125172 (690328), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

В роторных прямоточных аппаратах, как отмечалось, обеспечиваются благоприятные условия для выпаривания растворов, чувствительных к повышенным температурам.

Аппараты с принудительной циркуляцией широко применяются для выпаривания кристаллизующихся или вязких растворов. Подобные растворы могут эффективно выпариваться и в аппаратах с вынесенной зоной кипения, работающих при естественной циркуляции. Эти аппараты при выпаривании кристаллизирующихся растворов могут конкурировать с выпарными аппаратами с принудительной циркуляцией.

Для сильно пенящихся растворов рекомендуется применять аппараты с поднимающейся пленкой.

2. Технологическая часть

2. 2.1 Технологическая схема

1-емкость исходного раствора; 2, 9-насосы; 3, 4, 5-выпарные аппараты; 6-емкость упаренного раствора; 7-гидрозатвор; 10-барометрический конденсатор

1. 2.2 Выбор конструкционного материала аппарата

Выбираем конструкционный материал, стойкий в среде кипящего раствора NaNO₃ в интервале изменения концентраций от 10 до 27 %. В этих условиях подходит сталь марки X17 с коэффициентом теплопроводности λст = 25,1 Вт/м˚К. Скорость коррозии ее менее 0,1 мм/год.

2. 2.3 Технологические расчеты

Основные условные обозначения:
с – теплоемкость, Дж/(кг·К);	r – теплота парообразования кДж/кг;
d – диаметр, м;	T, t – температура, град;
D – расход греющего пара, кг/с;	W, ω – производительность по испаряемой воде, кг/с;
F – поверхность теплопередачи, м2;	x – концентрация, % (масс.);
G – расход, кг/с;	α – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2·К);
g – ускорение свободного падения, м/с2;	ρ – плотность, кг/м3;
H – высота, м;	μ – вязкость, Па·с;
I – энтальпия пара, кДж/кг;	λ – теплопроводность, Вт/(м·К);
i – энтальпия жидкости, кДж/кг;	σ – поверхностное натяжение, Н/м;
К – коэффициент теплопередачи, Вт/(м2·К);	Re – критерий Рейнольдса;
Р – давление, МПа;	Nu – критерий Нуссельта;
Q – тепловая нагрузка, кВт;	Pr – критерий Прандтля;
q – удельная тепловая нагрузка, Вт/м2;
Индексы:
1, 2, 3 – первый, второй, третий корпус выпарной установки;	ж – жидкая фаза;
бк – барометрический конденсатор;	к – конечный параметр;
в – вода;	н – начальный параметр;
вп – вторичный пар;	ср – средняя величина;
г – греющий пар;	ст – стенка.

1. Расчёт выпарного аппарата

1. Определяем общее количество выпаренной воды из уравнения материального баланса

1. В первом приближении количество выпаренной воды по кор­пусам принимаем равным, т.е.

3) Конечная концентрация раствора по корпусам

Таблица 1.

№	Наименование	Обозначение	Размерность	Кол-во
1	Производительность по исходному раствору	GH	кг/c	2,778
2	Начальная концентра­ция раствора	XH	вес.дол.,%	10
3	Конечная концентра­ция раствора	XK	вес.дол.,%	27
4	Давление греющего пара	P	Па	392266
5	Давление в барометрическом конденсаторе	PK	Па	19613,3
6	Количество выпарен­ной воды общее	W	кг/c	1,7489
	в первом корпусе	W1	кг/c	0,583
	во втором корпусе	W2	кг/c	0,583
	в третьем корпусе	W3	кг/c	0,583
7	Конечная концентра­ция раствора
	в первом корпусе	XK1	вес.дол.,%	12,657
	во втором корпусе	XK2	вес.дол.,%	17,235
	в третьем корпусе	XK3	вес.дол.,%	27,005

1. Определение температур кипения растворов

Общий предел давлений в установке:

Давления греющих паров в корпусах:

По давлениям паров находим их температуры и энтальпии:

Давление пара, МПа	Температура, ˚С	Энтальпия пара, кДж/кг
Рг1=0,392	tг1=142,9	I1=2744
Рг2=0,267	tг2=132,9	I2=2730
Рг3=0,142	tг3=108,7	I3=2693
Рбк=0,017	tбк=59,7	Iбк=2607

Гидродинамическая депрессия, обусловлена потерей давления пара на преодоление гидравлических сопротивлений трубопроводов при переходе из корпуса в корпус. Примем для каждого корпуса Δ´´´ = 1 град. Температуры вторичных паров в корпусах:

˚С

˚С

˚С

Сумма гидродинамических депрессий:

˚С

По температурам вторичных паров определим их давления:

Температура, ˚С	Давление пара, МПа
tвп1 =133,9	Рвп1 =0,3131
tвп2 =109,7	Рвп2 =0,1433
tвп3 =60,7	Рвп3 =0,0199

Гидростатическая депрессия. Давление в среднем слое кипящего раствора каждого корпуса:

По ГОСТу [2] аппарат с естественной циркуляцией, соосной греющей камерой и кипением раствора в трубках имеют высоту кипятильных труб Н=4 м при диаметре труб d_Н = 38 мм и толщине стенки σ_СТ = 2 мм.

При пузырьковом (ядерном) режиме кипения паронаполнение составляет ε=0,4 - 0,6. Примем ε = 0,5. Плотность водных растворов NaNO₃ [3] по корпусам при t = 20℃ равна: ρ₁=1067кг/м³, ρ₂=1143кг/м³, ρ₃=1209кг/м³

Давление в среднем слое кипятильных труб:

Этим давлениям соответствуют следующие температуры кипения и теплоты испарения растворителя:

Давление, *104 Па	Температура,℃	Теплота испарения, кДж/кг
Рср1=32,36	tср1=132,9	rвп1=2171
Рср2=15,45	tср2=112,7	rвп2=2227
Рср3=3,18	tср3=68,7	rвп3=2336

Гидростатическая депрессия по корпусам:

˚С

˚С

˚С

Сумма гидростатических депрессий:

˚С

Температурная депрессия ∆ определяется по уравнению:

Температурная депрессия при атмосферном давлении [3]:

Температурная депрессия по корпусам:

˚С

˚С

˚С

Сумма температурных депрессий равна:

Температуры кипения растворов в корпусах:

˚С

˚С

˚С

2. Расчет полезной разности температур

Общая полезная разность температур:

Полезные разности температур по корпусам:

˚С

˚С

˚С

˚С

Проверка суммарной полезной разности температур:

℃

1. Определение тепловых нагрузок

Расход греющего пара в 1-й корпус, производительность каждого корпуса по выпаренной воде и тепловые нагрузки по корпусам определим путем совместного решения уравнений тепловых балансов по корпусам и уравнения баланса по воде для всей установки:

Характеристики

Список файлов курсовой работы