Основные условные обозначения

Содержание

 

Введение

Основные условные обозначения

. Определение поверхности теплопередачи выпарных аппаратов

Концентрации упариваемого раствора

Температуры кипения растворов

Полезная разность температур

Определение тепловых нагрузок

Выбор конструкционного материала

Расчет коэффициентов теплопередачи

Распределение полезной разности температур

Уточненный расчёт поверхности теплопередачи

. Определение толщины тепловой изоляции

. Расчёт барометрического конденсатора

Расход охлаждающей воды

Диаметр конденсатора

. Расчёт производительности вакуум-насоса

Список использованной литературы

 

Введение

 

В химической и смежных с ней отраслях жидкие смеси, концентрирование которых осуществляется выпариванием, отличаются большим разнообразием как физических параметров (вязкость, плотность, температура кипения, величина критического теплового потока и др.), так и других характеристик (кристаллизующиеся, пенящиеся, нетермостойкие растворы и др.). Свойства смесей определяют основные требовании к условиям проведения процесса, а также к конструкциям выпарных аппаратов.

Такое разнообразие требований вызывает определенные сложности при правильном выборе схемы выпарной установки, типа аппарата, числа ступеней в многокорпусной выпарной установке. В общем случае такой выбор является задачей оптимального поиска и выполняется технико-экономическим сравнением различных вариантов с использованием ЭВМ.

В трехкорпусной выпарной установке исходный разбавленный раствор из промежуточной емкости центробежным насосом подается теплообменник (где нагревается до температуры, близкой к температуре кипения), а затем - в первый корпус выпарной установки. Предварительный подогрев раствора повышает интенсивность кипения в выпарном аппарате.

Первый корпус подогревается свежим водяным паром. Вторичный пар, образующийся при концентрировании раствора в первом корпусе, направляется в качестве греющего во второй корпус. Сюда же поступает частично сконцентрированный раствор из первого корпуса. Аналогично третий корпус обогревается вторичным паром второго и в нем производится концентрирование раствора. Поступившего из второго корпуса.

Самопроизвольный переток раствора и вторичного пара в следующие корпуса возможен благодаря общему перепаду давлений, возникающему в результате создания вакуума конденсацией вторичного пара последнего корпуса в барометрическом конденсаторе смещения (где заданное давление поддерживается подачей охлаждающей воды и отсосом неконденсирующихся газов вакуум-насосом) смесь охлаждающей воды и конденсата выводится из конденсатора при помощи барометрической трубы с гидрозатвором. Образующийся в третьем корпусе концентрированный раствор центробежным насосом подается в промежуточную емкость упаренного раствора.

Конденсат греющих паров из выпарных аппаратов выводится с помощью конденсатоотводчиков.

Задание на проектирование. Спроектировать трехкорпусную выпарную установку для концентрирования G _н = 8.611 кг/с водного раствора KOH от начальной концентрации х_н = 8 % до конечной х_к = 40% при следующих условиях:

1) обогрев производится насыщенным водяным паром давлением P _г1 = 0,65 МПа;

2) давление в барометрическом конденсаторе Р_бк = 0,015 МПа;

)   взаимное направление пара и раствора - прямоток;

)   раствор поступает в первый корпус при температуре t=20 ^оС.

 

Расход охлаждающей воды

 

Расход охлаждающей воды G_в определяют из теплового баланса конденсатора:

 

 (15)

 

где I_б.к - энтальпия паров в барометрическом конденсаторе, Дж/кг; t_н - начальная температура охлаждающей воды, °С; t_к - конечная температура смеси воды и конденсатора, °С.

Разность температур между паром и жидкостью на выходе из конденсатора должна быть 3 - 5 град. Поэтому конечную температуру воды t_к на выходе из конденсатора примем за 3 град ниже температуры конденсации паров:

 

Тогда

Диаметр конденсатора

 

Диаметр барометрического конденсатора d_б.к определяют из уравнения расхода:

 

 (16)

 

где с - плотность паров, кг/м ³; х - скорость паров, м/с.

При остаточном давлении в конденсаторе порядка 10⁴ Па скорость паров х = 15 - 25 м/с. Тогда

По нормалями [2] выбираем барометрический конденсатор диаметром d_б.к = 1200 мм.

Список использованной литературы

 

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

. Справочник химика. М-Л.: Химия, Том 3,1962,1006 с.

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

. Викторов М.М. Методы вычисления физико-химических величин и прикладные расчеты. Л.:Химия.1977.360 с.

. Чернышов А.К., Поплавский К.Л., Заичко Н.Д. Сборник номограмм дляч химико технологических расчетов. Л.:Химия,1974,200 с.

Содержание

 

Введение

Основные условные обозначения

. Определение поверхности теплопередачи выпарных аппаратов

Концентрации упариваемого раствора

Температуры кипения растворов

Полезная разность температур

Определение тепловых нагрузок

Выбор конструкционного материала

Расчет коэффициентов теплопередачи

Распределение полезной разности температур

Уточненный расчёт поверхности теплопередачи

. Определение толщины тепловой изоляции

. Расчёт барометрического конденсатора

Расход охлаждающей воды

Диаметр конденсатора

. Расчёт производительности вакуум-насоса

Список использованной литературы

 

Введение

 

В химической и смежных с ней отраслях жидкие смеси, концентрирование которых осуществляется выпариванием, отличаются большим разнообразием как физических параметров (вязкость, плотность, температура кипения, величина критического теплового потока и др.), так и других характеристик (кристаллизующиеся, пенящиеся, нетермостойкие растворы и др.). Свойства смесей определяют основные требовании к условиям проведения процесса, а также к конструкциям выпарных аппаратов.

Такое разнообразие требований вызывает определенные сложности при правильном выборе схемы выпарной установки, типа аппарата, числа ступеней в многокорпусной выпарной установке. В общем случае такой выбор является задачей оптимального поиска и выполняется технико-экономическим сравнением различных вариантов с использованием ЭВМ.

В трехкорпусной выпарной установке исходный разбавленный раствор из промежуточной емкости центробежным насосом подается теплообменник (где нагревается до температуры, близкой к температуре кипения), а затем - в первый корпус выпарной установки. Предварительный подогрев раствора повышает интенсивность кипения в выпарном аппарате.

Первый корпус подогревается свежим водяным паром. Вторичный пар, образующийся при концентрировании раствора в первом корпусе, направляется в качестве греющего во второй корпус. Сюда же поступает частично сконцентрированный раствор из первого корпуса. Аналогично третий корпус обогревается вторичным паром второго и в нем производится концентрирование раствора. Поступившего из второго корпуса.

Самопроизвольный переток раствора и вторичного пара в следующие корпуса возможен благодаря общему перепаду давлений, возникающему в результате создания вакуума конденсацией вторичного пара последнего корпуса в барометрическом конденсаторе смещения (где заданное давление поддерживается подачей охлаждающей воды и отсосом неконденсирующихся газов вакуум-насосом) смесь охлаждающей воды и конденсата выводится из конденсатора при помощи барометрической трубы с гидрозатвором. Образующийся в третьем корпусе концентрированный раствор центробежным насосом подается в промежуточную емкость упаренного раствора.

Конденсат греющих паров из выпарных аппаратов выводится с помощью конденсатоотводчиков.

Задание на проектирование. Спроектировать трехкорпусную выпарную установку для концентрирования G _н = 8.611 кг/с водного раствора KOH от начальной концентрации х_н = 8 % до конечной х_к = 40% при следующих условиях:

1) обогрев производится насыщенным водяным паром давлением P _г1 = 0,65 МПа;

2) давление в барометрическом конденсаторе Р_бк = 0,015 МПа;

)   взаимное направление пара и раствора - прямоток;

)   раствор поступает в первый корпус при температуре t=20 ^оС.

 

Основные условные обозначения

с - теплоемкость, Дж/(кг· К);

d - диаметр, м;

D - расход греющего пара, кг/с;

F - поверхность теплопередачи, м²;

G - расход, кг/с;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

Н - высота, м;

i, I - энтальпия жидкости и пара кДж/кг;

К - коэффициент теплопередачи, Вт/(м²· К);

Р - давление, МПа;

Q - тепловая нагрузка, кВт;

q - удельная тепловая нагрузка, Вт/м²;

r - теплота парообразования, кДж/кг;

t, Т - температура, град.;

w, W - производительность по испаряемой воде, кг/с;

х - концентрация, % (масс.);

б - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²· К);

л - теплопроводность, Вт/(м· К);

м - вязкость, Па· с;

с - плотность, кг/м³;

у - поверхностное натяжение, Н/м;

Re - критерий Рейнольдса;

Nu - критерий Нуссельта;

Pr - критерий Прандтля.

Индексы:

1, 2, 3 - первый, второй, третий корпус выпарной установки;

в - вода;

вп - вторичный пар;

г - греющий пар;

ж - жидкая фаза;

к - конечный параметр;

н - начальный параметр;

ср - среднее значение;

ст - стенка.