Трехкорпусная выпарная установка

        Строим  графическую зависимость удельной  тепловой нагрузки от принятой  разности температур ∆t₁.

=7395,5·=6988,7 Вт/м²·К;

∆t_ст=6988,7·2,5·0,287·10^-3=9,4⁰C

∆t₂=14,87-9,4-2,5=2,9⁰C.

=18,72·(6988,7·2,5)^0,6=6570,72 Вт/м²;

q₁=6988,75·2,5=18170,75 Вт/м²;

q₂=6570,72·2,9=19052 Вт/м².

Если  расхождение тепловых нагрузок не превышает  3%, то на этом расчет коэффициентов , заканчивают.

К₁==1718,21 Вт/м²·К.

 

Расчет  коэффициента теплопередачи во 2-ом корпусе.

=5017,7 Вт/м²·К.

∆t_ст=5017,7·4·0,287·10^-3=5,7⁰C

∆t₂=14,7-5.7-4=5⁰C.

=А·q^0,6=780·=18,72(·∆t₁)^0,6=

=21,6·(4610,9·4)^0,6=4210,4 Вт/м²·К

q₁=5017,7·4=20070,8 Вт/м²;

q₂=4210,4·5=21052 Вт/м².

Как видно q₁ q₂.

К₂==1841,62 Вт/м²·К.

 

Расчет  коэффициента теплопередачи в 3-м корпусе.

 

=4533,4 Вт/м²·К.

∆t_ст=4533,4·16·0,287·10^-3=7,24⁰C

∆t₂=31,74-7,24-16=8,5⁰C.

=А·q^0,6=780·=18,72(·∆t₁)^0,6=

=10,14·(4533,4·16)^0,6=8362,9 Вт/м²·К

q₁=4533,4·16=72534,4 Вт/м²;

q₂=8362,9·7,24=71225 Вт/м².

Как видно q₁ q₂.

К₃==1773 Вт/м²·К.

3.1.7 Распределение  полезной разности температур

Распределение полезной разности температур по корпусам проводим из условия равенства поверхностей теплопередачи в аппаратах установки.

_=∑∆t_п·.                                                 (3.52)

где

_,,,-полезная разность температур, тепловая нагрузка, коэффициент теплопередачи для J-го корпуса.

₌61,7·=18,62⁰C

₌61,7·=20,6⁰C

₌61,7·=21,5⁰C

 

Проверка суммарной полезной разности температур установки:

∑_=++;                                     (3.54)

∑₌=60,72

2.1.9. Поверхность  теплопередачи выпарных аппаратов.

F_j=.                                                     (3.55)

 F₁==56 м²

F₂==53 м²

F₃==58 м²

 

Найдены значения поверхности  теплопередачи выпарных аппаратов  отличаются незначительно от ориентировочного определённой ранее F_ор. Поэтому в последующих приближениях нет необходимости вносить коррективы на изменение конструктивных размеров аппаратов.

 

 

 

 

 

 

Таблица2

Сравнение распределённых и  рассчитанных  значений полезных разностей  температур.

Корпуса	1	2	3
Распределение в 1-ом приближении	14,8	14,7	31,7
Рассчитанные	18,6	20,6	21,5

 

Как видно из таблицы 2 рассчитанные полезные разности температур и  распределённые в 1-ом  приближении существенно  различаются . Поэтому необходимо заново перераспределить температуры между  корпусами установки. В основу этого  перераспределения температур кладут полезные разности температур, найденные  по результатам распределения общей  полезной разности из условия равенства  поверхностей теплопередачи.

2.2 Второе приближение

В связи с тем ,что существенное изменение давлений по сравнению с первым приближением происходит только в 1 и 2 корпусах, где суммарные температурные потери незначительны, во втором приближении принимаем значения ∆^', ∆^'', ∆^'", для каждого корпуса такими же, как и в первом приближении.

Q₁= 1,03·=2182,63кВт;

Q₂= 1,03·=2115,07кВт

Q₃= 1,03·=2360,24 кВт.

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3

кипящих растворов и паров  по корпусам

№	Наименование  параметра	1-й корпус	2-й корпус	3-й корпус
1	Паропроизводительность по выпаренной воде,  W,кг/с	0,97	1,04	1,12
2	Температура пара, греющего 1 корпус tг, 0C	151,11	136,2	116,5
3	Концентрация растворов  Х,%	4	6	10
4	Полезная разность температур,  , 0C	18,6	20,6	21,5
5	Температура кипения раствора, , 0C	132,5	115,6	95
6	Температура вторичного пара, , 0C	129,6	112,9	77

 

2.2.2. Расчёт коэффициентов  теплопередачи.

Расчеты, выполненные методо, описанным выше, приводят к следующим  результатам:

К₁=1718 Вт/м²·К;

К₂=1841 Вт/м²·К;

К₃=1773 Вт/м²·К.

 

2.2.3. Распределение  полезной разности температур

₌61,7·=18,8⁰C

₌61,7·=20,9⁰C

₌61,7·=21,9⁰C

Проверка суммарной полезной разности температур:

∑_=++;                                         (3.56)

∑₌⁰C

Таблица4

Сравнение полезных разностей  температур.

Корпуса	1	2	3
Распределённые  во втором придлежении	18,8	20,9	21,9
Распределённые  в первом придлежении	18,6	20,6	21,5

 

  Различия в полезных  разностях температур по корпусам  из 1-го и 2-го приближения не  превышают 5%. В случае, если это  различие более 5%, необходимо  выполнить следующее, 3-ье приближение,  в основу расчета которого  принять  по корпусам для 2-го приближения, и так далее до совпадения полезных разностей температур.

2.2.4. Поверхность  теплопередачи выпарных аппаратов

F₁==61,5м²

F₂==59,9 м²

F₃==60,7 м²

По каталогу выбираем выпарной аппарат со следующими характеристикам:

Номинальная поверхность  теплообмена –63 м²

Высота труб-5м

Диаметр греющей камеры-800мм

Диаметр сепараторов-1600мм

Общая высота аппарата-13000м

 

4.Выбор конструкционных материалов

 
           В химическом машиностроении применяются  главным образом черные металлы, а в некоторых случаях цветные  металлы и сплавы. Имеют также  широкое применение детали и изделия  из пластических масс. Аппаратура должна быть изготовлена ​​из материала, который должен отвечать определенным требованиям: быть стойким к воздействию среды, легко поддаваться обработке и по возможности, быть недорогим. Поскольку совместить все эти требования в одном материале невозможно, то выходят из этого, насколько ответственна эта деталь, легко ли ее заменять, можно ли использовать доступные способы защиты.  
Для оценки устойчивости материалов к воздействию агрессивной среды используют десятибалльную шкалу устойчивости - табл. 5.1.

Таблица 5.1. 
Десятибалльная шкала оценки коррозионной стойкости металлов

Группа стойкости	П, мм / год	Бал устойчивости
І. Вполне устойчивые	Меньше за 0,001	1
ІІ. Весьма устойчивы	0,001 - 0,005 0,005 - 0,01	2 3
ІІІ. Устойчивые	0,01 - 0,05 0,05 – 0,10	4 5
ІV. Пониженной устойчивости	0,10 - 0,50 0,5 – 1,0	6 7
V. Малоустойчивы	1,0 – 5,0 5,0 – 10,0	8 9
VІ. Неустойчивые	Более за 10,0	10

Углеродистая сталь обыкновенного  качества подразделяется на две группы и одну подгруппу. В группу А относится  сталь, поставляемая только по механическим свойствам, в группу Б - сталь поставляемая только по химическому составу, к  подгруппе В - сталь поставляемая по механическим свойствам и с  дополнительными требованиями по химическому  составу.

Выбираем конструкционный  материал, стойкий в среде кипящего раствора NaOH в интервале изменения концентраций от 4 до 10%. В этих условиях химически стойкой является сталь марки Х17, имеющая скорость коррозии мене 0,1 мм в год, коэффициент теплопроводности ƛст=25,1 Вт/м·К.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 
 
         Приведен обзор литературы  по вопросам процессу выпаривания и конструкции выпарной установки. Предложена и технологическая схема выпаривания раствора NaOH

Для выпаривания раствора предложена трёх корпусная выпарная установка. Проведенные технологический и конструктивный расчеты выпарных аппаратов . Предложенный материал для изготовления выпарных аппарата.

Определены:   высота труб, диаметр греющей камеры, диаметр сепараторов, общая высота аппарата, масса аппарата, номинальная поверхность теплообмена .

Предложенный материал для  изготовления -сталь марки Х17, имеющая скорость коррозии мене 0,1 мм в год, коэффициент теплопроводности ƛст=25,1 Вт/м·К.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы.

 

1. Иоффе И.Л. «Проектирование  процессов и аппаратов химической  технологии» Химия, 1991.

2. «Проектирование процессов  и аппаратов пищевых производств». Под редакцией Ставникова. Киев, 1982.

3. Курсовое проектирование  по предмету: «Процессы и аппараты  химической промышленности». Кувшинский  М.Н., Соболева А.П. «Высшая школа», 1968.

4. «Основные процессы  и аппараты химической технологии».  Борисов Г.С., Быков В.П. и др. М. Химия, 1991.