Определение поверхности теплопередачи выпарных установок

Оглавление

1. Определение поверхности теплопередачи выпарных аппаратов............. 4

1.1. Концентрация упариваемого раствора................................................... 4

1.2. Температура кипения раствора............................................................... 5

1.3. Расчет полезной разности температур.................................................... 8

1.4. Определение тепловых нагрузок............................................................. 8

1.5. Выбор конструкционного материала................................................... 11

1.6. Расчёт коэффициентов теплопередачи.................................................. 12

1.7. Распределение полезной разности температур.................................... 18

1.8. Уточнённый расчёт поверхности теплопередачи................................. 19

2. Определение толщины тепловой изоляции.............................................. 22

3. Расчёт барометрического конденсатора.................................................. 23

3.2. Диаметр конденсатора........................................................................... 23

3.3. Высота барометрической трубы........................................................... 24

4. Расчёт производительности вакум-насоса............................................... 25

5. Библиографический список..................................................................... 26

 

АННОТАЦИЯ

 

Стр. 26, табл. 13, ист. 4.

В курсовом проекте произведен расчет трёхкорпусной выпарной установки для концентрирования водного раствора КОН. В курсовом проекте рассчитаны тепловые нагрузки и поверхности теплопередачи, определены толщины тепловой изоляции, подобрано основное оборудование выпарной установки: выпарной аппарат, барометрический конденсатор и вакуум-насос.

 

Графическая часть.

Технологическая схема установки – А1.

Чертеж выпарного аппарата – А1.

Всего листов формата А1 – 2

 

 

Определение поверхности теплопередачи выпарных установок

Поверхность теплопередачи каждого корпуса выпарной установки определяется по основному уравнению теплопередачи [1]:

(1)

Для определения тепловых нагрузок Q, коэффициентов теплопередачи K и полезных разностей температур Dt_п необходимо знать распределение упариваемой воды, концентраций растворов и их температур кипения по корпусам. Эти величины находят методом последовательных приближений.

 

П е р в о е п р и б л и ж е н и е

Производительность установки по выпариваемой воде определяют из уравнения материального баланса [1]:

кг/с (2)

 

Концентрация упариваемого раствора

Распределение концентраций по корпусам установки зависит от соотношения нагрузок по выпариваемой воде в каждом аппарате. В первом приближении на основании практических данных принимают, что производительность по выпариваемой воде распределяется между корпусами в соответствии с соотношением [1]:

(3)

 

Тогда

кг/с

кг/с

кг/с

 

Далее рассчитывают концентрации растворов в корпусах:

(4)

то есть 6,4%

,то есть 9,2%

то есть 18%

 

 

Концентрация раствора х₃ в последнем корпусе соответствует заданной концентрации упаренного раствора х_к.

 

Расчёт полезной разности температур

Общая полезная разность температур:

(14)

 

Полезные разности температур по корпусам:

(15)

 

Общая полезная разность температур:

 

Проверим общую полезную разность температур:

(16)

 

Выбор конструкционного материала

Выбираем конструкционный материал, стойкий в среде кипящего раствора KOH в интервале изменения концентраций от 5 до 18%. В этих условиях химически стойкой является сталь марки X17, имеющая скорость коррозии менее 0,1 мм в год, коэффициент теплопроводности l_СТ = 25,1 Вт/м ^. К.

 

Распределение полезной разности температур

Полезные разности температур в корпусах установки находим из условия равенства их поверхностей теплопередачи [1]:

 

(29)

где Dt_пj, Q_j, K_j - полезная разность температур, тепловая нагрузка, коэффициент теплопередачи для j –го корпуса.

Подставив численные значения, получим

 

 

Проверка суммарной полезной разности температур установки:

Поверхность теплопередачи выпарных аппаратов рассчитываем по формуле (1):

Сравнение распределённых из условия равенства поверхностей теплопередачи и предварительно рассчитанных значений полезных разностей температур представлено в таблице 10.

 

Таблица 10.

Сравнение распределительных и предварительно рассчитанных значений полезных разностей температур

	Корпус
Распределённые в 1-ом приближении значения Dtп, °С	17,4	18,8	22,3
Предварительно рассчитанные значения Dtп, °С	7,93	10,57

Как видно, полезные разности температур, рассчитанные из условия равного перепада давления в корпусах и найденные в первом приближении из условия равенства поверхностей теплопередачи в корпусах, существенно различаются. Поэтому необходимо заново перераспределить температуры (давления) между корпусами установки.

 

Расход охлаждающей воды

Расход охлаждающей воды G_в определяют из теплового баланса конденсатора [1]

 

(32)

где I_бк - энтальпия паров в барометрическом конденсаторе, Дж/кг;

t_н - начальная температура охлаждающей воды, °С;

t_к - конечная температура смеси воды и конденсата, °С.

Разность температур между паром и жидкостью на выходе из конденсатора должна быть 3-5 °С, поэтому конечную температуру воды t_к на выходе из конденсатора примем на 3 °С ниже температуры конденсации паров [1]:

Тогда

Библиографический список

1. Основные процессы и аппараты химической технологии/ Под. ред. Ю.И.Дытнерского – Л.: Химия, 1983. 270с

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

3. Н. Б. Варгафтик. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1963. – 710 с.

4. Промышленные тепломассобменные процессы и установки/ Под ред. А.М. Бакластова. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 328с.

 

Оглавление

1. Определение поверхности теплопередачи выпарных аппаратов............. 4

1.1. Концентрация упариваемого раствора................................................... 4

1.2. Температура кипения раствора............................................................... 5

1.3. Расчет полезной разности температур.................................................... 8

1.4. Определение тепловых нагрузок............................................................. 8

1.5. Выбор конструкционного материала................................................... 11

1.6. Расчёт коэффициентов теплопередачи.................................................. 12

1.7. Распределение полезной разности температур.................................... 18

1.8. Уточнённый расчёт поверхности теплопередачи................................. 19

2. Определение толщины тепловой изоляции.............................................. 22

3. Расчёт барометрического конденсатора.................................................. 23

3.2. Диаметр конденсатора........................................................................... 23

3.3. Высота барометрической трубы........................................................... 24

4. Расчёт производительности вакум-насоса............................................... 25

5. Библиографический список..................................................................... 26

 

АННОТАЦИЯ

 

Стр. 26, табл. 13, ист. 4.

В курсовом проекте произведен расчет трёхкорпусной выпарной установки для концентрирования водного раствора КОН. В курсовом проекте рассчитаны тепловые нагрузки и поверхности теплопередачи, определены толщины тепловой изоляции, подобрано основное оборудование выпарной установки: выпарной аппарат, барометрический конденсатор и вакуум-насос.

 

Графическая часть.

Технологическая схема установки – А1.

Чертеж выпарного аппарата – А1.

Всего листов формата А1 – 2

 

 

Определение поверхности теплопередачи выпарных установок

Поверхность теплопередачи каждого корпуса выпарной установки определяется по основному уравнению теплопередачи [1]:

(1)

Для определения тепловых нагрузок Q, коэффициентов теплопередачи K и полезных разностей температур Dt_п необходимо знать распределение упариваемой воды, концентраций растворов и их температур кипения по корпусам. Эти величины находят методом последовательных приближений.

 

П е р в о е п р и б л и ж е н и е

Производительность установки по выпариваемой воде определяют из уравнения материального баланса [1]:

кг/с (2)