Расчет трехкорпусной выпарной установки

Задание: Рассчитать трехкорпусную прямоточную выпарную установку (рисунок) с производительностью по исходному сырью [pic] 13% (масс.) водного раствора азотнокислого натрия. Конечная концентрация раствора 28% (масс.). Раствор поступает на выпарку подогретым до температуры кипения в выпарном аппарате. Абсолютное давление греющего насыщенного водяного пара 4.9 атм. Высота греющих труб 4 м. Вакуум(разрежение) в барометрическом конденсаторе 0.7 атм.


[pic]

Рисунок. Схема трехкорпусной выпарной установки.






Решение:
1. Количество воды, выпариваемой в трех корпусах установки:
[pic].
2. Распределение нагрузки по корпусам.
Сделаем это распределение на основании практических данных, приняв следующее соотношение массовых количестввыпариваемой воды по корпусам: [pic].
Следовательно, количество выпариваемой воды:


В I корпусе [pic]
Во II » [pic]
В III » [pic]
_________________________________
Итого [pic]


3. Расчет концентраций раствора по корпусам.
Начальная концентрация раствора [pic]. Из I корпуса во II переходит раствора:
[pic]Концентрация раствора, конечная для I корпуса и начальная для II, будет равна:
[pic].
Из II корпуса в III переходит раствора
[pic]
с концентрацией
[pic].
Из III корпуса выходит раствора
[pic]
с концентрацией
[pic],
что соответствует заданию.
4. Распределение перепада давлений покорпусам.
Разность между давлением греющего пара (в I корпусе) и давлением пара в барометрическом конденсаторе:
[pic].
Предварительно распределим этот перепад давлений между корпусами поровну, т.е. на каждый корпус примем:
[pic].
Тогда абсолютные давления по корпусам будут:
В III корпусе [pic] (задано)
Во II » [pic]
В I » [pic]Давление греющего пара:
[pic]
По паровым таблицам находим температуры насыщения паров воды и удельные теплоты парообразования для принятых давлений в корпусах:
Температура Удельная теплота
насыщенного парообразования,
пара, ◦С кДж/кг


В I корпусе 136.6 2160
Во II » 116.8 2216
В III » 68.7 2336
Греющийпар (из котельной) 150.3 2119


Эти температуры и будут температурами конденсации вторичных паров по корпусам. Данные взяты из таблицы LVII ([1] стр. 549) и приведены для этих давлений с помощью метода интерполяции.
5. Расчет температурных потерь по корпусам.
От депрессии
В справочных таблицах (таблица XXXVI, [1] стр.535) находим температуры кипениярастворов при атмосферном давлении:


Концентрация Температура Депрессия,
NaNO3, кипения, ◦С или К
% ◦С


В I корпусе 15.5 102 2
Во II » 19.7 102.6 2.6
В III » 28.0 104.1 4.1


Для упрощения расчета не уточняем температурную депрессию (в связи с отличием давления в корпусах от атмосферного).
Следовательно, по тремкорпусам:
[pic]
От гидростатического эффекта
По справочнику плотность ([2], табл. 11, стр.18) раствора NaNO3 при 20 ◦С:


Концентрация NaNO3, % 15.5 19.7 28
Плотность, кг/м3 1100 1139 1212


Эти значения плотностей примем (с небольшим запасом) и для температур кипения по корпусам.
Расчет ведем для случая кипения раствора в трубках приоптимальном уровне.
[pic],
где [pic] – оптимальная высота уровня по водомерному стеклу, м;
[pic] – рабочая высота труб, м;
[pic] и [pic] – плотности раствора конечной концентрации и воды при температуре кипения, кг/м3.


[pic]
[pic]
При [pic] [pic]; при [pic] [pic];
[pic]...