Конструктивный расчёт выпарной установки

 

По табл. 2 Приложения выбираем выпарной аппарат со следующими характеристиками:

номинальная поверхность теплообмена

диаметр труб

высота труб

диаметр греющей камеры

диаметр сепараторов

диаметр циркуляционной трубы

общая высота аппарата

масса аппарата

 

Количество труб в трубной решётке, шт:

По табл. 5 Приложения находим действительное значение количества труб.

При ромбическом расположении  относительный диаметр трубной решётки

При шаге труб  (табл. 6 Приложения) диаметр трубной решётки будет равен:

Кольцевой зазор между крайними трубками и корпусом:

где наружный диаметр труб.

При ромбическом расположении труб число шестиугольников для размещения труб определяется:

Число труб по диагонали наибольшего шестиугольника составит:

.

Общее число труб в шестиугольниках будет:

Гидравлический расчёт выпарной установки

 

На входе в аппарат скорость раствора для избежания инкрустации должна быть не менее 2,5 м/с.

В выпарных аппаратах жидкость циркулирует в греющей секции, причём циркуляция раствора может быть однократной и многократной. Многократная циркуляция осуществляется как принудительно, так и естественным путём.

Скорость циркулирующего раствора, м/с, находят по формуле:

где  производительность аппарата по выпаренной воде, кг/с;  число труб в трубной решётке;  внутренний диаметр кипятильных труб, м;  плотность пара при температуре кипения раствора, кг/м³.

Для первого корпуса скорость циркуляции раствора будет найдена:

Количество циркулирующего раствора, кг/с:

где сечение потока в аппарате, м²; плотность раствора, кг/м³; площадь теплопередачи, м²;  внутренний диаметр кипятильных труб, м; высота кипятильных труб, м;

Кратность циркуляции раствора в аппарате рассчитывают:

Движущий напор в аппарате:

Принудительная циркуляция в выпарных установках обеспечивается работой насоса. Мощность привода циркуляционного насоса, Вт:

где  к.п.д. насоса,  = 0,7 0,8.

 

Прочностной расчёт элементов выпарного аппарата

Расчёт толщины трубной решётки

 

Толщина трубной решётки (плиты) h:

где  диаметр греющей камеры, м;  расчётное давление в первом корпусе, равное разности , МПа;  допустимое напряжение материала трубной решётки, МН/м²;  коэффициент ослабления трубной плиты отверстиями:

  сумма диаметров отверстий в трубной плите, диаметром , м:

где  шаг разбивки отверстий по табл. 6 Приложения;  наружный диаметр труб, м.

Следовательно

Принимаем толщину трубной решётки 8 мм.

 

Расчёт толщины обечайки

 

Толщина обечайки определяется по уравнению:

где  давление греющего пара 1-го корпуса, МПа;  коэффициент прочности сварного шва, равный ;  допустимое напряжение материала трубной решётки, МН/м²;  поправка на коррозию, принимаемая 2 8 мм в зависимости от скорости коррозии материала обечайки, м.

Принимаем толщину обечайки 6 мм.