Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 31
Рассчитать двухкорпусную выпарную установку непрерывного действия для выпаривания So
= 12 000 кг/час раствора соли KNO3
от начальной концентрации a1
= 8% вес. до конечной a2
= 55 % вес. Слабый раствор соли подогревается в теплообменнике от tн
= 30 ˚C до to
= 82 ˚C. Давление греющего пара Pгр
= 4,5 ата. Вакуум во втором корпусе составляет Pвак
= 690 мм рт. ст. Выпарная установка обсуживается барометрическим конденсатором смешения, питающегося водой с tв
= 20 ˚C. Из первого корпуса отводится E = 300 кг/час экстра-пара. Определить: 1. Расход греющего пара в выпарном аппарате и подогревателе; 2. Поверхности теплообмена подогревателя и выпарных аппаратов; 3. Расход охлаждающей воды в конденсаторе; 4. Диаметр и высоту барометрической трубы. So
= 12 000 кг/час; a1
= 8 %; a2
= 55%; tн
= 30 ˚
C; to
= 82 ˚
C; tв
’
= 20 ˚
C; для раствора а = 8%, to
= 82 ˚
C 09кг/м3
= 3,91×-6
м2
/с = · = 3,91×-6
м2
/с·09кг/м = 3,94519·10-3
Па×с rр
= 2304 кДж/кг tнас
= 100,7 ˚
C r = 2253 кДж/кг 657Вт/м×К Q = So
×rр
= 3,33кг/с×2304 кДж/кг = 7672 (кВт) Дгр
= Q/r = 7672 / 2253 = 3,405 (кг/с) а) t = tкон
– tкип
=18,7 ˚
C б) Расчет A С = 0,943 (вертикальный теплообменник); Ao = 13·103
. Для выбора высоты теплообменника надо оценить Fор
, а для этого нужно задаться К (К < меньш
). Кор
= 1000 Вт/м2
; H = 1400 мм в) dn
·´s = 38х2 [6, стр. 415] г) д) Расчет параметра В Красч
= 1866 (итог четвертой итерации) Уточнение подбора по каталогу, при условии, что Fкатал
> Fрасч
; Hкатал
< 1,4 м Выбираем одноходовой теплообменник типа ТН или ТЛ: F = 239 м2
, H = 1,2 м, ×-3
м. So
= 12 000 кг/час; ao
= 8 %; a2
= 55 %; tн
= 30 ˚C; to
= 82 ˚C; Pгр
= 4,5 ата = 4,413 бар; Pвак
= 690 ммрт. ст.; tв
’
= 20 ˚C; E = 300 кг/час. При концентрации a1
= 17,3%, ta1
101,4 ˚С; 1
= ta1
– tст
= 101,6 -100,0 = 1,4 ˚C Во втором корпусе считаем по правилу Бабо. Абсолютное давление PII
= Pатм
– Pвак
= 1,033 – 0,842 = 0,191 атм = 0,188 бар (Ps
)ст
берется из таблицы насыщенных паров для температуры кипения раствора при a2
= 55% (tкип
= 107 ˚С). (Ps
)ст
= 1,294 бар. [3, таблица 1]. По давлению 0,240 бар ищем температуру кипения раствора во втором корпусе: tкип
= 64,08 ˚C. Определяем при давлении 0,188 бар: 58,7 ˚C [3, таблица 2]. Поправка Стабникова не вводится, т.к. растворение соли KNO3
является эндотермическим [4, таблица XXXVII]. II
= t кип
– II
= 64,0 – 58,7 = 5,3 ˚C. По Pгр
= 4,5 ата 4,4 бар находим по таблице насыщенных паров [3, таблица 2] находим T1
= 147,1 ˚
C. Г(1-2)
примерно от 1 до 3 ˚
C. Принимаем Г(1-2)
= 1,7 ˚
C. Распределяем произвольно по корпусам: 1
= 40 ˚
C; 2
= 40 ˚
C. t – температура кипения раствора. t = T – – температура вторичного пара = t - P – давление внутри корпуса (по таблице свойств воды и пара на линии насыщения при t) Составим тепловой баланс по второму корпусу: Теплоемкость исходного раствора Co
= 3,94 кДж/кг×град [1] Теплоемкость конденсата Cк
= 4,23 кДж/кг×град [5] Теплоемкость растворителя Cр
= 4,20 кДж/кг×град [5] Подготовка к расчету поверхности теплообмена
А – множитель в выражени для коэффициента теплоотдачи от конденсирующегося пара к поверхности нагрева; B – множитель в выражении для коэффициента теплоотдачи от поверхности нагрева к кипящему раствору. С = 0,943 [5, стр. 149] A0I
= 13,0×103
, A0II
= 12,2×103
[5, стр 138] По справочнику находим для F = 82 м2
высоту выпарного аппарата H = 3,5 м. [6, стр. 416]. Для выпарного аппарата выбираем материал Х-28 хлористая сталь, 4,25 ккал/(м·град·ч) 4,94 Вт/м×К. = 2 мм = 0,002 м ст1
= ст2
, ст1
= ст2
. Определение поверхности теплообмена
F
Используя в программе Microsoft ® Excel 97 функцию поиска определенного результата для ячейки с помощью подбора значения другой ячейки, находим F для Fрасч
= 48,74 м2
; 1
=54,747 ˚
C 2
= 25,254˚
C 1
+2
= 54,747 + 25,254 = 80,000 ˚
C невязкаотсутсвует. P1
- по (по таблице насыщенных паров) P11 гр
- по T из таблицы t – температура кипения раствора. t = T – – температура вторичного пара = t - P – давление внутри корпуса (по таблице свойств воды и пара на линии насыщения при t) а) б) Расхождение менше 5% найденные значения тепловых нагрузок Q1
= 3462 кВт, Q2
= 1260 кВт, потоков W1
= 1,384 кг/с, W2
= 1,346 кг/с, Q1
= 3462 кВт, Q2
= 1260 кВт., поверхности F = 50 м2
и параметров процесса (см. табл.) принимаем как окончательные. Температура конденсации конд
= II
- Г
= 58,7 – 1,7 = 57,0 (˚
C). По конд
определяем давление в конденсаторе Pконд
= 0,173 бар. [3, табл. 1]. GГ
= [0,025·(Gв
+ W2
) + 10·W2
]×10-3
= [0,025×(22,51 + 1,346) + 10×1,346]×10-3
= 14,06×10-3
кг/с Pп
= 0,0367 бар. [3, табл. 1]. PГ
= Pконд
– Pп
= 0,173 – 0,0367 = 0,136 бар. Примем скорость движения жидкости по трубе: W‘
б.т
= 0,6 м/с. в
из таблицы при t’’. Смотрим по сортаменту труб dб.тр.
= 240 мм. 1. Бурович Б.М., Горелов А.Я., Межерецкий С.М. Справочник теплофизических свойств растворов. Ташкент, 1987. 2. Гельперин И.И, Солопенков К.Н. Прямоточная многокорпусная выпарная установка с равными поверхностями нагрева. Москва, 1975. 3. Ривкин С.Л., Александров А.А. Теплофизические свойства воды и водяного пара. Москва, «Энергия», 1980. 4. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Издательство «Химия», 1981. 5. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. Москва, «Энергия», 1973. 6. Лащинский А.А, Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. Москва, 1980. 7. Айнштейн В.Г., Захаров М.К., Носов Г.А. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии (книга 1). Издательство «Химия», 1999. Условие задачи................................................................................................ 1 Схема двухкорпусной выпарной установки.................................................. 1 Расчет подогревателя...................................................................................... 2 Исходные данные:........................................................................................... 2 а) Справочные данные.................................................................................... 2 б) Пересчет единиц.......................................................................................... 2 1. Количество передаваемого тепла от конденсатора к воде.................... 2 2. Расход греющего пара............................................................................ 2 3. Подготовка к расчету коэффициента теплопередачи............................ 2 4. Расчет коэффициента теплопередачи..................................................... 3 5. Расчет поверхности теплообмена........................................................... 3 Расчет двухкорпусной выпарной установки.................................................... 3 Исходные данные:............................................................................................. 3 а) Справочные данные из [1] и [2].................................................................... 3 б) Пересчет единиц............................................................................................ 3 1. Расчет количества выпаренной воды и распределение ее по корпусам. Расчет концентрации a1
............................................................................................... 4 2. Расчет температурных депрессий и температур кипения...................... 4 3. Суммарная полезная разность температур........................................... 4 4. Таблица первого приближения.............................................................. 5 5. Уточнение значений Wi
(W1
, W2
)............................................................. 5 6. Подготовка к расчету поверхности теплообмена.................................. 6 а) Расчет AI
и AII
................................................................................................ 6 б) Расчет BоI
и BоII
.............................................................................................. 6 7. Расчет комплексов для расчетного уравнения....................................... 6 8. Определение поверхности теплообмена F............................................. 7 9. Уточнение 1
и 2
................................................................................... 7 10. Уточненный конечный вариант таблицы............................................. 7 11. Новая проверка Wi
и Qi
........................................................................ 7 12. Сопоставление значений QI
и QII
и Q’I
и Q’II
....................................... 8 13. Расход греющего пара в первом корпусе........................................... 8 Расчет барометрического конденсатора.......................................................... 8 1. Расход воды на конденсацию................................................................. 8 2. Расчет потока газа, который образуется в конденсаторе...................... 8 а) Расчет расхода парогазовой смеси............................................................... 8 б) Расчет температуры парогазовой смеси...................................................... 8 в) Парциальное давление газа.......................................................................... 8 г) Объемный поток отсасываемого газа (по ур-ю Менделеева-Клапейрона). 8 3. Расчет барометрической трубки............................................................. 9 а) Расчет диаметра барометрической трубки по уравнению Бернулли......... 9 б) Высота барометрической трубы (по уравнению Бернулли)....................... 9 Список литературы........................................................................................... 9 Содержание................................................................................................... 10
|