Технологическая Схема выпарной установки

 

Выпарная установка непрерывного действия может быть представлена в виде сочетания трех технологических блоков: 1 – теплообменник для подогрева исходного раствора, 2 – два (три) корпуса для концентрирования (упаривания) раствора и 3 – блок создания и поддержания вакуума.

Полная схема прямоточной многокорпусной выпарной установки представлена в [5,6].

Первый блок предназначен для нагревания исходного раствора до температуры, близкой к температуре насыщения при рабочем давлении в первом корпусе.

В качестве теплоносителей обычно используют водяной пар, его конденсат или экстра-пар из первого корпуса выпарной установки. Однако, в последнем случае нагрев исходного раствора возможен лишь до температуры ниже кипения раствора при том же давлении.

Второй блок составляет собственно двух- или трехкорпусную выпарную установку. При разработке схемы этого блока следует стремиться к возможно большей энергетической эффективности установки за счет снижения расхода теплоты путем использования экстра-пара, рекуперации теплоты конденсата и т.п.

Третий блок создания и поддержания вакуума служит для обеспечения рабочего (как правило, заданного) давления в последнем по ходу раствора корпусе установки. Вакуум создают конденсацией вторичного пара, уходящего из последнего корпуса в конденсаторе (чаще всего – в барометрическом конденсаторе смешения). Поддержание вакуума осуществляют с помощью вакуум-насоса, отсасывающего из конденсатора неконденсирующиеся газы (прежде всего, воздух).

Разработка технологической схемы установки включает укомплектование ее вспомогательным оборудованием: емкостями исходного и упаренного растворов, перекачивающими насосами, конденсатоотводчиками, запорно-регулирующей арматурой и т.п. В большинстве случаев используют (циклично работающие) два вакуум-сборника для упаренного раствора. В один из них, находящийся под вакуумом, принимают раствор из корпуса, а из другого в это время при атмосферном давлении раствор насосом перекачивают на склад. Заполненный упаренным раствором вакуум-сборник соединяется с атмосферой (для облегчения откачки насосом); а для заполнения другого вакуум-сборника его соединяют с вакуумной линией. В последующем цикл работы каждого из вакуум-сборников повторяется. Такая схема отвода раствора, обеспечивая непрерывность работы установки, позволяет избежать кавитации в перекачивающем насосе и уменьшить потребляемую насосом мощность.

На этом этапе выполнения курсового проекта работа над технологической схемой выпарной установки завершается вычерчиванием ее на миллиметровой бумаге с условными обозначениями материальных и тепловых потоков, которые по мере расчета следует дополнять их численными значениями.

 

 

3. РАСЧЕТ [1] ПОДОГРЕВАТЕЛЯ ИСХОДНОГО РАСТВОРА

Расчет этого теплообменника заключается в определении тепловой нагрузки Q, расхода греющего пара D_под, необходимой поверхности теплообменника F и подбора теплообменника по каталогам.

РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ

Тепловая нагрузка, то есть необходимый тепловой поток Q для нагрева S₀   исходного раствора от начальной температуры t_н (как правило, это 20⁰C при хранении исходного раствора в помещении) до температуры t₀, при которой исходный раствор подается в первый корпус выпарной установки:

, кВт                                                                              (1)

где c₀ – теплоемкость исходного раствора при средней его температуре в теплообменнике:  °С. Значения теплоемкости растворов некоторых солей при различных концентрациях приведены в Приложении 1 данного пособия.