_о – температура вторичного пара в барометрическом конденсаторе, .

t_г.п. = 126,25^оС при p = 2,5 атм

Полезная разность температур

где – полезная разность температур, ;

– температура греющего пара ;

– температура кипения раствора в трубах (средняя), .

Проверка:

где – сумма температурных потерь,

Расчет верен

Площадь поверхности нагрева выпарного аппарата

где F – площадь поверхности нагрева, м²

– теплота, отданная греющим паром раствору, Вт

– полезная разность температур,

K – коэффициент теплоотдачи,

Определяем коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося водяного пара к поверхности вертикальных труб

где H – высота труб, м;

– коэффициент теплоотдачи от греющего пара к стенке, ;

– функция, зависящая от температуры конденсации;

Δt – разность температур конденсации греющего пара и наружной поверхности труб со стороны пленки конденсата, .

где – температура конденсации

;

– температура наружной поверхности труб, .

Коэффициент теплоотдачи от стенки труб к кипящему раствору

или

где – коэффициент теплоотдачи от стенки к раствору,

;

– безразмерный коэффициент, зависящий только от

отношения плотностей жидкости и пара;

λ – коэффициент теплопроводности раствора, ;

ρ – плотность раствора, ;

μ – коэффициент динамической вязкости, Па·с;

σ – коэффициент поверхностного натяжения, ;

– температура кипения раствора,

где – плотность водяного пара при

определяем по закону состояния идеальных газов (Менделеев – Клапейрон)

Принимаем тепловую проводимость загрязнений стенки со стороны греющего пара ≈5800 и со стороны кипящего раствора ≈2900

где – коэффициент теплопроводности стали

В качестве первого приближения принимаем температуру наружной поверхности внешнего слоя загрязнений t' = 124

Тогда коэффициент теплоотдачи и плотность теплового потока от пара определится

Температура поверхности загрязнений со стороны раствора определится

Определяем коэффициент теплоотдачи к раствору

Плотность теплового потока

Следовательно, необходимо уменьшить температуру стенки со стороны пара

Второе приближение

Вновь вычисляем коэффициент теплоотдачи и плотность теплового потока от пара к наружной стенке

Температура внутренней поверхности

Коэффициент теплоотдачи и плотность теплового потока к раствору

Расхождение

Поэтому дальнейшее приближение не требуется.

Коэффициент теплопередачи

Где К – коэффициент теплопередачи, ;

– коэффициент теплоотдачи от пара к стенке, ;

– коэффициент теплоотдачи от стенки к раствору, ;

– сумма тепловых сопротивлений.

Необходимая поверхность теплопередачи

Выбираем выпарной аппарат по ГОСТ 11987 – 81 F=160м²

Запас поверхности теплообмена

2.3 Конструктивный расчёт

2.3.1 Определение числа кипятильных труб

где - площадь поверхности теплообмена, м²;

- число труб;

- средний диаметр труб, м;

- длина труб, м.

2.3.2 Определение диаметров патрубков

Диаметры патрубков определяются из уравнения

где - средняя скорость движения жидкости в

трубопроводе, м/с;

- площадь поперечного сечения трубы, м ²;

- плотность жидкости, кг/м³.

Скорость принимается в пределах

жидкости 0,5 2 м/с

пары 20 50 м/с

После подсчёта необходимо согласовать значения диаметра с нормализованным диаметром труб.

где расход, кг/с.

Для раствора:

Принимаем

Принимаем

Для пара:

Принимаем

Для конденсата:

Принимаем

2.3.3 Выбор размещения трубок в трубной плите

Площадь, занятая трубками:

где - площадь, занятая трубками, м²;

– расстояние между осями труб, м;

- число труб;

- коэффициент использования трубной плиты, 0,7 0,9.

где d_н – наружный диаметр трубы, м.

принимаем t = , = 0,8.

2.4 Механический расчёт

2.4.1 Определение толщины трубной плиты

где _min – толщина трубной плиты, мм;

d_н – наружный диаметр трубы, мм.

Принимаем = 15 мм.

Толщина трубных плит 15 30 мм.

2.4.2 Расчёт толщины стенки корпуса

Толщина стенки корпуса определяется по формуле:

где - толщина стенки корпуса, мм;

Р – расчётное давление, МПа;

D – внутренний диаметр корпуса, мм;

- коэффициент прочности сварного шва, принимается 0,8.

Принимаем = 5 мм.

2.4.3 Расчёт толщины стенки эллиптического днища

где - толщина стенки днища, мм;

- радиус кривизны в вершине днища.

Для стандартных днищ R = D.

Принимаем = 5 мм.

2.5 Расчёт вспомогательного оборудования

2.5.1 Расчёт барометрического конденсатора

Диаметр барометрического конденсатора определяется по формуле:

где - диаметр барометрического конденсатора, мм;

- количество выпарной воды;

- плотность пара, кг/м³;

- скорость пара, м/с.

Скорость пара 10 25 м/с

= 0,1213 кг/м³ при t₁=58,26 (в барометрическом конденсаторе)

По нормалям НИИХИММАША (500, 600, 800, 1000, 1200, 1600) принимаем D = 1000 мм.

2.5.2 Определение расхода охлаждающей воды

Расход охлаждающей воды определяем из теплового баланса конденсатора:

где _в – расход охлаждающей воды, кг/с;

- количество выпаренной воды;

- энтальпия паров в барометрическом конденсаторе, Дж/кг;

- начальная температура охлаждающей воды, ;

- конечная температура охлаждающей воды, ;

Характеристики

Список файлов курсовой работы