Задание на расчет выпарной установки

Задание на расчет выпарной установки
Цель расчета выпарной установки – расчет материальных потоков, затрат тепла и энергии, размеров основного аппарата, расчет и выбор вспомогательного оборудования, входящего в технологическую схему установки.
Задание на курсовое проектирование
Рассчитать и спроектировать трехкорпусную выпарную установку непрерывного действия для концентрированияводного раствора по следующим данным:
1. Производительность установки по исходному раствору –8000 кг/ч;
2. Концентрация раствора: начальная – 5% масс.; конечная – 15 % масс.;
3. Давление греющего пара –Р=0,4 МПа;
4. Давление в барометрическом конденсаторе –,Р=0,0147 МПа;
5. Раствор подается в первый корпус подогретым до температуры кипения;
6. Схемавыпаривания - прямоточная; циркуляция естественная

1.
Определение поверхности теплопередачи выпарных аппаратов

Технологический расчёт выпарных аппаратов заключается в определении поверхности теплопередачи. Поверхность теплопередачи выпарного аппарата определяется по основному уравнению теплопередачи

, (1.1)

где  – поверхность теплопередачи, м2;
 –тепловая нагрузка, Вт;
 – коэффициент теплопередачи, Вт/(м2∙К);
 – полезная разность температур, К.
Для определения тепловых нагрузок, коэффициентов теплопередачи и полезных разностей температур необходимо знать распределение упариваемой воды, концентрации растворов по корпусам и их температуры кипения. Первоначально определим эти величины по материальному балансу, в дальнейшемуточним их по тепловому балансу.

1.1 Расчёт концентраций выпариваемого раствора

Производительность установки по выпариваемой воде определяем по формуле:

, (1.2)

где  – производительность по выпаренной воде, кг/с;
 – производительность по исходному раствору, кг/с;
 – соответственно начальная и конечная концентрация раствора, масс. доли,

кг/с.На основании практических данных принимаем, что выпариваемая вода распределяется между корпусами в соотношении



Тогда:





Проверка:

W1+W2+W3= W=0,45+0,49+0,54=1,76 кг/с.

Рассчитываем концентрации растворов в корпусах:





Концентрация раствора в третьем корпусе соответствует заданнойконцентрации упаренного раствора .

1.2 Определение температур кипения раствора

Температура кипения раствора в корпусе определяется как сумма температур греющего пара последующего корпуса и температурных потерь

, (1.3)

где  – соответственно температурная, гидростатическая и гидравлическая депрессии, К.
Для определения температур греющего пара примем,что перепад давлений в установке ∆P распределяется между корпусами поровну:

, (1.4)

где PГ1 – давление греющего пара в первом корпусе, МПа;
Pбк – давление в барометрическом конденсаторе, МПа.
Тогда давление греющих паров, МПа, в корпусах составляет:

PГ1=0,4МПа
PГ2 = PГ1 – ∆P = 0,4 – 0,1284 = 0,2716 МПа
PГ3 = PГ2 – ∆P = 0,2716 – 0,1284 = 0,1432 МПаPбк = PГ3 – ∆P = 0,1432 – 0,1284 = 0,0148 МПа

По давлению греющего пара находим его температуру и теплоту парообразования (табл. 2.1) по корпусам.

Таблица 1.1 – Температуры и теплоты парообразования
Давление, МПа | Температура, ºС | Теплота парообразования, кДж/кг |
PГ1=0,4 | tГ1=143,6 | rГ1=2139 |
PГ2=0,2716 | tГ2=129,78 |rГ2=2180 |
PГ3=0,1432 | tГ3=110,4 | rГ3=2234 |
Pбк=0,0148 | tбк=53,71 | rбк=2372,3 |

1.2.1 Определение температурных потерь
Температурные потери в выпарном аппарате обусловлены температурной , гидростатической и гидродинамической депрессиями.
а) Гидродинамическая депрессия вызвана потерей давления пара на преодоление гидравлических...