Расчет выпарной установки

Введение
1. Обоснование выбора и описание технологической схемы производства.
3. Материальный баланс установки
4. Определение расхода греющего пара
5. Определение поверхности теплопередачи, выбор типа, исполнения и стандартизованных выпарных аппаратов
6. Тепловой расчет подогревателя экстрапара
7. Тепловой расчет подогревателя острого пара
8. Расчет барометрического конденсатора
9. Аэродинамический расчет тракта подачи исходного раствора
Заключение
Список использованной литературы

1. Обоснование выбора и описание технологической схемы производства.

В химической и смежной с ней отраслях промышленности жидкие смеси, концентрирование которых осуществляется выпариванием, отличаются большим разнообразием как физических параметров (вязкость, плотность, температура кипения, величина критического теплового потока и др.) Свойства смесей определяют основные требования к условиям проведения процесса (вакуум-выпаривание, прямо- и противоточные, одно- и многостадийные многокорпусные выпарные установки), а также к конструкциям выпарных аппаратов.
Такое разнообразие требований вызывает определенные сложности при правильном выборе схемы выпарной установки, типа аппарата, числа ступеней в многокорпусной выпарной установке. В общем случае такой выбор является задачей оптимального поиска и выполняется технико-экономическим сравнением различных вариантов с использованием ЭВМ.
...

3. Материальный баланс установки

Согласно заданию составляем принципиальную схему двухкорпусной выпарной установки.

Находим количество поступающего на выпарку:

Количество воды, выпаренной в установке:

Тоже на кг раствора, поступающего на выпарку:

Теплоемкость раствора, поступающего на выпарку
,

где - теплоемкость сухого вещества
- начальная концентрация раствора
- теплоемкость воды
Количество тепла для нагревания раствора экстрапаром в первом подогревателе
,
где - скрытая теплота парообразования при давлении в первом корпусе

Давление в корпусах определяется следующим образом:
находят перепад давлений приходящийся на один корпус:
,
где - давление греющего пара
- давление в последнем корпусе
- число корпусов
Тогда давление в первом и во втором корпусах будет

Температура раствора после подогревателя определяется из уравнения теплового баланса подогревателя.
...

4. Определение расхода греющего пара

Расход греющего пара в первом корпусе на 1 кг неконцентрированного раствора определяем по формуле, прияв , т.к.

Тогда

При этом расход пара в первом корпусе на 1 кг раствора составит:

Полный расход пара

Уточняем количество выпаренной воды
Количество воды выпаренной в первом корпусе на 1 кг раствора
,
т.к. , то и количество выпаренной воды

Количество воды выпаренной во втором корпусе

Количество воды выпаренной во всей установке

Расхождение с предварительно найденным количеством выпариваемой воды составляет 0%
Проверяем количество тепла переданное в отдельных корпусах
в первом:

во втором:

Отношение полученных количеств тепла

В предварительном расчете это отношение было принято равным 0,86.
Проверяем полученные концентрации раствора в первом корпусе:

во втором


8. Расчет барометрического конденсатора

Для создания вакуума в выпарных установках обычно применяют конденсаторы смешения с барометрической трубой. В качестве охлаждающего агента используют воду, которая подается в конденсатор чаще всего при температуре окружающей среды (около 20 0С). Смесь охлаждающей воды и конденсата выливается из конденсатора по барометрической трубе. Для поддержания постоянства вакуума в системе из конденсатора с помощью вакуум-насоса откачивают неконденсирующиеся газы.
8.1. Определение расхода охлаждающей воды

Расход охлаждающей воды определяют из теплового баланса конденсатора:

Разность температур между паром и жидкостью на выходе из конденсатора должна быть 3-5 град. Поэтому конечную температуру воды на выходе из конденсатора принимают на 3-5 град ниже температуры конденсации паров:

Тогда


9. Аэродинамический расчет тракта подачи исходного раствора

Аэродинамический расчет устанавливает затрату энергии на движение исходного раствора по тракту подачи.
Полный напор Δр, необходимый для прохождения исходного раствора по тракту, определяется по формуле:

где -гидравлические потери на трение в трубах соответственно на 1,2,3 и 4 участках
потеря напора в местных сопротивлениях (поворот на 900)

Выбираем центробежный насос Х20/18
Технические характеристики:
Подача Q=5,5х10-3 м3/с, напор Н=10,5 м вод.столба, число оборотов n=48,3 с-1, КПД насоса η=0,6 с электродвигателем типа АО2-31-2, мощностью N=3,0 кВт

Выбор вспомогательного оборудования

Расчет производительности вакуум-насоса.
...