Визначення діаметрів штуцерів.

Діаметри штуцерів для підведення та відведення теплоносіїв визначаємо з рівняння витрати за формулою [4]

(4.8)

де V – об'ємна витрата теплоносія, м³/c;

w - швидкість руху теплоносія в штуцері, м/с,

приймаємо для рідин, w = 1–3 м/с, для газів w = 20 – 50 м/с [4].

4.3.1. Діаметр штуцера для підведення гріючої пари,

 

 

де витрата гріючої пари D_п = 1,54 кг/с; швидкість руху гріючої пари у штуцері приймаємо w = 35 м/с; густина гріючої пари при Т_г.п =119,6 r_п = 1,1 кг/м³, за табл. LVII [4].

Приймаємо стандартний діаметр d_у = 125 мм.

4.3.2. Діаметр штуцера для виходу конденсату гріючої пари

 

 

де витрата конденсату гріючої пари D_к = 1,54 кг/с; швидкість руху конденсату гріючої пари у штуцері приймаємо w = 1,5 м/с; густина конденсату гріючої пари при Т_г.п =119,6⁰С r = 943 кг/м³, за табл. LVII [4].

Приймаємо стандартний діаметр d_у = 40 мм.

 

4.3.3. Діаметр штуцера підведення розчину на випарювання

 

де витрата початкового розчину G_п = 1,5 кг/с; швидкість подачі початкового розчину приймаємо w = 1,5 м/с; густина початкового розчину r = 1107 кг/м³, при Х_п = 10% [3].

Приймаємо стандартний діаметр d_у = 40 мм.

4.3.4. Діаметр штуцера виходу концентрованого розчину

 

де витрата концентрованого розчину G_к = 0,88 кг/с; швидкість руху концентрованого розчину у штуцері приймаємо w = 1,5 м/с; густина концентрованого розчину при температурі кипіння і концентрації Х_к = 25% r = 1168 кг/м³, [3].

Приймаємо стандартний діаметр d_у = 25 мм.

4.3.5. Діаметр штуцера для виходу вторинної пари складе:

 

де витрата вторинної пари W = 1,32 кг/с; швидкість руху вторинної пари у штуцері приймаємо w = 35 м/с; густина вторинної пари при Т_вт.п =50⁰С r_вт = 0,830 кг/м³, за табл. LVII [4].

Приймаємо стандартний діаметр d_у = 200 мм.

Вибір фланцевих з'єднань до штуцерів

 

За умовними діаметрами штуцерів за Держстандартом 1255-67 підбираються до них фланці сталеві плоскі, тип І, приварні встик з гладкою поверхнею ущільнення для труб та трубопровідної арматури [6] і їх з'єднувальні розміри заносимо в таблицю 4.2. Ескіз фланця наведений на рис. 4.2., а з'єднувальні розміри в таблиці 4.2.

Ескіз фланця

Рис. 4.2.

Таблиця 4.2.

Технічна характеристика штуцерів і фланців до них

 

Ру, МПа	Розміри, мм	z, шт	Маса, кг
Dу	Dн	Dф	Dб	D1	h	h1	H	dб,
0,6									М10		0,55
0,6									М12		0,79
0,6									М16		2,6
0,6									М16		4.73

 

Вибір кришки та днища випарного апарата

Як видно із рис.2.2., випарні апарати складаються із двох частин – гріючої камери і сепараційного простору. Кришка гріючої камери конічна, а днище еліптичне. В сепараторі днище конічне, а кришка еліптична [6]. Ескізи кришок та днищ наведені на рис 4.3 та 4.4., а розміри в таблиці 4.3.

 

Ескіз конічного днища (кришки),

 

Рис.4.3.

Таблиця 4.3

Характеристика конічної кришки (днища)

Розміри, мм	F, м^2	V, м^3	Маса, кг
Dв	Нв	h	S
				0,94	0,11	23,2
				3.61	0,809

 

Кришку нагрівальної камери та днище сепаратора приймаємо конічними, відбортованими з кутом при вершині 90⁰ за Держстандартом 12621 – 67 [7] з внутрішнім базовим діаметром 400 та 523 мм. Ескіз кришки та днища приведено на рис. 4.3., а з'єднувальні розміри в таблиці 4.6.

 

Ескіз днища (кришки)

Рис.4.4

 

Таблиця 4.4.

Характеристика еліптичної кришки (днища)

Розміри в мм		V, м^3	Маса, кг
Dв	hв	h	S	F, м^2
				0,794	0,0871	24,0
				3,03	0,53	121,0

 

ГІДРАВЛІЧНИЙ РОЗРАХУНОК

 

Розрахунок гідравлічного опору необхідний для визначення витрат енергії на переміщення рідини або пари і вибір машин для цього.

Загальні втрати тиску у випарному апараті складають:

 

DP = DP_s + DP_ст + DP_вт (5.1)

 

де DP_s - тиск, необхідний для подолання сил поверхневого натягу, Па;

DP_ст – гідростатичний тиск стовпа рідини, Па;

DP_вт – втрата напору за рахунок тертя і місцевих опорів у трубному просторі, Па.

DP_s визначаємо згідно виразу

 

(5.2)

 

де s - поверхневий натяг розчину, s = 0,0609 Н/м, [3];

d_в – внутрішній діаметр кип'ятильної трубки d_в= 0,034 м;

DP_ст – гідростатичний тиск стовпа рідини:

 

DP_ст = r_р*g*H (5.3)

 

DP_ст = 1165*9,81*4 = 45714,6 Па;

 

де r_р – густина 25% розчину NaCl; r_р = 1165 кг/м₃;

Н – висота труб гріючої камери, Н = 4 м;

DP_вт – втрата напору за рахунок тертя і місцевих опорів у трубному просторі, визначаємо згідно виразу:

 

(5.4)

де l - коефіцієнт гідравлічного тертя визначається в залежності від режиму руху;

Sz - сума коефіцієнтів місцевих опорів.

Режим руху розчину в трубках визначаємо за критерієм Рейнольдса:

 

, (5.5)

де w_об – швидкість підйому бульбашок, м/с;

d₀ – діаметр бульбашки киплячої рідини, м, приймаємо d₀ = 0,005 м,

r_р - густина розчину, кг/м³;

m_р – в'язкість розчину, Па*с, m_р = 0,824*10^-3 Па*с.

Швидкість підйому бульбашок визначаємо за формулою

 

(5.6)

 

Тоді значення критерію Рейнольдса в трубках складе:

,

 

Режим руху ламінарний, отже l визначаємо за формулою, що рекомендується для ламінарного режиму

Сума коефіцієнтів місцевих опорів складе:

 

(5.7)

 

де - сума коефіцієнтів місцевих опорів при вході розчину в труби, для одної труби = 0,2 [4].

- сума коефіцієнтів місцевих опорів при виході розчину із труби, для одної труби = 1 [4].

Число труб гріючої камери:

 

(5.8)

труб

де d_ср – середній діаметр труби, d_ср = (38+43)/2 = 36 мм;

Н – висота труб.

Тоді: ,

 

Тоді:

 

Загальний гідравлічний опір випарного апарата складе:

 

DP = 7,16 + 45714,6+ 35,1 = 45756,86 Па.

 

 

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

 

1. Краткая химическая энциклопедия, т.ІІ "Советская Энциклопедия". – М. – 1964. – 746 с.

2. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. – М.: Химия, 1971. – 783 с.

3. Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. – М.: Химия, 1991. – 496 с.

4. Павлов К.Ф., РоманковП.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. – Л.: Химия, 1987. – 576 с.

5. Зайцев И.Д., Асеев Т.Г. Физико-химические свойства бинарных и многокомпонентных неорганических веществ. –М.: Химия, 1988. – 416 с.

6. Иоффе И.А. Проэктирование процессов и аппаратов химической технологии. – Л.: Химия, 1991. – 345 с.

7. ЛащинскийА.А. Конструирование сварных химических аппаратов. Справ очник. – Л.: Машиностроение, 1981. – 381 с.

8. Методичні вказівки до оформлення курсового проекту з курсу “Основні процеси та апарати хімічної технології” для студентів IV – V курсів усіх спеціальностей і форм навчання. – Дніпропетровськ: УДХТУ, 2001. – 28 с.

 

 

РЕФЕРАТ

Рис. 6; таб. 8; арк.

 

Ключові слова: УСТАНОВКА, ВИПАРЮВАННЯ, ОДНОКОРПУСНА ВИПАРНА УСТАНОВКА, РІЗНИЦЯ ТЕМПЕРАТУР, ДЕПРЕСІЯ ТЕМПЕРАТУРИ, ПАР, ТЕХНОЛОГІЧНИЙ РОЗРАХУНОК.

 

В головній частині обговорюються загальні відомості про процес випарювання, фізико-хімічні основи й технологічна схема процесу. Прийнято однокорпусну випарну установку для концентрування розчину хлориду натрію потужністю 2,2 кг/с. Вибрані основні технологічні параметри процесу концентрування розчинів.

 

Прийнята принципова конструкція кожухотрубного теплообмінника - підігрівача. На основі технологічного розрахунку визначено коефіцієнти тепловіддачі в підігрівачу та теплові наванатення. Визначені основні конструкційні розміри теплообмінника.