Исследование вакуум- выпарной установки.



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Исследование вакуум- выпарной установки.



1. Цель работы.

1.1 Изучить устройство и принцип действия однокорпусной вакуум- выпарной установки.

1.2  Определение основных параметров процесса.

2. Основы теории [1, с. 138], [2, с. 66...72], [3, с. 72...76].

3. Описание установки (см. рис. 1).

 

 


Рис. 1. Схема лабораторной установки.

1. Водоподогреватель.

2. Паровая рубашка.

3. Вакуум- выпарный аппарат.

4. Каплеловушка.

5. Конденсатор.

6. Сборник- мерник конденсата.

7. Вакуум- насос.

8. Вакуум- метр.

9. Конденсатоотводчик.

---- продукт.

– 1.1х — вода холодная.

– 1.1т — вода теплая.

– 1.1г — вода горячая

– 2в — пар вторичный.

– 3.1 — газы неконденсирующиеся.

– 9.2 — раствор исходный.

– 2.1 — пар до 0,2 МПа.

4. Методика проведения.

После ознакомления с установкой составляем искиз и производим необходимые замеры.

5. Обработка данных. Материальные расчеты.

5.1  Полезный объем аппарата

                          Vш         πD²      πD³

         Vп = Vц + —— = —— Нц + —— =...м³

                            2     4          12  

где D — внутренний диаметр выпарного аппарата, D=...м,

Нцр — высота р-ра в цилиндрической части аппарата до уровня раствора (см. рис. 1), Нц =...м.

5.2  Масса первоначального раствора

        Gн= Vпρн=...кг,

где ρн — плотность исходного раствора,

                        267

          ρн = ————— *10³ =...кг/м³,

                  267 — nсух н

nсух н — содержание сухих веществ в исходном растворе, nсух н = 5...15 мас%.

5.3  Масса сгущенного раствора, выгружаемого из аппарата.

         Gк= Vпρк=...кг,

где ρк — плотность сгущенного раствора,

                        267

          ρк = ————— *10³ =...кг/м³,

                  267 — nсух к

      nсух н — содержание сухих веществ, nсух н = 24 мас%.

5.4  Масса раствора заполняемая выпарной аппарат за цикл выпаривания — 1 и 2 периоды

         nсух к

G = Gк ————— =...кг.

                  nсух н

5.5 Масса доливаемого раствора за второй период выпаривания

           Gq = G — Gн =...кг.

5.6 Масса вторичного пара, т.е.количество выпаренной воды

            Dв = W = G — Gк=...кг.

Тепловые расчеты.

Ведем на 2 периода работы установки:

1. Нагревание исходного раствора до t рк, °C,

2. Выпаривание воды из раствора W кг/цикл.

 

5.7 Расход тепла в первый период — период нагревания раствора до кипения, t рк .

а) Расход тепла на нагрев первоначального наливаемого раствора до кипения

Q'1 = Gн Сн( t рк - t рн)=...Дж,

где Сн — теплоемкость первоначального раствора,

  Сн = (4187 — 28 nсух н)/ 10³=...кДж/(кгК).

  nсух н — содержание сухих веществ в исходном растворе,

  nсух н =...мас%,

   t рн — температура исходного раствора, t рн =...°C,

   t рк — конечная температура, t рк = tкип +Δф-х,

  tкип — температура кипения растворителя — воды, при  ρо= ρатм — ρвак =...атм,

   tкип =...°C по табл.1 [2, с. 126],

   ρатм — атмосферное давление, ρатм = 1 атм,

   ρвак — вакуум в установке, ρвак = -0,95,

    Δф-х — физико-химическая депрессия,

       Δф-х = 0,38 е (0,05+0,045*nсух н )=...°C,

   е — основание натурального логарифма, е= 2,7.

б) Расход тепла на нагрев выпарного аппарата

   Q'2 = Ga *Са( t ак - t ан)=...Дж,

где Ga — масса аппарата, Ga = (πDнН'ц+πDн²) δρа =...кг.,

 Dн — диаметр аппарата наружный, Dн=...м,

  Н'ц — высота цилиндрической части аппарата, Н'ц=...м,

  δ — толщина стенки, δ=...м,

  ρ — плотность материала, ρ= 7800 кг/м³,

  а — дополнительный коэффициент, а= 1,2 (учитывающий фасонные части),

Са — теплоемкость материала, Са= 0,48 кДж/(кгК),

  t ак и t ан — соответственно температуры аппарата конечная и начальная, t ак= t рк =...°C, t ан= t рн =...°C

в) Общий расход тепла на первый период работы аппарата

Q'общ=Q'1+Q'2, кДж.

5.8 Расход тепла во второй период — период выпаривания воды из раствора при его кипении.

а) Расход тепла на нагрев доливаемой массы раствора

Q1н = Gq Cн (t рк - t рн).

б) расход тепла на испарение воды из раствора

Q"W = W*ι=...кДж,

где ι — удельная теплота парообразования, ч= ...кДж при     ρо =...ат(кПа) по табл. 1 [2, с. 126].

в) расход тепла на компенсацию потерь в окружающую среду

      (Q"1 + Q"W

 Qпот= —————=...кДж

           100

где х — коэффициент, учитывающий потери тепла в окружающую среду 2...5 %, х=1,02...1,05.

г) Общий расход тепла за второй период

Q"общ = Q"1 + Q"W+ Qпот=...кДж.

5.9 Продолжительность первого периода

    Q'общ

τ1 = ———

  к1ΔtсрF

где к1 — коэффициент теплопередачи, к1 = 6...8 кВт/(м²к),

    F — поверхность теплопередачи, F= πD²,

Δtср — средняя разность температур.

     Δtб

При ——>2, то Δtср определяется как среднее

     Δtм                                              Δtб -   Δtм

логарифмическое Δtср = ————— ,°C

                                                 Δtб

                                      2,3lq(——)

                                                 Δtм

              Δtб

При ——<2, то Δtср определяется как среднее

            Δtм                                               Δtб +   Δtм

арифметическое Δtср = ————— ,°C

                                             2

где Δtб = tп — tпр,

Δtм = tп — tкр

 


Рис. 2. К определению  Δtср.

5.10 Продолжительность второго периода

                       Q"общ

                         τ2 = ————

                      К2 Δt F

где К2 — коэффициент теплоотдачи, К2= 5...6 кВт/(м²К),

  Δt — разность температур, Δt= tп — tкип (см. рис. 3).

 

 


Рис. 3. К определению Δt.

5.11 Полное время работы выпарки

        τ = τ12.

5.12 Расход пара за цикл

        Q'общ+Q"общ

   D= —————

            iп — iкон

где iп — энтальпия пара, по табл. 1 [2, с. 126], при              ρп = (1...5)10Па,

  iкон — энтальпия конденсата, iкон= Скон — tкон, кДж/кг,

Скон - теплоемкость конденсата, кДж/(кгК),

  tкон — температура конденсата, tкон= tп — (2...3).

а) Секундный расход пара

                               D

                   Dс = ——— ,кг/с,

                                τ

б) Напряженность выпарного аппарата

                                W

                     U = ——— , кг/(м²с),

                               F τ

в) Расход охлаждающей воды в конденсаторе

                        W ι х

         Wо = ————— , кг,

                   сW (t - t)

где ι — удельная теплота парообразования при ρ=...ат,

ι =...кДж, по табл. 1 [2, 126],

х — потери тепла в окружающую среду стенками конденсатора от 3...5 % х= 0,95...0,97,

сW- теплоемкость охлаждающей воды при

                       t + t

           tсрW = ————— , °C,

                             2

сW =...кДж/(кгК), по табл. 2 [3, с. 141],

tWн — начальная температура охлаждающей воды,

t = 8...25 °C,

tWк — конечная температура охлаждающей воды,

t= tкип — (3...6) °C.

5.13 Предельное объемное напряжение сепарационного пространства для получения сухого пара.

                   WсV

        Qп = ————, кг/(м³с),

                   Vсеп

где Wс- секундное колличество выпариваемой воды

                     W

           Wс = ——, кг/с,

                      τ2

       V - удельный объем вторичного пара при ρо =...ат,

  V =...м³/кг по табл. 1 [2, с. 126],

Vсеп — объем сепарационного пространства, Vсеп=Vн,м³.

6. Вопросы для самопроверки.

6.1   Из каких элементов состоит выпарная установка и ее расчет?

6.2   Условия для работы выпарной установки.

6.3   Как производится циркуляция в установке?

6.4   На что затрачивается энергия греющего пара?

6.5   Какие основные факторы влияют на интенсивность кипячения в вакуум- выпарной установке?

6.6    Как влияет высота заполнения кипятильных труб на интенсивность процесса?

6.7    С какой целью отводят из греющей камеры неконденсирующиеся газы и конденсат?

6.8    Выпаривание и испарение, их характеристика.

6.9    Сравнительная характеристика выпаривания при ρат, ρизг, ρвак и в одно и многокорпусных в/ установках.

6.10 Оптимальное число корпусов, его определение.

6.11 Особенности выпаривания с тепловым насосом.

6.12 Полная, полезная разность температур и температурные потери, их характеристика.

6.13 Виды, устройство и действия выпарных аппаратов.

6.14 Конструктивный расчет выпарных аппаратов.

6.15 Конденсация, способы, применяемые аппараты, их устройство, действие, расчет.

6.16 Регулируемые параметры выпаривания и конденсации.

7. Вывод. Анализ.

8. Инструктаж по технике безопасности на рабочем месте.

8.1   Проверить готовность установки к исследованию (наличие ограждения привода вакуум- насоса подогревателя, пусковых приборов пульта управления, заземления).

8.2    Не касаться токоведущих частей — привода, вакуум- насоса.

8.3   Не допускать температуру воды в подогреватель свыше 60°C. В случае выше при утечке можно получить ожог.

8.4    В случае нарушения режима работы установки тлт поражения током немедленно обесточить с помощью общего щита.

 



Последнее изменение этой страницы: 2021-04-05; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.236.23.193 (0.042 с.)