Выпарные аппараты

 

Вывод: принимаем толщину  тепловой изоляции 0,055 м и для  других корпусов.

 

3.2 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  при температуре окружающей среды (около 20 ^оС). Смесь охлаждающей воды и конденсата выливается из конденсатора по барометрической трубе. Для поддержания постоянства вакуума в системе из конденсатора с помощью вакуум-насоса откачивают неконденсирующиеся газы.

Необходимо рассчитать расход охлаждающей воды, основные размеры (диаметр и высоту) барометрического конденсатора и барометрической трубы, производительность вакуум-насоса.

3.2.1 Расход охлаждающей  воды

Расход охлаждающей  воды G_в определяют из теплового баланса конденсатора :

 

             (3,3)

 

Разность температур между паром и жидкостью на выходе из конденсатора должна быть 3—5 ^оС. Поэтому конечную температуру воды t₂ на выходе из конденсатора примем на 3 ^оС ниже температуры конденсации паров:

 

t₂= t_б.к -3,0=69,035-3,0=66,035 °С.                                                                         (3.4)

 

 

3.2.2 Диаметр конденсатора

Диаметр барометрического конденсатора d_б.к определяют из уравнения расхода (2.73). скорость паров принимается 20 м/с:

 

 м.                           (3.5)

 

При остаточном давлении в конденсаторе порядка 10⁴ Па скорость паров составляет w_п = 15—25 м/с.

Подбираем конденсатор  диаметром, равным по расчетному параметру или ближайшему большему. Определяем его основные размеры. Выбираем барометрический конденсатор диаметром D_б.к =1600 мм (см. табл. П10 [11]).

3.2.3 Высота барометрической  трубы

В соответствии с нормалями, внутренний диаметр барометрической  трубы d_б.т равен 300 мм. Скорость воды в барометрической трубе:

 

 ^{м/с.                                                  (3.6)}

 

Высота барометрической  трубы :

 

                                                         ^(3.7)

Вакуум в барометрическом  конденсаторе, находиться из выражения:

 

 ^{Па.                                                 (3.8)}

Сумма коэффициентов  местных сопротивлений

∑ξ= ξ_вх+ ξ_вых=0,5+1,0=1,5.                                                                                      (3.9)

где

0,5 — запас высоты  на возможное изменение барометрического  давления, м; 

ξ_вх ,ξ_вых — коэффициенты местных сопротивлений на входе в трубу и на выходе из нее.

Коэффициент трения λ  в барометрической трубе зависит  от режима течения жидкости. Определим режим течения воды в барометрической трубе:

 

.                                    (3.10)

 

где

- плотность воды, кг/м³; - коэффициент динамической вязкости, . Их значения принимаются при средней температуре воды (табл. П31 [11]).

Для гладких труб при Re =503 000 коэффициент трения λ= 0,013. Подставив в уравнение указанные значения, получим:

 

^{.                               (3.11)}

 

Уравнение решаем методом  последовательных приближений.

3.2.4 Расчет производительности вакуум – насоса

Производительность вакуум-насоса G_возд определяется количеством газа (воздуха), который необходимо удалять из барометрического конденсатора, уравнение :

 

 ^{кг/с.                                                     (3.12)}

 

где

2,5∙10^-5 — количество газа, выделяющегося из 1 кг воды; 0,01 — количество газа, подсасываемого в конденсатор через неплотности, на 1 кг паров.

Температуру воздуха  рассчитывают по уравнению:

 

T _возд =273+ t_н+4+0,1(t_к- t_н)=273+20+4+1(66,035-20)=24,6 ^оС.                         (3.13)                                         

 

Парциальное давление сухого воздуха в барометрическом конденсаторе

 

Р_возд=Р_бк–Р_п=0,0299 МПа.                                                                                      (3.14)

 

 

Здесь Р_п=0,0038 МПа - давление сухого насыщенного пара при t_возд= 24,6 ^оС [10]. Подставив, получим:

^Па.

Объемная производительность вакуум-насоса в соответствии с уравнением будет равна:

 

V_возд =287 T_возд G_возд /P_возд=

 

                                       (3.15)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

 

В данном курсовом проекте  был рассмотрен процесс выпаривания  и произведены расчеты основного оборудования, а также было подобрано вспомогательное из стандартного. В результате расчетов были получены следующие результаты:

Выпарной аппарат (по ГОСТ 11987-81): номинальная поверхность  теплообмена -125 м²; диаметр труб -38мм; высота труб-4м;

теплообменник для нагрева исходной смеси (ГОСТ 15118 - 79): поверхность теплопередачи 31 м², диаметр кожуха 400мм; число ходов 2; число труб 100, длиной 4м;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

 

1. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов. Л.: Химия, 1976. - 552 с.

2. Справочник химика. М-Л.: Химия, Т. III, 1962. 1006 с. Т. V, 1966. - 974 с.

3. Каталог УКРНИИХИММАШа, Выпарные аппараты вертикальные трубчатые общего назначения. М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1979. - 38 с.

4. Мищенко К.П., Полторацкий Г.М. Термодинамика и строение водных и неводных растворов электролитов. Изд. 2-е. Л.: Химия, 1976. - 328 с.

5. Воробьева Г.Я. Коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах химических производств. Изд. 2-е. М.: Химия, 1975. - 816 с.

6. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Изд. 9-е. М.: Химия, 1973. - 750 с.

7. Викторов М.М. Методы вычисления физико-химических величин и прикладные расчеты. Л.: Химия, 1977. - 360 с.

8. Чернышев А.К., Поплавский К.Л., Заичко Н.Д. Сборник номограмм для химико-технологических расчетов. Л.: Химия, 1974, - 200 с.

9. Вакуумные насосы. Каталог-справочник. М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1970. - 63 с.

10. Чернобыльский И.И. Выпарные установки. Киев: Изд. Киевского ун-та, 1960. - 262 с.

11. Кичигин М.А., Костенко Г.Н. Теплообменные аппараты и выпарные установки. М.: Госэнерго-издат, 1955. - 392 с.

12. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию. Под ред. Ю.И. Дытнерского. М.: Химия, 1991. - 496 с.