Діаметр барометричного конденсатора.

Діаметр барометричного конденсатора визначаємо із рівняння витрати, (3.43) [3]:

(3.43)

де ρ – густина парів, кг/м³; υ – швидкість парів, м/с. Швидкість пари в конденсаторі приймаємо 20 м/с. Тоді:

 

По ГОСТ 26716-73 (додаток 3.6 [3]) вибираємо конденсатор діаметром 600мм. У відповідності з прийнятим діаметром вибираємо основні розміри барометричного конденсатора.

 

Розрахунок висоти барометричної труби.

Висота барометричної труби визначається за залежністю(3.45)[3]:

(3.45)

де В – вакуум в барометричному конденсаторі, Па; Σξ - сума коефіцієнтів місцевих опорів на вході в трубу і на виході з неї; λ- коефіцієнт тертя в барометричній трубі, який залежить від режиму руху рідини; 0.5 – запас висоти труби на можливі зміни тиску.

У відповідності з ГОСТ 26717-73 внутрішній діаметр барометричної труби d_б.т.=150 мм. Швидкість води у барометричній трубі визначається з рівняння витрати, (3.44) [3]:

υ_в= =0,67 м/с.

де ρ_в=987,5 кг/м³ - густина води при t=50,7⁰С

Вакуум в барометричному конденсаторі: В=Р_атм –Р_бк

В=р_атм-р_б.к=1,013·10⁵-0,2 ·10⁵=0,813·10⁵Па.

Коефіцієнти місцевих опорів на вході в трубу ξ _вх=0.5, на виході із труби ξ _вих =1.0. Коефіцієнт тертя λ залежить від режиму руху рідини, який визначається величиною критерію Рейнольдса.

Визначимо режим руху води у барометричній трубі:

Re=0,67·0,15·985/(0.549·10^-3)=180314,2

λ=0,316/Re^0,4=0,316/180314,2^0,4=0,0025. Таким чином,

H_б.т.= =8,48 м

Розрахунок продуктивності вакуум-насосу.

Підбір вакуум-насосу проводять на основі продуктивності повітря (газу) G_газу, яке необхідно видаляти з барометричного конденсатора згідно (3.48) [3]:

G_газу = 2.5·10^-5 (W_i + G_в) + 0.01w_i,

де 2.5·10^-5 – кількість газу, яка виділяється з 1 кг випареної води; 0.01 – кількість газу, що підсмоктується в конденсатор через нещільності, на 1 кг парів.

Тоді, кількість повітря, яке відсмоктується із конденсатора:

G_пов=2,5·10^-5(0,6+11,17)+0.01·0,6=0.0063кг/с.

Температуру повітря розраховуємо по рівнянню (3.50) [3]:

t_пов=t_п+4+0,1(t_к+t_п)

де t_п – початкова температура охолоджуючої води, °С; t_к – кінцева температура суміші води і конденсату, °С.

Температура повітря:

t_пов=20+4+0.1·(50.7+20)=31,07 ⁰С.

Парціальний тиск сухого повітря в барометричному конденсаторі, (3.51)[3]:

Р_пов=Р_бк-Р_п

Р_пов =0,2·10⁵-0,042·10⁴=0,158·10⁵Па,

де р_п=0,042∙10⁵ Па - тиск сухої насиченої пари при t_пов.=31,07 °С.

 

Обємна продуктивність вакуум-насоса, (3.49)[3]:

V_газу= R(273+t_газу) G_газу/(М_газуР_газу)

де R – універсальна газова стала, Дж/(кмоль·К); М_газу – молекулярна маса газу (повітря), кг/кмоль; t_газу – температура газу (повітря), °С; Р_газу – парціальний тиск сухого газу (повітря) в барометричному конденсаторі, Па.

 

V_пов= =0,35м³/с (2,1м³/хв.)

Знаючи об’ємну продуктивність V_пов і тиск в барометричному конденсаторі р_бк, по додатку 3.7[3] вибираємо вакуум-насосу типу ВВН-3, який задовольняє розраховані параметри.

 

Заходи для охорони довкілля

Для підігріву розчину, що надходить у перший корпус, до температури, близької до температури кипіння, необхідно встановлювати перед корпусом підігрівники, що обігріваються конденсатом або соковою парою.

Комунікації підігрівників повинні мати запірні пристрої для відключення й обвідні лінії, а також лінії для повернення підігрітого розчину в проміжний бак (для циркуляції розчину через підігрівники) у періоди, коли перший корпус не може безупинно приймати підігрітий розчин.

Для контролю за якістю конденсату на лейкомах повинні бути змонтовані пробоотборники.

Залежно від якості конденсату (по хімічному складі й наявності домішок) він повинен збиратися від всіх випарних апаратів разом або роздільно.

Для забезпечення спостережень за рівнем розчину у випарних апаратах повинні передбачатися оглядові стекла.

Випарні установки повинні бути оснащені наступними контрольно-вимірювальними й регулюючими приладами:

автоматичними регуляторами тиску пари, що надходить у перший корпус; манометром, що реєструє, на лінії подачі пари в цех;

манометрами на камері, що гріє, і в паровому просторі першого корпуса; манометрами, вакуумметрами на камерах, що гріють, і в паровому просторі наступних корпусів;

автоматичними регуляторами рівня розчину; що вказують і сигналізують вакуумметрами на трубопроводах, що йдуть від барометричних або поверхневих конденсаторів;

приладами для виміру температури на всіх випарних апаратах, підігрівниках і барометричному або поверхневому конденсаторі; витратомірами для обліку витрати води, що надходить у цех; витратоміром для обліку розчину, що надходить на випарку; концентратомерами після кожного випарного апарата.

Для забезпечення нормального режиму роботи випарної установки необхідно:

стежити за подачею пари, що гріє, у перший корпус і не допускати падіння або підвищення тиску його в значних межах (припустимі коливання в межах 0,01 Мпа (0,1 кгс/див2);

підтримувати передбачене режимною картою розподіл температур і тисків по корпусах випарної установки;

стежити за безперервністю відводу конденсату з камер, що гріють, випарних апаратів, а також систематично перевіряти якість конденсату;

забезпечувати систематичне харчування випарних апаратів розчином, підігрітим до температури, близької до температури кипіння;

стежити за перепуском розчину з корпуса в корпус систематично виводити з останнього корпуса готовий продукт,

підтримуючи встановлений рівень розчину в апаратах і не допускаючи оголення камер, що гріють;

забезпечувати мінімальні втрати розчину, концентратів і теплоносіїв;

підтримувати розрідження у випарних апаратах, що працюють під розрідженням, на рівні, передбаченому режимною картою, у випадках падіння вакууму негайно виявляти причини й усувати їх строго дотримувати передбаченого графіка й порядок промивання випарних апаратів, а при необхідності робити позачергові промивання випарних апаратів і їхнє очищення;

забезпечувати безперервну й справну роботу автоматичних, регулюючих приладів, арматур, а також допоміжні устаткування випарної установки.

Схема трубопроводів випарної установки повинна виключати можливість змішання потоків первинної й вторинної пари, а також потоків їхнього конденсату.

Висновок

У даній курсовій роботі була розрахована двохкорпусна прямотечій на вакуум-випарна установка з природною циркуляцією, співвісною граючою камерою і солевідділенням для випарювання 1,6 кг/с розчину сульфату калію від 5 до 15 %.

У розрахунковій записці зроблений розрахунок площі теплообміну, що є головним показником. У результаті був обраний випарний апарат за ГОСТ 11987-81 з наступними параметрами:

Поверхня теплообміну, м² F = 40

Довжина труб l = 4000

Діаметр камери, що гріє (не менше) D = 600

Діаметр сепаратора, мм(не менше) D₁ = 1200

Діаметр циркуляційної камери, мм(не менше) D₂ = 400

Висота апарата, м(не більше) H = 15500

Маса апарата, кг(не менше) m = 3000

В результаті конструктивного розрахунку ми визначили: висоту парового простору Н=2,94м, число труб гріючої камери n=84 штук, внутрішній діаметр обичайки D_k = 0,8 м та визначили діаметри штуцерів.

Підібрали барометричний конденсатор з діаметром 600 мм, та насос типу ВВН-3.