Расчет выпарной установки

1 Введение 6
2 Описание технологической схемы 8
3 Расчет основного технологического оборудования 11
3.1 Выбор типа и конструкции выпарного аппарата 11
3.2 Составление материального баланса 11
3.3 Предварительный расчет 12
3.3.1 Распределение выпариваемой воды по корпусам. 12
3.3.2 Определение концентрации растворов 12
3.3.3 Составление предварительного температурного режима 13
3.3.4 Расчет коэффициентов теплопередачи 16
3.3.5 Определение тепловых нагрузок корпусов 22
3.4 Уточнённый расчёт выпарной установки 22
3.4.1 Составление уточненного температурного режима 22
3.4.2 Определение количества выпаренной воды в корпусах, расхода греющего пара и тепловых нагрузок 23
3.4.3 Определение площади поверхности теплопередачи 25
3.4.4 Составление уточненного температурного режима 25
3.4.5 Определение количества выпаренной воды в корпусах, расхода греющего пара и тепловых нагрузок 27
3.4.6 Определение площади поверхности теплопередачи 28
4 Расчет вспомогательного оборудования 30
4.1 Расчет поверхностного конденсатора 30
4.1.1 Расчет расхода холодного теплоносителя 30
4.1.2 определение среднего перепада температур теплоносителей 31
4.1.3 Ориентировочный расчет конденсатора 32
4.1.4 Уточненный расчет конденсатора 32
4.2 Расчет барометрического конденсатора 35
4.3 Расчет вакуум-насоса 38
5 Заключение 40
6 Список использованных источников 41

1 ВВЕДЕНИЕ
Выпариванием называется концентрирование растворов нелетучих веществ путем частичного испарения растворителя и отвода образующегося пара при температуре кипения раствора.
При выпаривании обычно осуществляется частичное удаление раство¬рителя из всего объема раствора при его температуре кипения. Поэтому выпаривание принципиально отличается от испарения, которое, как из¬вестно, 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.
Получение высококонцентрированных растворов, практически сухих и кристаллических продуктов облегчает и удешевляет их перевозку и хранение.
Тепло для выпаривания можно подводить любыми теплоносителями применяемыми при нагревании. Однако в подавляющем большинстве слу¬чаев в качестве греющего агента при выпаривании используют водяной пар, который называют греющим, или первичным.
Первичным служит либо пар, получаемый из парогенератора, либо отработанный пар, или пар промежуточного отбора паровых турбин. Пар, образующийся при выпаривании кипящего раствора, называет¬ся вторичным.
Тепло, необходимое для выпаривания раствора, обычно подводится через стенку, отделяющую теплоноситель от раствора. В некоторых про¬изводствах концентрирование растворов осуществляют при непосредст¬венном соприкосновении выпариваемого раствора с топочными газами или другими газообразными теплоносителями.
Процесс широко используется при выпаривании щелоков, ацетатов кальция, дрожжевых суспензий и т.д.
Выпаривания производят на установках, называемых выпарными аппаратами. Выпаривание производят в основном по многоступенчатой схеме, что позволяет снизить расход теплоты. Свежий греющий пар подается только в первый корпус, обогрев всех следующих аппаратов осуществляется вторичным паром предыдущих аппаратов. Существуют различные способы питания выпарной установки: прямоточный, противоточный и смешанный. Процессы выпаривания проводят под вакуумом, при повышенном и атмосферном давлениях. Выбор давления связан со свойствами выпари¬ваемого раствора и возможностью использования тепла вторичного пара.
Тип и конструкцию выпарного аппарата выбирают на основании характеристики выпариваемого раствора, то есть с учётом вязкости, плотности, поверхностного натяжения, растворимости и ряда других физических показателей раствора.
В данном курсовом проекте рассматривается прямоточная схема питания: I-II-III-IV и выпарной аппарат с естественной циркуляцией (тип 1). Прямоточные установки не позволяют упаривать раствор до высокой концентрации, так как вязкость раствора значительно изменяется от первого корпуса к последнему. Однако преимуществом такого способа является использование меньшего количества вспомогательного оборудования по сравнению с противоточной схемой, т.к. раствор переходит самотеком последовательно из одного корпуса в другой.
В данном случае рассматривается выпарной аппарат, состоящий из четырёх корпусов:
Wi - расход вторичного пара, кг/с;
Gнi - массовый расход исходного раствора, кг/с;
Gкi – массовый расход упаренного раствора, кг/с;
xнi – массовая концентрация исходного раствора, %;
xкi – массовая концентрация упаренного раствора, %.
Исходный раствор подается в первый корпус. Вторичный пар переходит из корпуса в корпус (1→2, 2→3, 3→4), давление при этом будет падать, то есть Ргр>Р´1>Р´2>Р´3>Р´4. Вакуум-насос устанавливается, чтобы снизить давление в конце установки вследствие перепада давления.

Многокорпусная вакуум-выпарная установка.
Естественная циркуляция с вынесенной греющей камерой.
схема 1-2-3-4. концентрации - от 16 до 52%.
Сульфатный щелок. Пар 5 атм.
Расчет корпусов и системы создания вакуума.
оригинальность 79%.