Расчёт выпарной установки

Описание принципиальной схемы трехкорпусной выпарной установки. Определение поверхности теплопередачи выпарных аппаратов. Расчет тепловых нагрузок. Выбор конструкционного материала. Вычисление толщины изоляции. Расчет барометрического конденсатора.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 14.10.2014
Размер файла 193,2 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчёт выпарной установки

Основные условные обозначения

c - теплоёмкость, Дж / (кгK);

d - диаметр, м;

D - расход греющего пара, кг / с;

F - поверхность теплопередачи, м2;

G - расход, кг / с;

g - ускорение свободного падения, м / с2;

H - высота, м;

i, I - энтальпия жидкости и пара, кДж / кг;

K - коэффициент теплопередачи, Вт / (м2К);

P - давление, МПа;

Q - тепловая нагрузка, кВт;

q - удельная тепловая нагрузка, кДж / кг;

r - теплота парообразования, кДж / кг;

t, T - температура, град;

w, W - производительность по испаряемой воде, кг / с;

x - концентрация, % (масс.);

- коэффициент теплоотдачи, Вт / (м2K);

- теплопроводность, Вт / (мK);

- вязкость, Пас;

- плотность, кг/м3;

- поверхностное натяжение, Н/м;

Re - критерий Рейнольдса;

Nu - критерий Нуссельта;

Pr - критерий Прандтля.

Индексы

1, 2, 3 - первый, второй, третий корпус выпарной установки;

в - вода;

вп - вторичный пар;

г - греющий пар;

ж - жидкая фаза;

к - конечный параметр;

н - начальный параметр;

ср - среднее значение;

ст - стенка.

Введение

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.), так и других характеристик (кристаллизующиеся, пенящиеся, нетермостойкие растворы и др.). Свойства смесей определяют основные требования к условиям проведения процесса (вакуум-выпаривание, прямо- и противоточные, одно- и 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.

В приведенном ниже типовом примере расчета трехкорпусной установки, состоящей из выпарных аппаратов с естественной циркуляцией (с соосной камерой) и кипением раствора в трубах, даны также рекомендации по расчету выпарных аппаратов некоторых других типов с принудительной циркуляцией, вынесенной зоной кипения, пленочных.

Рис. 4.1. Принципиальная схема трехкорпусной выпарной установки: 1 - емкость исходного раствора; 2, 10 - насосы; 3 - теплообменник-подогреватель; 4 - 6 - выпарные аппараты; 7 - барометрический конденсатор; 8 - вакуум-насос; 9 - гидрозатвор; 11 - емкость упаренного раствора; 12 -- конденсатоотводчик

Принципиальная схема трехкорпусной выпарной установки показана на рис. 4.1. Исходный разбавленный раствор из промежуточной емкости 1 центробежным насосом 2 подается в теплообменник 3 (где подогревается до температуры, близкой к температуре кипения), а затем -- в первый корпус 4 выпарной установки. Предварительный подогрев раствора повышает интенсивность кипения в выпарном аппарате 4.

Первый корпус обогревается свежим водяным паром. Вторичный пар, образующийся при концентрировании раствора в первом корпусе, направляется в качестве греющего во второй корпус 5. Сюда же поступает частично сконцентрированный раствор из 1-го корпуса. Аналогично третий корпус 6 обогревается вторичным паром второго и в нем производится концентрирование раствора, поступившего из второго корпуса.

Самопроизвольный перетек раствора и вторичного пара в следующие корпуса возможен благодаря общему перепаду давлений, возникающему в результате создания вакуума конденсацией вторичного пара последнего корпуса в барометрическом конденсаторе смешения 7 (где заданное давление поддерживается подачей охлаждающей воды и отсосом неконденсирующихся газов вакуум-насосом 8). Смесь охлаждающей воды и конденсата выводится из конденсатора! при помощи барометрической трубы с гидрозатвором 9. Образующийся в третьем корпусе концентрированный раствор центробежным насосом 10 подается в промежуточную емкость упаренного раствора 11.

Конденсат греющих паров из выпарных аппаратов выводится с помощью конденсатоотводчиков 12.

Задание на проектирование. Спроектировать трехкорпусную выпарную установку для концентрирования Gн = 40 000 кг/ч (11,12 кг/с) водного раствора КОН от начальной концентрации xн = 5% до конечной xк = 40% при следующих условиях:

1) обогрев производится насыщенным водяным паром давлением Pгl = 1,079 МПа;

2) давление в барометрическом конденсаторе Pбк = 0,0147 МПа;

3) выпарной аппарат-тип 1, исполнение 2 (см. Приложение 4.1);

4) взаимное направление пара и раствора -- прямоток;

5) отбор экстрапара не производится;

6) раствор поступает в первый корпус подогретым до температуры кипения.

1. Определение поверхности теплопередачи выпарных аппаратов

Поверхность теплопередачи каждого корпуса выпарной установки определяют по основному уравнению теплопередачи:

(4.1)

Для определения тепловых нагрузок Q, коэффициентов теплопередачи K и полезных разностей температур tп необходимо знать распределение упариваемой воды, концентраций растворов и их температур кипения по корпусам. Эти величины находят методом последовательных приближений.

Первое приближение

Производительность установки по выпариваемой воде определяют из уравнения материального баланса:

(4.2)

Подставив, получим:

кг/с.

1.1 Концентрации упариваемого раствора

Распределение концентраций раствора по корпусам установки зависит от соотношения нагрузок по выпариваемой воде в каждом аппарате. В первом приближении на основании практических данных принимают, что производительность по выпариваемой воде распределяется между корпусами в соответствии с соотношением

.

Тогда

Далее рассчитывают концентрации растворов в корпусах:

Концентрация раствора в последнем корпусе x3 соответствует заданной концентрации упаренного раствора xк.

1.2 Температуры кипения растворов

Общий перепад давлений в установке равен:

В первом приближении общий перепад давлений распределяют между корпусами поровну. Тогда давления греющих паров в корпусах (в МПа) равны:

Давление пара в барометрическом конденсаторе
что соответствует заданному значению Рбк.
По давлениям паров находим их температуры кипения и теплоты и рения растворителя [1]:

P, МПа

t, C

r, кДж / кг

Pr1 = 1,079

tr1 = 183,2

rвп1 = 2068

Pr2 = 0,7242

tr2 = 166,3

rвп2 = 2140

Pr3 = 0,3694

tr3 = 140,6

rвп3 = 2340

Pбк = 0,0147

tбк = 53,6

При определении температуры кипения растворов в аппаратах исходят из следующих допущений. Распределение концентраций раствора в выпарном аппарате с интенсивной циркуляцией практически соответствует модели идеального перемешивания. Поэтому концентрацию кипящего раствора принимают равной конечной в данном корпусе и, следовательно, температуру кипения раствора определяют при конечной концентрации.
Изменение температуры кипения по высоте кипятильных труб происходит вследствие изменения гидростатического давления столба жидкости. Температуру кипения раствора в корпусе принимают соответствующей температуре кипения в среднем слое жидкости. Таким образом, температура кипения раствора в корпусе отличается от температуры греющего пара в последующем корпусе на сумму температурных потерь от температурной () гидростатической () и гидродинамической () депрессий ( = + + ).
Гидродинамическая депрессия обусловлена потерей давления пара на преодоление гидравлических сопротивлений трубопроводов при переходе из корпуса в корпус. Обычно в расчетах принимают = 1,0--1,5 град на корпус. Примем для каждого корпуса = 1 град. Тогда температуры вторичных паров в корпусах (в °С) равны:
Сумма гидродинамических депрессий
По температурам вторичных паров определим их давления. Они равны соответственно (в МПа): Pвп1 = 0,745; Рвп2 = 0,378; Рвп3 = 0,0154.
Гидростатическая депрессия обусловлена разностью давлений в среднем слое кипящего раствора и на его поверхности. Давление в среднем слое кипящего раствор Рср каждого корпуса определяется по уравнению
(4.3)
где Н--высота кипятильных труб в аппарате, м; р--плотность кипящего раствор кг/м3; --паронаполненне (объемная доля пара в кипящем растворе), м33.
Для выбора значения Н необходимо ориентировочно оценить поверхность теплопередачи выпарного аппарата Fор. При кипении водных растворов можно принять удельную тепловую нагрузку аппаратов с естественной циркуляцией (q = 2000 - 50000 Вт/м2, аппаратов с принудительной циркуляцией q = 40000--80000 Вт/м2. Примем q = 40000 Вт/м2. Тогда поверхность теплопередачи 1-го корпуса ориентировочно равна:
где r1 -- теплота парообразования вторичного пара, Дж/кг.
По ГОСТ 11987--81 [2] (см. Приложение 4.2) трубчатые аппараты с естествен циркуляцией и вынесенной греющей камерой (тип 1, исполнение 2) состоят из кипятильных труб высотой 4 и 5 м при диаметре dн = 38 мм и толщине стенки cт = 2 мм. Примем высоту кипятильных труб H = 4 м.
При пузырьковом (ядерном) режиме кипения паронаполнение составляет = 0,4--0,6. Примем = 0,5. Плотность водных растворов, в том числе раствора КОН (см. Приложение 4.3), при температуре 15°С и соответствующих концентрациях в корпусах равна:
1 = 1062 кг/м3, 2 = 1104 кг/м3, 3 = 1399 кг/м3.
При определении плотности растворов в корпусах пренебрегаем изменение её с повышением температуры от 15°С до температуры кипения ввиду малого значения коэффициента объемного расширения и ориентировочно принятого значения .
Давления в среднем слое кипятильных труб корпусов (в Па) равны:
Этим давлениям соответствуют следующие температуры кипения и теплоты и рения растворителя [1]:

P, МПа

t,C

r, кДж / кг

P1ср = 0,755

t1ср = 168,0

rвп1 = 2068

P2ср = 0,389

t2ср = 142,8

rвп2 = 2140

P3ср = 0,0291

t3ср = 69,3

rвп3 = 2340

Определим гидростатическую депрессию по корпусам (в °С):
Сумма гидростатических депрессий
Температурную депрессию определим по уравнению
(4.4)
где Т -- температура паров в среднем слое кипятильных труб, К; -- температурная депрессия при атмосферном давлении [3] (см. Приложение 4.4). Находим значение / по корпусам (в °С);
Сумма температурных депрессий
Температуры кипения растворов в корпусах равны (в °С):
1.3 Полезная разность температур
Общая полезная разность температур равна:
Полезные разности температур по корпусам (в °С) равны:
Тогда общая полезная разность температур
Проверим общую полезную разность температур:
1.4 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:
(4.8)
(4.9)
(4.11)
где 1,03 -- коэффициент, учитывающий 3% потерь тепла в окружающую среду; C 1, C 2, C 3 -- теплоемкости растворов соответственно исходного в первом и во втором корпусах, кДж/(кгК) [3]; Q 1конц, Q 2 конц, Q 3 конц-- теплоты концентрирования по корпусам, кВт; t н -- температура кипения исходного раствора при давлении в 1 -м корпусе;
(где -- температурная депрессия для исходного раствора);
где -- производительность аппаратов по сухому КОН, кг/с; -- разность интегральных теплот растворения при концентрациях и , кДж/кг [З].
Тогда
Решение этой системы уравнений дает следующие результаты:
Результаты расчета сведены в таблицу:

Параметр

Корпус

1

2

3

Производительность по испаряемой воде, w, кг/с

3,04

3,21

3,47

Концентрация растворов x,%

6,8

11,3

40,0

Давление греющих паров Pr,МПа

1,079

0,7242

0,3694

Температура греющих паров tr, C

183,2

166,3

140,6

Температурные потери , град

3,77

6,14

33,83

Температура кипения раствора tк, С

170,07

146,74

87,43

Полезная разность температур tп, град

13,13

19,56

53,17

Наибольшее отклонение вычисленных нагрузок по испаряемой воде в каждом корпусе от предварительно принятых (w1 = 2,95 кг/с, w2 = 3,24 кг/с, w3 = 3,53 кг/с) не превышает 3%, поэтому не будем пересчитывать концентрации и температуры кипения растворов по корпусам. Если же расхождение составит более 5%, необходимо заново пересчитать концентрации, температурные депрессии и температуры кипения растворов, положив в основу расчета новое, полученное из решения балансовых уравнений, распределение нагрузок по испаряемой воде.
1.5 Выбор конструкционного материала
Выбираем конструкционный материал, стойкий в среде кипящего раствора КОН в интервале изменения концентраций от 5 до 40% [б]. В этих условиях химически стойкой является сталь марки Х17. Скорость коррозии ее не менее 0,1 мм/год, коэффициент теплопроводности ст = 25,1 Вт/(мК).
1.6 Расчет коэффициентов теплопередачи
Коэффициент теплопередачи для первого корпуса определяют по уравнению аддитивности термических сопротивлений:
(4.13)
Далее рассчитаем коэффициент теплопередачи для второго корпуса К2. Для этого найдем:
Как видим, Определим K2:
Рассчитаем теперь коэффициент теплопередачи для третьего корпуса K3:
Как видим, . Найдем K3:
При кипении растворов в пленочных выпарных аппаратах коэффициент теплоотдачи рекомендуется [10] определять по уравнению
(4.16)
Здесь -- теплопроводность кипящего раствора, Вт/ (м К); -- толщина пленки (в м), рассчитываемая по уравнению
(4.17)
где v--кинетическая вязкость раствора, м2/с; Re = 4 Г / -- критерий Re для пленки жидкости; Г = Gj / П -- линейная массовая плотность орошения, кг/(мс); Gj -- расход раствора, поступающего в j-й корпус, кг/с; = dвн n= Fср / H -- смоченный периметр, м;
-- вязкость кипящего раствора, Пас; q--тепловая нагрузка, которую в расчете принимают равной 1t1, Вт/м2.
Значения коэффициентов и показателей степеней в уравнении (4.16);
при q< 20 000 Вт/м2: с = 163,1, п = -- 0,264; m = 0,685;
при q> 20 000 Вт/м2: c=2,6, n = 0,203, m=0,322.
В аппаратах с вынесенной зоной кипения, а также аппаратах с принудительной циркуляцией обеспечиваются высокие скорости движения растворов в трубках греющей камеры и вследствие этого -- устойчивый турбулентный режим течения. Принимая во внимание, что разность температур теплоносителей (греющего пара и кипящего раствора) в выпарном аппарате невелика, для вычисления коэффициентов теплоотдачи со стороны жидкости используют эмпирическое уравнение [7]:
(4.18)
Физические характеристики растворов, входящие в критерии подобия, находят при средней температуре потока, равной
(4.19)
1.7 Распределение полезной разности температур
Полезные разности температур в корпусах установки находим из условия равенства их поверхностей теплопередачи:
(4.20)
где -- соответственно полезная разность температур, тепловая нагрузка, коэффициент теплопередачи для j-го корпуса. Подставив численные значения, получим:
Проверим общую полезную разность температур установки:
Теперь рассчитаем поверхность теплопередачи выпарных аппаратов по формуле (4.1):
выпарный установка теплопередача конденсатор
Найденные значения мало отличаются от ориентировочно определенной ранее поверхности Fop. Поэтому в последующих приближениях нет необходимости вносить коррективы на изменение конструктивных размеров аппаратов (высоты, диаметра и числа труб).
Сравнение распределенных из условий равенства поверхностей теплопередачи и предварительно рассчитанных значений полезных разностей температур tп представлено ниже:

Корпус

1

2

3

Распределенные в 1-м приближении значения tп, град.

26,36

27,09

32,41

Предварительно рассчитанные значения tп, град.

13,13

19,56

53,17

Второе приближение
Как видно, полезные разности температур, рассчитанные из условия равного перепада давления в корпусах и найденные в 1-м приближении из условия равенства поверхностей теплопередачи в корпусах, существенно различаются. Поэтому необходимо заново перераспределить температуры (давления) между корпусами установки. В основу этого перераспределения температур (давлений) должны быть положены полезные разности температур, найденные из условий равенства поверхностей теплопередачи аппаратов.
1.8 Уточненный расчет поверхности теплопередачи
В связи с тем, что существенное изменение давлений по сравнению с рассчитанным в первом приближении происходит только в 1-м и 2-м корпусах (где суммарные температурные потери незначительны), во втором приближении принимаем такие же значения для каждого корпуса, как в первом приближении.
Полученные после перераспределения температур (давлений) параметры растворов и паров по корпусам представлены ниже:

Параметры

Корпус

1

2

3

Производительность по испаряемой воде w , кг/с

3,04

3,21

3,47

Концентрация растворов x, %

6,8

11,3

40

Температура греющего пара в 1-м корпусе t r l, С

183,2

--

--

Полезная разность температур t п, град

26,36

27,09

32,41

Температура кипения раствора t к = t г -- t п, С

156,84

125,98

87,43

Температура вторичного пара t вп = tк -- (/+//), C

154,07

120,84

54,6

Давление вторичного пара P вп, МПа

0,5297

0,2004

0,0154

Температура греющего пара t г = t вп -- ///, С

--

153,07

119,84

Рассчитаем тепловые нагрузки (в кВт):
.
Расчет коэффициентов теплопередачи, выполненный описанным выше методом, приводит к следующим результатам в Вт / (м2К): К 1.= 2022; К 2 = 1870; К 3 = 1673.
Распределение полезной разности температур:
Проверка суммарной полезной разности температур:
Сравнение полезных разностей температур t п полученных во 2-м и 1-м приближениях, приведено ниже:

Корпус

1

2

3

t п во 2 -м приближении, град

25,5

26,43

33,93

t п в 1-м приближении, град

26,36

27,09

32,41

Различия между полезными разностями температур по корпусам в 1-м и 2-м приближениях не превышают 5%. Если же разница превысит 5%, необходимо выполнить следующее, 3-е приближение, взяв за основу расчета t п из 2-го приближения, и т.д., до совпадения полезных разностей температур.
Поверхность теплопередачи выпарных аппаратов:
По ГОСТ 11987--81 [2] выбираем выпарной аппарат со следующими характеристиками (см. Приложение 4.2):

Номинальная поверхность теплообмена Fн

160 м2

Диаметр труб d

38 2 мм

Высота труб H

4000 мм

Диаметр греющей камеры d к

1200 мм

Диаметр сепаратора d с

2400 мм

Диаметр циркуляционной трубы d ц

700 мм

Общая высота аппарата H а

13 500 мм

Масса аппарата M а

12 000 кг

2. Определение толщины тепловой изоляции
Толщину тепловой изоляции и находят из равенства удельных тепловых потоков через слой изоляции от поверхности изоляции в окружающую среду:
(4.21)
где -- коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляционного материала в окружающую среду, Вт/(м2К) [7]; tст2 -- температура изоляции со стороны окружающей среды (воздуха); для аппаратов, работающих в закрытом помещении, t ст2 выбирают в интервале 35--45°С, а для аппаратов, работающих на открытом воздухе в зимнее время -- в интервале 0--10°С; t ст1 -- температура изоляции со стороны аппарата; ввиду незначительного термического сопротивления стенки аппарата по сравнению с термическим сопротивлением слоя изоляции tст1 принимают равной температуре греющего пара tr1; tв температура окружающей среды (воздуха), °С; и -- коэффициент теплопроводности изоляционного материала, Вт/(мК). Рассчитаем толщину тепловой изоляции для 1-го корпуса:
В качестве материала для тепловой изоляции выберем совелит (85 % магнезии + 15% асбеста) [II], имеющий коэффициент теплопроводности и = 0,09 Вт/(мК). Тогда получим
Принимаем толщину тепловой изоляции 0,055 м и для других корпусов.
3. 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°С). 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.
Необходимо рассчитать расход охлаждающей воды, основные размеры (диаметр и высоту) барометрического конденсатора и барометрической трубы, производительность вакуум-насоса.
3.1 Расход охлаждающей воды
Расход охлаждающей воды Gв определяют из теплового баланса конденсатора:
(4.22)
где Iб.к. -- энтальпия паров в барометрическом конденсаторе, Дж/кг; tн -- начальная температура охлаждающей воды, °С; tк -- конечная температура смеси воды и конденсата, °С.
Разность температур между паром и жидкостью на выходе из конденсатора должна быть 3--5 град. Поэтому конечную температуру воды tк на выходе из конденсатора примем на 3 град ниже температуры конденсации паров:
Тогда
4.3.2.
Диаметр конденсатора
Диаметр барометрического конденсатора dбк определяют из уравнения расхода:
(4.23)
где -- плотность паров, кг/м3; -- скорость паров, м/с.
При остаточном давлении в конденсаторе порядка 104 Па скорость паров v = 15--25 м/с. Тогда
По нормалям НИИХИММАШа [12] подбираем конденсатор диаметром, равным расчетному или ближайшему большему. Определяем его основные размеры.
Выбираем барометрический конденсатор диаметром dбк = 1600 мм (см. Приложение 4.5).
3.2 Высота барометрической трубы
В соответствии с нормалями [12] /внутренний диаметр барометрической трубы dбк равен 300 мм. Скорость воды в барометрической трубе
Высота барометрической трубы
(4.24)
где В -- вакуум в барометрическом конденсаторе, Па; -- сумма коэффициентов местных сопротивлений; -- коэффициент трения в барометрической трубе; 0.5 -- запас высоты на возможное изменение барометрического давления, м.
где вх, вых -- коэффициенты местных сопротивлений на входе в трубу и на выходе из нее.
Коэффициент трения зависит от режима течения жидкости. Определим режим течения воды в барометрической трубе:
Для гладких труб при Re = 536000 коэффициент трения = 0,013 [I]. Подставив в (4.24) указанные значения, получим:
Отсюда находим Hбт = 10,1 м.
4. Расчет производительности вакуум-насоса
Производительность вакуум-насоса Gвозд определяется количеством газа (воздуха), который необходимо удалять из барометрического конденсатора:
(4.25)
где 2,510--5 -- количество газа, выделяющегося из 1 кг воды; 0,01 -- количество газа, подсасываемого в конденсатор через неплотности, на 1 кг паров. Тогда
Объемная производительность вакуум-насоса равна:
(4.26)
где R-- универсальная газовая постоянная, Дж/(кмольК); М возд -- молекулярная масса воздуха, кг/кмоль; tвозд -- температура воздуха, °С; Рвозд -- парциальное давление сухого воздуха в барометрическом конденсаторе, Па. Температуру воздуха рассчитывают по уравнению
Давление воздуха равно:
где Pп -- давление сухого насыщенного пара (Па) при tвозд = 27°С. Подставив, получим:
Тогда
Зная объемную производительность Vвозд и остаточное давление Рбк, по каталогу [13] подбираем вакуум-насос типа ВВН-25 мощностью на валу N = 48 кВт (см. Приложение 4.6).
В дальнейшем расчету и подбору по нормалям, каталогам и ГОСТам могут подлежать следующие аппараты и их параметры:
1) объем и размеры емкостей для исходного и упаренного растворов;
2) требуемый напор и марка насосов (см. гл. 1);
3) конструкция и поверхность теплообменника-подогревателя (см. гл. 2);
4) диаметры трубопроводов и штуцеров (см. гл. 1);
5) конденсатоотводчики (см. гл. 2);
6) циркуляционные насосы для выпарных аппаратов (см. гл. 1). Более полно методы расчета, моделирования и оптимизации выпарных установок, включающих аппараты, указанные в Приложении 4.1, а также выпарные аппараты других конструкций и вспомогательное оборудование, изложены в специальной литературе [14--22].
Литература
1. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов. Л.: Химия, 1976. 552 с.
2. ГОСТ 11987 -- 81. Аппараты выпарные трубчатые.
3. Справочник химика. М. -- Л.: Химия, Т. 3, 1962. 1006 с. Т. 5, 1966. 974с.
4. Каталог УКРНИИХИММАШа. Выпарные аппараты вертикальные трубчатые общего назначения. М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1979. 38 с.
5. Мищенко К.П., Полторацкий Г. М. Термодинамика и строение водных и неводных растворов электролитов. Изд. 2-е. Л.: Химия, 1976. 328 с.
6. Воробьева Г.Я. Коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах химических производств. Изд. 2-е. М.: Химия, 1975.816 с.
7. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Изд. 9-е. М.: Химия, 1973. 750 с.
8. Викторов М.М. Методы вычисления физико-химических величин и прикладные расчеты. Л.: Химия, 1977. 360 с.
9. Чернышов А.К., Поплавский К.Л., Заичко Н.Д. Сборник монограмм для химико-технологических расчетов. Л.: Химия, 1974. 200 с.
10. Тананайко Ю.М., Воронцов Е.Г. Методы расчета и исследования пленочных процессов. Киев: Техника, 1975. 312 с.
11. Теплотехнический справочник. Т. 2. М.: Энергия, 1972. 896 с.
12. ОСТ 26716 - 73. Барометрические конденсаторы.
13. Вакуумные насосы. Каталог - справочник. М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1970. 216 с.
14. Калач Т.А., Радун Д.В. Выпарные станции. М.: Машгиз, 1963. 400 с.
15. Чернобыльский И.И. Выпарные установки. Киев: Изд. Киевского ун-та, 1960. 262 с.

16. Лебедев П.Д., Щукин А.А. Теплоиспользующие установки промышленных предприятий. М.: Энергия, 1970. 408 с.

17. Таубман Е.И. Расчет и моделирование выпарных установок. М.: Химия, 1970. 216 с.

18. Олевский В.М., Ручинский В.Р. Роторно-пленочиые тепло- и массообменные аппараты. М.: Химия, 1977. 206 с.

19. Удыма П.Г. Аппараты с погружными горелками. М.: Машиностроение, 1965. 192 с,

20. Попов Н.П. Выпарные аппараты в производстве минеральных удобрений. М.: Химия, 1974. 126 с.

21. Кичигин М.А., Костенко Г.Н. Теплообменные аппараты и выпарные установки. М.: Госэнерго-издат, 1955. 392 с.

22. Таубман Е.И. Выпаривание. М.: Химия, 1982. 327 с.

Приложения

Приложение 1

Типы выпарных трубчатых аппаратов (по ГОСТ 11987 -- 81)

Тип

Наименование

Исполнение

Назначение

1

Выпарные трубчатые аппараты с естественной циркуляцией

1 -- с сосной двух-ходовой греющей камерой

Упаривание растворов не образующих осадка на греющих трубах, а также при незначительных накипеобразованиях на трубах, удаляемых промывкой.

2 -- с вынесенной греющей камерой

Упаривание растворов, выделяющих незначительный осадок, удаляемый механическим способом

3 -- с соосной греющей камерой и солеотделением

Упаривание растворов, выделяющих кристаллы, и образующих осадок, удаляемый промывкой

2

Выпарные трубчатые аппараты с принудительной циркуляцией

1 -- с вынесенной греющей камерой

Упаривание вязких растворов или выделяющих осадок на греющих трубах, удаляемый механическим спосбом

2 -- с соосной греющей камерой

Упаривание вязких чистых растворов, не выделяющих осадок, а также при незначительных накипеобразованиях на трубах, удаляемых промывкой

3

Выпарные трубчатые аппараты пленочные

1 -- с восходящей пленкой

Упаривание пенящихся растворов

2 -- со стекающей пленкой

Упаривание вязких и термостойких растворов

Шаг и размещение трубок в греющих камерах должно соответствовать размерам, указанным ниже:

Диаметр трубки d, мм

38

57

Шаг разбивки t, мм

48

70

Приложение 2

Основные размеры выпарных аппаратов (по ГОСТ 11987 -- 81)

F -- номинальная поверхность теплообмена; D -- диаметр греющей камеры; D1 -- диаметр сепаратора; D2 -- диаметр циркуляционной трубы; H -- высота аппарата; H1 -- высота парового пространства; d -- диаметр трубы; l -- длина трубы; М -- масса аппарата

Техническая характеристика выпарного аппарата с естественной циркуляцией и соосной греющей камерой (тип 1, исполнение 1)

F, м2

D, мм, не менее

D1, мм, не более

D2, мм, не более

H, мм, не более

M, кг, не более

l = 3000 мм

l = 4000 мм

10

--

400

600

250

10 500

1 000

16

--

600

800

300

10 500

1 200

25

--

600

1000

400

11 500

2 200

40

--

800

1200

500

11 500

3 000

63

--

1000

1400

600

11 500

4 800

100

--

1000

1800

700

11 500

6 000

--

160

1200

2400

1200

12 500

8 600

--

250

1400

3000

1400

12 500

13 000

--

400

1800

3800

1800

12 500

21 300

Примечания. 1.

Высота парового пространства H1 -- не более 2000 мм. 2. Условное давление в греющей камере -- от 0,014 до 1,6 МПа, в сепараторе -- от 0,0054 до 1,0 МПа. 3. Диаметр трубы d = 38 2 мм.

Техническая характеристика выпарного аппарата с естественной циркуляцией и вынесенной греющей камерой (тип 1, исполнение 2)

F, м2

D, мм, не менее

D1, мм,

D2, мм, не болеее

H, мм, не более

M, кг, не более

l = 4000 мм

l = 6000 мм

10

--

400

600

200

12 000

1 700

16

--

400

800

250

12 000

2 500

25

--

600

1000

300

12 500

3 000

40

--

600

1200

400

12 500

4 700

63

--

800

1600

500

13 000

7 500

100

112

1000

1800

600

13 000

8 500

125

140

1000

2200

700

13 500

11 500

160

180

1200

2400

700

13 500

12 000

200

224

1200

2800

800

14 500

14 800

250

280

1400

3200

900

14 500

15 000

315

355

1600

3600

1000

15 000

21 000

--

400

1600

3800

1000

15 000

26 500

--

450

1600

4000

1000

15 000

31 800

--

500

1600

4500

1200

16 500

33 000

--

560

1800

4500

1200

17 000

38 300

--

630

1800

5000

1200

17 000

40 000

--

710

2000

5000

1400

18 000

50 000

--

800

2000

5600

1400

18 000

50 000

Примечания. 1. Высота парового пространства H1 -- не более 2500 мм. 2. Условное давление в греющей камере -- от 0,014 до1,0 МПа, в сепараторе -- от 0,0054 до 1,0 МПа. 3. Диаметр трубы d = 38 2 мм.

Техническая характеристика выпарного аппарата с естественной циркуляцией, соосной греющей камерой и солеотделением (тип 1, исполнение 3)

F, м2

D, мм, не менее

D1, мм, не более

D2, мм, не более

H, мм, не более

M, кг, не более

l = 4000 мм

l = 6000 мм

10

--

400

600

200

14 500

1 900

16

--

400

800

250

14 500

2 500

25

--

600

1000

300

14 500

2 700

40

50

600

1200

400

15 500

3 000

63

80

800

1600

500

15 500

3 500

100

112

1000

1800

600

15 500

5 200

125

140

1000

2200

700

16 000

10 000

160

180

1200

2400

700

16 000

12 500

200

224

1200

2800

800

16 000

15 000

250

280

1400

3200

900

16 500

20 000

315

355

1600

3600

1000

17 500

23 000

--

400

1600

3800

1000

17 500

30 000

--

450

1600

4000

1000

18 000

31 500

--

500

1600

4500

1200

18 000

33 000

--

560

1600

4500

1200

18 000

40 000

--

630

1800

5000

1200

19 000

43 500

--

710

1800

5600

1400

19 000

48 500

--

800

2000

5600

1400

19 000

50 000

Примечания. 1. Высота парового пространства H1 -- не более 2500 мм. 2. Условное давление в греющей камере -- от 0,014 до 1,6 МПа, в сепараторе -- от 0,0054 до 1,6 МПа. 3. Диаметр трубы d = 38 2 мм.

Техническая характеристика выпарного аппарата с принудительной циркуляцией и вынесенной греющей камерой (тип 2, исполнение 1)

F, м2

D, мм, не менее

D1, мм, не более

D2, не более

H, мм, не более

M, кг, не более

25

400

1200

200

19 000

6 000

40

600

1400

250

19 000

6 600

63

600

1900

400

19 000

8 300

100

800

2200

500

21 000

11 300

125

800

2600

500

21 000

13 000

160

1000

2800

600

21 000

15 500

200

1000

3000

600

23 500

19 000

250

1200

3400

700

23 500

26 500

315

1200

3800

800

23 500

29 800

400

1400

4000

900

25 500

32 000

500

1600

4500

1000

25 500

42 000

630

1800

5000

1000

25 500

55 000

800

2000

5600

1200

25 500

62 000

1000

2200

6300

1400

25 500

65 000

Примечания. 1. Высота парового пространства H1 -- не более 2500 мм. 2. Условное давление в греющей камере -- от 0,014 до 1,6 МПа, в сепараторе -- от 0,0054 до 1,0 МПа. 3. Диаметр трубы d = 38 2 мм, длина l = 6000 мм.

Техническая характеристика выпарного аппарата с принудительной циркуляцией с сосной греющей камерой (тип 1, исполнение 2)

F, м2

D, мм, не менее

D1, мм, не более

D2, мм, не более

H, мм, не более

M, кг, не более

25

400

1000

200

19 500

6 200

40

600

1200

250

19 500

7 000

63

600

1600

400

19 500

9 500

100

800

1800

500

21 500

14 500

125

800

2200

500

21 500

15 500

160

1000

2400

600

21 500

20 000

200

1000

2800

600

24 500

22 500

250

1200

3200

700

24 500

28 000

315

1200

3600

800

24 500

36 000

400

1400

3800

900

26 000

44 500

500

1600

4000

1000

26 000

55 500

630

1800

4500

1000

26 000

69 500

800

2000

5000

1200

26 000

87 500

1000

2200

5600

1400

26 000

112 000

Примечания. 1. Высота парового пространства H1 -- не более 3000 мм. 2. Условное давление в греющей камере -- от 0,014 до 1,6 МПа, в сепараторе -- от 0,0054 до 1,6 МПа. 3. Диаметр трубы d = 38 2 мм, длина l = 6000 мм.

Техническая характеристика выпарного аппарата с восходящей пленкой (тип 3, исполнение 1)

F, м2

D

D2

H

M

при d = 38 2 мм

d = 57 2,5 мм, l = 7000 мм

l = 5000 мм

l = 7000 мм

10

--

10

400

600

11 000

2 200

16

--

16

400

800

11 000

3 000

25

--

25

600

1 000

11 000

3 600

40

--

40

600

1 200

11 000

4 400

63

--

63

800

1 400

12 000

5 000

100

--

100

800

1 800

12 000

7 000

125

--

125

1000

2 200

12 000

9 000

160

--

160

1000

2 400

12 000

10 000

200

--

200

1200

2 800

12 500

11 500

224

--

224

1200

2 800

12 500

12 000

250

--

250

1200

3 000

12 500

13 000

280

--

280

1400

3 200

12 500

14 000

315

--

315

1400

3 400

13 000

15 000

355

--

355

1400

3 600

13 000

18 500

400

--

400

1600

3 800

13 000

20 000

450

--

450

1600

4 000

13 500

22 500

500

--

500

1800

4 500

13 500

24 000

560

--

560

1800

4 500

13 500

26 000

630

--

630

1800

5 000

14 000

29 000

710

--

710

2000

5 000

14 000

31 000

800

--

800

2200

5 600

14 500

37 800

--

--

900

2200

5 600

14 500

40 500

--

1000

--

2000

6 300

14 500

42 600

--

--

1120

2400

6 300

15 000

45 400

--

1250

--

2200

6 300

15 000

51 900

--

--

1400

2800

7 000

16 000

60 300

--

1600

--

2400

7 500

16 000

70 200

--

--

1800

3000

8 000

16 500

75 000

--

2000

--

2800

8 500

16 500

83 000

--

--

2240

3200

9 000

17 000

90 000

--

2500

--

3000

9 500

17 000

103 000

--

2800

--

3200

10 000


Подобные документы

  • Технологическая схема выпарной установки. Выбор выпарных аппаратов и определение поверхности их теплопередачи. Расчёт концентраций выпариваемого раствора. Определение температур кипения и тепловых нагрузок. Распределение полезной разности температур.

    курсовая работа [523,2 K], добавлен 27.12.2010

  • Предварительное распределение выпариваемой воды по корпусам установки. Определение температурного режима работы установки. Уточненный расчет поверхности теплопередачи и выбор выпарных аппаратов. Расчет барометрического конденсатора, вакуум-насоса.

    курсовая работа [615,9 K], добавлен 14.03.2012

  • Сущность и основные способы выпаривания, их преимущества и недостатки. Описание принципиальной и технологической схемы прямоточной трехкорпусной выпарной установки. Технологический расчёт выпарных аппаратов и выбор вспомогательного оборудования.

    курсовая работа [1,0 M], добавлен 22.10.2009

  • Определение поверхности теплопередачи выпарных аппаратов. Распределение концентраций раствора по корпусам установки и соотношение нагрузок по выпариваемой воде. Применение конденсатора смешения с барометрической трубой для создания вакуума в установках.

    курсовая работа [101,7 K], добавлен 13.01.2015

  • Приведение принципиальной схемы двухкорпусной выпарной установки. Расчет диаметров трубопроводов и штуцеров, толщины теплоизоляционных покрытий, теплообменника исходной смеси для конструирования выпарного аппарата. Выбор вспомогательного оборудования.

    курсовая работа [366,2 K], добавлен 09.05.2011

  • Представление принципиальной схемы вакуум-выпарной установки, ее технологические характеристики. Расчет вспомогательного оборудования, барометрического конденсатора, теплообменного аппарата, штуцеров. Проверка на прочность и устойчивость аппаратов.

    курсовая работа [1,5 M], добавлен 20.01.2011

  • Процесс выпаривания водных растворов. Многокорпусные выпарные установки. Расчет схемы трехкорпусной выпарной установки. Вспомогательные установки выпарного аппарата. Концентрации растворов, удельные показатели использования вторичных энергоресурсов.

    дипломная работа [1,2 M], добавлен 01.08.2011

  • Использование современных выпарных установок в целлюлозно-бумажной промышленности. Определение температурного режима и схемы работы установки. Расчет вспомогательного оборудования. Основные технико-экономические показатели работы выпарной установки.

    курсовая работа [217,2 K], добавлен 14.03.2012

  • Признаки классификации выпарных аппаратов. Уравнения материального баланса простого выпаривания. Технологическая схема, преимущества и недостатки прямоточной и противоточной многокорпусных выпарных установок. Расчёт выпарного аппарата по корпусам.

    курсовая работа [712,8 K], добавлен 27.11.2013

  • Классификация и выбор многоступенчатой выпарной установки (МВУ). Выбор числа ступеней выпаривания. Определение полезного перепада температур по ступеням МВУ. Поверхность теплообмена выпарных аппаратов. Определение расхода пара на первую ступень МВУ.

    курсовая работа [507,4 K], добавлен 27.02.2015

  • Определение основных размеров выпарной установки (диаметра и высоты), балансов, подбор дополнительного оборудования. Принципиальная схема аппарата. Определение поверхности теплопередачи, тепловых нагрузок и производительности по выпариваемой воде.

    курсовая работа [355,8 K], добавлен 20.01.2011

  • Проект вакуум-установки для выпаривания раствора NaNO3. Тепловой расчет выпарного аппарата с естественной циркуляцией, вынесенной греющей камерой и кипением в трубах. Выбор подогревателя исходного раствора, холодильника, барометрического конденсатора.

    курсовая работа [375,9 K], добавлен 25.12.2013

  • Теоретические основы процесса выпаривания, устройство выпарных аппаратов. Области применения и выбор выпарных аппаратов. Современное аппаратурно-технологическое оформление процесса выпаривания. Расчет выпарной установки с естественной циркуляцией.

    курсовая работа [849,1 K], добавлен 20.11.2009

  • Способы производства экстракционной фосфорной кислоты. Установки для абсорбции фтористых газов. Конструктивный расчет барометрического конденсатора. Определение диаметра абсорбера. Автоматизация технологической схемы производства фосфорной кислоты.

    дипломная работа [30,2 K], добавлен 06.11.2012

  • Исследование областей применения выпарных аппаратов. Выбор конструкционного материала установки. Определение температуры кипения раствора по корпусам, гидравлической депрессии и потерь напора. Расчет процесса выпаривания раствора дрожжевой суспензии.

    курсовая работа [545,8 K], добавлен 14.11.2016

  • Производительность установки по выпариваемой воде. Определение температур кипения растворов. Выбор конструкционного материала. Распределение полезной разности температур. Поверхность теплопередачи выпарных аппаратов. Расчёт толщины трубной решётки.

    курсовая работа [487,4 K], добавлен 19.01.2014

  • Определение количества выпарной воды в двухкорпусной выпарной установке. Расчет расхода греющего пара, поверхности теплообмена одного корпуса. Расход охлаждающей воды на барометрический конденсатор смешения. Производительность вакуумного насоса.

    контрольная работа [872,4 K], добавлен 07.04.2014

  • Испытание двухкорпусной выпарной установки. Материальный баланс установки. Коэффициенты теплопередачи по корпусам. Тепловой баланс установки. Испытание процесса ректификации. Экстракция. Описание установки и порядок выполнения работы. Абсорбция.

    методичка [677,0 K], добавлен 17.07.2008

  • Сравнительная характеристика выпарных теплообменных аппаратов, физико-химическая характеристика процесса. Эксплуатация выпарных аппаратов и материалы, применяемые для изготовления теплообменников. Тепловой расчет, уравнение теплового баланса аппарата.

    курсовая работа [1,5 M], добавлен 03.10.2010

  • Исследование процесса выпаривания дрожжевой суспензии. Расчет двухкорпусной прямоточной вакуум-выпарной установки с вынесенной зоной нагрева и испарения и принудительной циркуляцией раствора в выпарных аппаратах для концентрирования дрожжевой суспензии.

    курсовая работа [183,9 K], добавлен 19.06.2010

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.