17

Размещено на http://www.allbest.ru/

17

СОДЕРЖАНИЕ

• ВВЕДЕНИЕ
• 1. Литературный обзор по теории и технологии процесса выпарки
• 2. Обоснование выбора и описание технологической схемы производства (двухкорпусная выпарная установка)
• 3. Материальный баланс установки
• 4. Определение расхода греющего пара
• 5. Определение поверхности теплопередачи, выбор типа, исполнения и стандартизованных выпарных аппаратов
• 6. Расчет и выбор теплообменников исходной смеси и барометрического конденсатора
• 6.1 Расчет подогревателя экстрапара
• 6.2 Расчет подогревателя острого пара
• 6.3 Расчет барометрического конденсатора
• 7. Выбор вспомогательного оборудования выпарной установки
• 7.1 Выбор конденсатоотводчика
• 7.2 Выбор насоса исходной смеси
• 7.3 Выбор вакуум-насоса
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


ВВЕДЕНИЕ

Выпаривание - процесс концентрирования растворов нелетучего вещества путем удаления жидкого летучего растворителя в виде пара. Сущность выпаривания заключается в переводе растворителя в парообразное состояние и отвод полученного пара от оставшегося сконцентрированного раствора. Также процесс выпаривания применяют для выделения из растворов чистого растворителя и кристаллизации растворенных веществ (нелетучих) в твердом виде. Процесс получил широкое распространение в химической промышленности, в связи с тем, что многие вещества, например едкий натр, едкое кали, аммиачная селитра, сульфат аммония и др. получают в виде разбавленных водных растворов, а на дальнейшую переработку и транспорт они должны поступать в виде концентрированных продуктов.

Процесс выпаривания проводится в выпарных аппаратах, конструкции которых очень разнообразны, что значительно усложняет их классификацию.

В промышленности в основном применяют непрерывно действующие выпарные установки с паровым обогревом, имеющие поверхность теплообмена, выполненную из труб. Они имеют высокую производительностью за счет большой поверхности нагрева.



1. Литературный обзор по теории и технологии процесса выпарки

Теоретические основы процесса выпаривания

Выпаривание - процесс концентрирования растворов нелетучего вещества путем удаления жидкого летучего растворителя в виде пара. Выпариванию подвергают растворы твердых веществ (водные растворы щелочей, солей и др.), а также высококипящие жидкости, обладающие при температуре выпаривания весьма малым давлением пара, некоторые минеральные и органические кислоты, многоатомные спирты и др. При этом повышаются концентрация, плотность и вязкость раствора, а также температура его кипения.

Тепло для выпаривания можно подводить любыми теплоносителями, применяемыми при нагревании, однако в подавляющем большинстве случаев в качестве греющего агента при выпаривании используют водяной пар.

Процессы выпаривания проводят под вакуумом, при повышенном и атмосферном давлениях. При выпаривании под вакуумом становится возможным проводить процесс при более низких температурах, что важно в случае концентрирования растворов веществ, склонных к разложению при повышенных температурах. Кроме того, при разрежении увеличивается полезная разность температур между греющим агентом и раствором, что позволяет уменьшить поверхность нагрева аппарата. Применение вакуума дает возможность использовать в качестве греющего агента, кроме первичного пара, вторичный пар самой выпарной установки, что снижает расход первичного греющего пара. Вместе с тем при применении вакуума удорожается выпарная установка, поскольку требуются дополнительные затраты на устройства для создания вакуума (конденсаторы, вакуум-насосы), а также увеличиваются эксплуатационные расходы.

При выпаривании под давлением выше атмосферного также можно использовать вторичный пар, как для выпаривания, так и для других нужд, не связанных с процессом выпаривания. Однако выпаривание под избыточным давлением сопряжено с повышением температуры кипения раствора. Поэтому данный способ применяется лишь для выпаривания термически стойких веществ.

При выпаривании под атмосферным давлением вторичный пар не используется и обычно удаляется в атмосферу. Такой способ выпаривания является наиболее простым, но наименее экономичным.

Выпаривание под атмосферным давлением, а иногда и выпаривание, под вакуумом проводят в одиночных выпарных аппаратах (однокорпусных выпарных установках). Однако наиболее распространены многокорпусные выпарные установки, состоящие из нескольких выпарных аппаратов, или корпусов, в которых вторичный пар каждого предыдущего корпуса направляется в качестве греющего в последующий корпус. В этих установках первичным паром обогревается только первый корпус. Следовательно, достигается значительная экономия первичного пара по сравнению с однокорпусными установками той же производительности.

Экономия первичного пара может быть достигнута также в однокорпусных выпарных установках с тепловым насосом. В таких установках вторичный пар на выходе из аппарата сжимается с помощью теплового насоса (например, термокомпрессора) до давления, соответствующего температуре первичного пара, после чего он вновь возвращается в аппарат.

Основные технологические схемы

Принцип действия многокорпусных аппаратов заключается в многократном использовании тепла греющего пара, поступающего в первый корпус установки, путём последовательного соединения нескольких одно корпусных аппаратов, позволяющем использовал вторичный пар каждого предыдущего корпуса для обогрева последующего. Для практического осуществления такого многократного использования одного и того же количества тепла требуется, чтобы температура вторичных паров каждого последующего корпуса была выше температуры кипения раствора в последующем корпусе. Это требование легко выполняется путем понижения рабочего давления в корпусах по направлению от первого к последнему. С этой целью устанавливается сравнительно высокая температура кипения в первом корпусе и температура 50-60^оС в последнем корпусе выпарной установки под разряжением, который соединяется с конденсатором, снабженным вакуум-насосом.

Если греющий пар и жидкий раствор поступают в первый, «головной», корпус выпарной установки, то последняя называется прямоточной (Рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 - Многокорпусная прямоточная вакуум-выпарная установка: 1-3 - корпуса установки; 4 - подогреватель исходного раствора; 5 - барометрический конденсатор; 6 - ловушка; 7 - вакуум-насос;

Такое встречное движение пара и раствора применяется в случае упаривания растворов с высокой вязкостью и большой температурной депрессией в целях повышения коэффициентов теплопередачи. Однако одновременно усложняется и обслуживание аппарата в связи с тем, что подобная схема требует установки между каждыми двумя корпусами установки насосов для перекачки раствора, движущегося по направлению возрастающих давлений, не говоря уже об дополнительных затратах на расход энергии на насосы.

По такому принципу работает большинство выпарных установок. Если же греющий пар поступает в первый по порядку корпус, а жидкий раствор - в последний и переходит из последнего корпуса к первому, то установка называется противоточной (Рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 - Многокорпусная противоточная выпарная установка: 1-3 - корпуса установки; 4-6 - насосы;

При выпаривании кристаллизующихся растворов их перегон из корпуса в корпус может сопровождаться закупоркой соединительных трубопроводов и нарушением нормальной работы установки. При этом часто используют аппараты с параллельным питанием корпусов. Здесь раствор выпаривается до конечной концентрации в каждом корпусе, а пар, как и в предыдущих двух схемах, движется последовательно по направлению от первого корпуса к последнему. В этом же направлении снижаются рабочие давления и температуры каления раствора в корпусах.

По принципу работы выпарные установки разделяются на непрерывно и периодически действующие. В установках непрерывного действия неконцентрированный раствор непрерывно подаётся в аппарат, а упаренный раствор непрерывно отводится из него. Такие аппараты более экономичны в тепловом отношении, поскольку в них отсутствуют потери, связанные с расходом теплоты на периодический разогрев аппарата. При периодической выпарке в аппарат загружают определенное количество раствора начальной концентрации, подогревают его до температуры кипения и выпаривают до заданной концентрации. Затем упаренный раствор удаляют из аппарата, вновь заполняют ею свежим раствором и процесс повторяют.

В химической промышленности применяются в основном непрерывно-действующие выпарные установки. Лишь в производствах малого масштаба, а также при выпаривании растворов до высоких конечных концентрации, иногда используют аппараты периодического действия.

Современное аппаратурно-технологическое оформление процесса выпаривания

Для экономии греющего пара в современных выпарных установках используют паровые эжекторы или механические компрессоры. При этом вторичный пар сжимается до необходимого давления. Эжектор или компрессор можно устанавливать за любым корпусом установки. Чем ниже давление всасываемого пара, тем полнее утилизация теплоты, но требуется больше энергии на сжатие. Место установки ступени сжатия должно определяться на основании технико-экономических расчетов. Установка парового эжектора в трехкорпусной выпарной установке позволяет добиться такой же экономии пара, как установка еще одного дополнительного корпуса.

В 1991 году в научно-исследовательском и проектно-конструкторском институте металлургической теплотехники цветной металлургии и огнеупоров изобретен выпарной аппарат для солесодержащих растворов. Служит для упаривания солесодержащих растворов и может быть использован в металлургической, химической и пищевой отраслях промышленности. Аппарат отличается тем, что на конце восходящего циркуляционного трубопровода, обращенном ко второй греющей камере, установлена инжекционная насадка, а вторая греющая камера размещена в нижней части сепаратора. Использование этого изобретения обеспечивает повышение эффективности упаривания за счет превращения прямолинейного движения потока в вихревое, уменьшение брызгоуноса и габаритов аппарата.

В 2002 году В.П. Черных изобрел выпарной аппарат, отличающийся от аналогов тем, что патрубок для ввода раствора установлен на крышке. Сосуд выпарного аппарата не имеет «конденсатора», поэтому все рабочее пространство в сосуде используется рационально для осуществления процесса выпаривания раствора. Это повышает удельную производительность аппарата. Выпарной аппарат новой конструкции позволяет получить полимерные металлоорганические соединения редких металлов высокой химической частоты.

В настоящее время резко возросла роль автоматизации в процессе выпаривания. Это объясняется высокой скоростью протекания процесса, а также необходимостью постоянно поддерживать в заданных пределах ряд параметров. Поэтому в последнее время активно развиваются системы автоматического регулирования процесса выпаривания.



2. Обоснование выбора и описание технологической схемы производства (двухкорпусная выпарная установка)

Обоснование выбора двухкорпусной выпарной установки

В промышленности применяются многокорпусные выпарные установки, обеспечивающие экономию первичного греющего пара. С увеличением числа корпусов уменьшается удельный расход пара, а, следовательно, и расход топлива. Однако с увеличением числа корпусов увеличивается расход металла, начальные затраты на установку и амортизационные отчисления, расходы на текущие ремонты и, кроме того усложняется эксплуатация. Выбор числа ступеней выпарной станции производится на основе технико-экономических расчётов. В большинстве случаев на практике применяют выпарные установки с греющими поверхностями нагрева с 2-4 корпусами.

Выпарные аппараты с паровым обогревом можно разбить на три группы: с естественной циркуляцией раствора, с принудительной циркуляцией раствора и плёночные аппараты. Выпарные аппараты с естественной циркуляцией отличаются высокой производительностью и широко используются для упаривания растворов с относительно невысокой вязкостью. В таких аппаратах циркуляция осуществляется за счет разности плотностей в отдельных точках аппарата.

На основании вышеизложенного, для концентрирования водного раствора гидроксида натрия выбираем двухкорпусный выпарной аппарат непрерывного действия с естественной циркуляцией.

Описание технологической схемы производства

Исходный раствор из емкости центробежным насосом подается в подогреватель экстрапаром, а затем в подогреватель греющим паром. В теплообменниках исходный раствор подогревается до температуры, близкой к температуре кипения, а затем подается - в первый корпус выпарной установки (Рисунок 2.1). Предварительный подогрев раствора повышает интенсивность кипения в выпарном аппарате.

Рисунок 2.1 - Технологическая схема производства

Первый корпус обогревается острым паром (сухим насыщенным). Вторичный пар, образующийся при концентрировании раствора в первом корпусе, направляется в качестве греющего во второй корпус. Сюда же поступает частично сконцентрированный раствор из первого корпуса.

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

Конденсат греющих паров из выпарных аппаратов выводится с помощью конденсатоотводчиков.



3. Материальный баланс установки

Количество раствора, поступающего на выпарку определяется из материального баланса растворенного вещества:

Количество раствора, поступающего на выпарку равно:

Определим количество воды, выпаренной в установке:

Количество выпаренной воды на килограмм раствора, поступающего на выпарку равно:

Теплоемкость раствора, поступающего на выпарку:

где: - теплоемкость сухого вещества,

[2, c. 6];

- начальная концентрация раствора;

- теплоемкость воды

[6, c. 537, Таблица П3];

Количество тепла, поступающее в подогреватель с экстрапаром:

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:

Количество выпаренной воды во втором корпусе:

Количество выпаренной воды в первом корпусе:

Концентрация раствора в первом корпусе:

Концентрация раствора во втором корпусе:



4. Определение расхода греющего пара

Определяем физические параметры раствора в корпусах установки.

Теплоёмкость раствора в первом корпусе :

Теплоёмкость раствора во втором корпусе :

Физические константы раствора и воды, найденные по таблицам свойств водных растворов веществ [2] и по таблице свойств воды в состоянии насыщения [6, с. 537, Таблица П3], сводим в таблицу 4.1, причём предварительно принимаем по таблицам свойств водяного пара [6, с. 538, Таблица П4], что температура кипения раствора в первом корпусе равна 130 ^oC, а во втором - 75,9 ^оС.

Таблица 4.1

Параметры воды и раствора

Наименование физических констант	Первый корпус	Второй корпус
	Вода	Раствор	Вода	Раствор
Плотность ,кг/м3	934,8	1155	974,8	1363
Теплоёмкость cp, кДж/(кг·К)	4,266	3,848	4,191	3,558
Вязкость ·10-6,м2/с	0,233	0,477	0,390	2,600
Теплопроводность ,Вт/(м·К)	0,686	0,733	0,671	0,726

Суммарная температурная депрессия определяется по следующее формуле:



Физико-химическую температурную депрессию раствора при атмосферном давлении определяем по таблице [1, с. 187, Приложение 4.5]:

Для пересчета физико-химической температурные депрессии раствора при давлении выпаривания используем формулу Тищенко:

где: - искомая физико-химическая депрессия при давлении выпаривания;

- температура кипения чистого растворителя;

- удельная теплота парообразования для воды при давлении выпаривания;

- физико-химическая депрессия при атмосферном давлении.

Гидростатическая депрессия обусловлена разностью давлений с среднем слое кипящего раствора и на его поверхности. Давление в среднем слое кипящего раствора каждого корпуса определяется по уравнению:



где: - высота кипятильных труб в аппарате, м. Принимаем

- плотность кипящего раствора,

- паронаполнение (объемная доля пара в кипящем растворе), выбирается из интервала (0,4..0,6). Принимаем

- давление вторичных паров, МПа

По давлениям и определяем температуры кипения растворителя и . Гидростатическая депрессия равна:

Гидравлическая температурная депрессия обусловлена потерей давления пара на преодоление гидравлических сопротивлений трубопроводов при переходе из корпуса в корпус. Принимаем и Все данные о температурных депрессиях сводим в таблицу 4.2:

Полная (располагаемая) разность температур в установке:

выпарной установка теплообменник конденсатор



где: - температура греющего пара при ;

- температура вторичного пара во 2-ом корпусе;

Таблица 4.2

Величины депрессий

Род депрессии	Корпус
	I	II
Физико-химическая 1	10,14	17,45
Гидростатическая 2	1,31	6,88
Гидравлическая 3	1,0	1,0
Суммарная	12,45	25,33

Полезная разность температур:

Для удобства монтажа оба корпуса должны иметь одинаковые поверхности нагрева. В соответствии с этим полезная разность температур распределяется между корпусами прямо пропорционально их тепловым нагрузкам и обратно пропорционально коэффициентам теплопередачи, т.е.:

Тепловые нагрузки корпусов могут быть приняты пропорциональными количествам выпариваемой в них воды с поправкой в дальнейшем на явление самоиспарения и увеличение скрытой теплоты парообразования во втором корпусе.

Таким образом:

Отношение коэффициентов теплопередачи по корпусам принимаем предварительно (по опытным данным) . Подставив эти значения, получим:

Так как полезная разность температур равна:

то полезная разность температур в первом корпусе равна:

Температура кипения раствора в первом корпусе:

Температура вторичного пара в первом корпусе:

Температура кипения раствора во втором корпусе:

t₂=t`_s+₂=75,9+25,33=101,2^oC,

где: - температура пара при .

Температура греющего пара во втором корпусе:

Температура вторичного пара во втором корпусе:

На основе полученных результатов и данных, взятых из таблиц водяного пара, составляем таблицу 4.3:

Таблица 4.3

Температуры и энтальпии пара и жидкости

Наименование параметров	Первый корпус	Второй корпус
	Обозначение	I	Обозначение	II
Температура греющего пара, оС	ts	151,84	'1	125,5
Температура кипения раствора, оС	t1	138	t2	101,2
Температура вторичного пара, оС	1	125,5	2	75,9
Температура конденсата, оС	1	151,84	2	125,5
Энтальпия греющего пара, кДж/кг	i'1	2748,1	i'2	2713,8
Энтальпия вторичного пара, кДж/кг	i''1	2713,8	i''2	2636,1
Теплота парообразования вторичного пара, кДж/кг	r1	2186,6	r2	2318,3

Расход греющего пара в первом корпусе на 1 килограмм неконцентрированного раствора определяется по следующей формуле [4, с. 99, Формула 2.1]:



Приняв ₁=0 (t_o=t₁) и ₂=0 (установка работает без перепуска конденсата) найдём:

Определяем коэффициенты X₂, Y₂ и Z₂ [4, c. 100, Таблица 2.5]:

Расход пара в первом корпусе на 1килограмм раствора составит :

Полный расход пара равен:

Уточняем количества выпаренной воды.

Количество воды, выпаренной в первом корпусе на 1 килограмм раствора определяется по формуле:

так как и , то

Таким образом, количество выпаренной воды численно равно:

Количество воды, выпаренной во втором корпусе на 1 килограмм раствора численно равно:

Количество воды, выпаренной во всей установке:

Расхождение с предварительно найденным количеством воды

, что составляет менее 1%.

Проверяем количества теплоты, переданные в отдельных корпусах:



Отношение полученных количеств теплоты: , что немногим отличается от ранее найденного 0,87.

Проверяем полученные концентрации растворов в корпусах:

Так как расхождение полученных величин с ранее принятыми незначительно, то повторного расчёта не делаем.



5. Определение поверхности теплопередачи, выбор типа, исполнения и стандартизованных выпарных аппаратов

Коэффициент теплоотдачи между конденсирующимся паром и стенкой определяется по формуле:

где: - полином;

- принимаемая разность температур вблизи стенки;

Н - длина трубки (для обоих корпусов принимаем H=4,0 м).

Определяем коэффициент теплоотдачи для первого корпуса :

Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящей жидкости определяем по формуле:

где: =0,7 м/c - скорость раствора в трубках;

d=38 мм - диаметр трубок.

Для первого корпуса :

Коэффициент теплопередачи определяется по формуле:

где: _ст и _ст - параметры материала стенки;

_н и _н - параметры накипи стенок.

Для первого корпуса :

Проверяем принятую в расчёте разность температур:

что незначительно отличается от принятого значения.

Коэффициент теплоотдачи между конденсирующимся паром и стенкой для второго корпуса равен :

Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящей жидкости для второго корпуса равен :

Коэффициент теплопередачи для второго корпуса равен :

Проверяем принятую в расчёте разность температур:

что незначительно отличается от принятого значения 1,02.

Площадь поверхности нагрева выпарных аппаратов определяется по формуле:

Для первого корпуса :

Для второго корпуса :

Поверхности нагрева обоих аппаратов согласно условию расчёта оказались примерно одинаковыми.

По ГОСТ 11987-81 выбираем выпарной аппарат с естественной циркуляцией (тип 1) и вынесенной греющей камерой (выполнение 2) со следующими характеристиками (табл. 5.1):

Таблица 5.1

Техническая характеристика выпарного аппарата

Номинальная поверхность теплообмена Fн	100 м2
Диаметр труб d	38х2 мм
Высота труб H	4000 мм
Диаметр греющей камеры dк	1000 мм
Диаметр сепаратора dc	1800 мм
Диаметр циркуляционной трубы dц	600 мм
Общая высота аппарата Ha	13000 мм
Масса аппарата Ма	8500 кг



6. Расчет и выбор теплообменников исходной смеси и барометрического конденсатора

6.1 Расчет подогревателя экстрапаром

Составим тепловой баланс подогревателя экстрапаром:

Определим количество теплоты, переданное экстрапаром исходному раствору из теплового баланса :

Из уравнения теплопередачи определим площадь поверхности теплообмена:

где: - средний температурный напор,

k - коэффициент теплопередачи, для конденсаторов выбирается из интервала (принимаем ).

Площадь поверхности теплообмена подогревателя эктрапаром равна:

При небольших тепловых нагрузках, когда требуемая поверхность теплообмена не превышает 20-30 м², целесообразно применение теплообменников типа «труба в трубе».

Выбираем двухпоточный разборный теплообменник с поверхностью теплообмена со следующими техническими характеристиками [1, с. 61, Таблица 2.11]:

Таблица 6.1

Технические характеристики теплообменного аппарата

Диаметр теплообменных труб	38х3,5 мм
Число теплообменных труб в одном аппарате	2 шт.
Длина труб	3 м
Диаметр труб кожуха	89х5 мм

6.1 Расчет подогревателя острого пара

Составим тепловой баланс подогревателя острым паром:

Определим количество теплоты, преданное острым паром раствору из теплового баланса :

Также из теплового баланса определим расход пара, идущего на подогрев раствора:



Определим площадь поверхности теплообмена :

.

При небольших тепловых нагрузках, когда требуемая поверхность теплообмена не превышает 20-30 м², целесообразно применение теплообменников типа «труба в трубе».

Выбираем однопоточный разборный теплообменник с поверхностью теплообмена со следующими техническими характеристиками [1, с. 61, Таблица 2.11]:

Таблица 6.2

Технические характеристики теплообменного аппарата

Диаметр теплообменных труб	108х4 мм
Число теплообменных труб в одном аппарате	2 шт.
Длина труб	9 м
Диаметр труб кожуха	219х6 мм

6.3 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. Смесь охлаждающей воды и конденсата выливается из конденсатора по барометрической трубе.

Расход охлаждающей воды G_в определяют из теплового баланса конденсатора:

где: - энтальпия паров в барометрическом конденсаторе.

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

Тогда по формуле :

Диаметр барометрического конденсатора определяют из уравнения расхода:

где: - плотность паров, кг/м³;

- скорость паров, м/с.

При остаточном давлении в конденсаторе порядка 10⁴ Па скорость паров принимаем . Тогда по формуле :

Выбираем барометрический конденсатор стандартного диаметра (по нормам НИИХИММАШа).

Скорость воды в барометрической трубе:

Высота барометрической трубы:

где: - вакуум в барометрическом конденсаторе, Па;

- сумма коэффициентов сопротивлений;

- коэффициент трения в барометрической трубе,

Коэффициент гидравлического трения зависит от режима течения жидкости, т.е от числа Рейнольдса. Определим режим течения воды в барометрической трубе:

так как Re>Re_кр, то режим течения в трубе турбулентный (для гладких труб Re_кр=2300).

При турбулентном режиме коэффициент гидравлического трения определяется по формуле:

Тогда подставив рассчитанные значения в формулу , получим:

отсюда высота барометрической трубы



7. Выбор вспомогательного оборудования выпарной установки

7.1 Выбор конденсатоотводчика

Конденсатоотводчик - энергосберегающее устройство, которое является существенной составной частью любой паровой системы. Главное назначение конденсатоотводчика - выпускать из системы конденсат, воздух и другие неконденсируемые газы, но задерживать пар до тех пор, пока он полностью не сконденсируется.

Конденсатоотводчики оказывают существенное влияние на работу пароконденсатной системы. Так отсутствие конденсатоотводчиков или их неисправность ведет к появлению гидроударов, коррозии, потерям с пролетным паром, снижению производительности технологического оборудования и т.д.

Для проектируемой двухкорпусной выпарной установки требуется установить четыре конденсатоотводчика: для отвода конденсата из первого и второго корпусов, а также из подогревателя греющего пара и подогревателя экстрапара. Рассмотрим выбор конденсатоотводчика на примере выбора конденсатоотводчика для первого корпуса выпарной установки.

Главным при выборе конденсатоотводчика является определение расходы конденсата:

Далее определяем перепад давлений пара по формуле:



По найденным расходу конденсата и перепаду давления пара выбираем подпорную шайбу типа ЗИС с диаметром отверстия сопла [4, с. 281, Приложение П5].

7.2 Выбор насоса исходной смеси

Объемный расход определяется по формуле:

где: с₀ - плотность раствора при температуре окружающей среды, при

Объемный расход равен :

Определим сопротивление сети:

где: - избыточное давление в первом корпусе;

- потери давления в подогревателях;

- коэффициент на изменение давление, принимаем ;

что соответствует величине напора

Выбираем центробежный насос [5, с. 92, Таблица 2.5] со следующей технической характеристикой:

Таблица 7.1

Техническая характеристика центробежного насоса

				Электродвигатель
				Тип

7.3 Выбор вакуум-насоса

Вакуумные насосы служат для удаления (откачки) воздуха, неагрессивных газов, паров и парогазовых смесей, предварительно очищенных от капельной влаги и механических загрязнений, из замкнутых герметичных объемов в стационарных установках, размещаемых в помещениях. Вакуумные насосы также применяются для создания предварительного разрежения в высоковакуумных установках.

Производительность вакуум-насоса определяется количеством газа, который необходимо удалять из барометрического конденсатора:

Объемная производительность вакуум-насоса равна:

Температуру воздуха рассчитывают по уравнению:

Давление воздуха равно:

Производительность вакуум-насоса равна :

По ГОСТ 1867-57 подбираем вакуум-насос типа ВВН-3 [1, с. 188, Приложение 4.7] со следующей технической характеристикой:

Таблица 7.2

Техническая характеристика вакуум-насоса

Остаточное давление, мм рт. ст.	Производительность, м3/мин	Мощность на валу, кВт
75	3	6,5



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе выполнения курсового проекта был произведен расчет установки для концентрирования водного раствора гидроксида натрия, в результате которого по ГОСТ 11987-81 был подобран выпарной аппарат с естественной циркуляцией (тип 1) и с вынесенной греющей камерой (исполнение 2). В таких аппаратах вследствие увеличенного гидростатического столба жидкости раствор кипит не в греющих трубах, а в трубе вскипания из-за перехода в зону пониженного гидростатического давления. Таким образом, уменьшается отложение накипи на теплообменной поверхности греющих труб и увеличивается коэффициент теплопередачи.

Для аппарата были рассчитаны и подобраны теплообменники исходной смеси и барометрический конденсатор, а также вспомогательное оборудование: вакуум-насос, конденсатоотводчики и насос исходной смеси.

Важное значение имеет охрана окружающей среды. Поэтому необходимо строгое соблюдение технологии очистки сточных вод, отходящих газов и т.д. Целесообразно применение мер профилактики по предотвращению опасных выбросов.



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. Курсовое проектирование / Г.С. Борисов, В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский и др. - Москва: «Химия», 1991. - 496 с.

2. Зайцев И.Д. Физико-химические свойства бинарных и многокомпонентных растворов неорганических веществ / И.Д. Зайцев, Г.Г. Асеев - Москва: «Химия», 1988. - 416 с.

3. Лебедев П.Д. Теплообменные сушильные и холодильные установки - Москва: «Энергия», 1966.

4. Лебедев П.Д. Теплоиспользующие установки промышленных предприятий. Курсовое проектирование / П.Д. Лебедев, А.А. Щукин. - Москва: «Энергия», 1966. - 408 с.

5. Павлов К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии / К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков. - Ленинград: «Химия», 1987. - 576 с.

6. Цветков Ф.Ф. Тепломассообмен: Учебное пособие для ВУЗов / Ф.Ф. Цветков, Б.А. Григорьев - Москва: «Издательство МЭИ», 2005. -550 с.

Размещено на Allbest.ru

...