Расчет и подбор двухкорпусной выпарной установки непрерывного действия для выпаривания нитрата калия

Расчет и подбор двухкорпусной выпарной установки непрерывного действия для выпаривания нитрата калия

15

Дгр = Q/r = 7672 / 2253 = 3,405 (кг/с)

С = 0,943 (вертикальный теплообменник); Ao = 13·103.

Для выбора высоты теплообменника надо оценить Fор, а для этого нужно задаться К (К < ?меньш).

Кор = 1000 Вт/м2; , в каталоге - 497 м2.

H = 1400 мм

в) dn·s = 38х2 [6, стр. 415]

г)

д) Расчет параметра В

Уточнение подбора по каталогу, при условии, что Fкатал > Fрасч; Hкатал < 1,4 м

Выбираем одноходовой теплообменник типа ТН или ТЛ: F = 239 м2, H = 1,2 м, ???????-3 м.

При концентрации a1 = 17,3%, ta1 ? 101,4 ?С;

?1 = ta1 - tст = 101,6 -100,0 = 1,4 ?C

Во втором корпусе ???считаем по правилу Бабо.

Абсолютное давление PII = Pатм - Pвак = 1,033 - 0,842 = 0,191 атм = 0,188 бар

(Ps)ст берется из таблицы насыщенных паров для температуры кипения раствора при a2 = 55% (tкип = 107 ?С). (Ps)ст = 1,294 бар. [3, таблица 1].

; (бар)

По давлению 0,240 бар ищем температуру кипения раствора во втором корпусе: tкип = 64,08 ?C. Определяем ??при давлении 0,188 бар: ??? 58,7 ?C [3, таблица 2].

Поправка Стабникова не вводится, т.к. растворение соли KNO3 является эндотермическим [4, таблица XXXVII].

?II = t кип - ?II = 64,0 - 58,7 = 5,3 ?C.

По Pгр = 4,5 ата ? 4,4 бар находим по таблице насыщенных паров [3, таблица 2] находим T1 = 147,1 ?C.

?Г(1-2) примерно от 1 до 3 ?C. Принимаем ?Г(1-2) = 1,7 ?C.

(?С)

Распределяем произвольно по корпусам:

?1 = 40 ?C;

?2 = 40 ?C.

t - температура кипения раствора. t = T - ?

? - температура вторичного пара ? = t - ?

P - давление внутри корпуса (по таблице свойств воды и пара на линии насыщения при t)

по таблице сухого насыщенного пара ;-\

Теплоемкость исходного раствора Co = 3,94 кДж/кгград [1]

Теплоемкость конденсата Cк = 4,23 кДж/кгград [5]

Теплоемкость растворителя Cр = 4,20 кДж/кгград [5]

= 1,384 [кг/с]

Подготовка к расчету поверхности теплообмена

А - множитель в выражени для коэффициента теплоотдачи от конденсирующегося пара к поверхности нагрева;

B - множитель в выражении для коэффициента теплоотдачи от поверхности нагрева к кипящему раствору.

С = 0,943 [5, стр. 149]

A0I = 13,0103, A0II = 12,2103 [5, стр 138]

По справочнику находим для F = 82 м2 высоту выпарного аппарата H = 3,5 м. [6, стр. 416].

Для выпарного аппарата выбираем материал Х-28 хлористая сталь,

??? 4,25 ккал/(м·град·ч) ? 4,94 Вт/мК. ? = 2 мм = 0,002 м

?ст1 = ?ст2, ?ст1 = ?ст2.

Определение поверхности теплообмена F

Используя в программе Microsoft ® Excel 97 функцию поиска определенного результата для ячейки с помощью подбора значения другой ячейки, находим F для  = 80 ?С.

Fрасч = 48,74 м2;

?1 = 54,747 ?C

?2 = 25,254 ?C

?1+?2 = 54,747 + 25,254 = 80,000 ?C

невязка отсутсвует.

P1 - по ? (по таблице насыщенных паров)

P11 гр - по T из таблицы

t - температура кипения раствора. t = T - ?????????????

? - температура вторичного пара ? = t - ?

P - давление внутри корпуса (по таблице свойств воды и пара на линии насыщения при t)

по таблице сухого насыщенного пара ;-\1,1,1267 1,1668

а)

= 1,376 [кг/с]

б)

Расхождение менше 5% ? найденные значения тепловых нагрузок Q1 = 3462 кВт, Q2 = 1260 кВт, потоков W1 = 1,384 кг/с, W2 = 1,346 кг/с, Q1 = 3462 кВт, Q2 = 1260 кВт., поверхности F = 50 м2 и параметров процесса (см. табл.) принимаем как окончательные.

Температура конденсации ?конд = ?II - ?Г = 58,7 - 1,7 = 57,0 (?C).

По ?конд определяем давление в конденсаторе Pконд = 0,173 бар. [3, табл. 1].

GГ = [0,025·(Gв + W2) + 10·W2]10-3 = [0,025(22,51 + 1,346) + 101,346]10-3 = 14,0610-3 кг/с

Pп = 0,0367 бар. [3, табл. 1].

PГ = Pконд - Pп = 0,173 - 0,0367 = 0,136 бар.

Примем скорость движения жидкости по трубе: W`б.т = 0,6 м/с.

?в из таблицы при t''.

Смотрим по сортаменту труб dб.тр. = 240 мм.

(l = 10 м по ГОСТу)

Бурович Б.М., Горелов А.Я., Межерецкий С.М. Справочник теплофизических свойств растворов. Ташкент, 1987.

Гельперин И.И, Солопенков К.Н. Прямоточная многокорпусная выпарная установка с равными поверхностями нагрева. Москва, 1975.

Ривкин С.Л., Александров А.А. Теплофизические свойства воды и водяного пара. Москва, «Энергия», 1980.

Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Издательство «Химия», 1981.

Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. Москва, «Энергия», 1973.

Лащинский А.А, Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. Москва, 1980.

Айнштейн В.Г., Захаров М.К., Носов Г.А. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии (книга 1). Издательство «Химия», 1999.

Содержание

• Условие задачи 1
• Схема двухкорпусной выпарной установки 1
• Расчет подогревателя 2
• Исходные данные: 2
• а) Справочные данные 2
• б) Пересчет единиц 2
• 1. Количество передаваемого тепла от конденсатора к воде 2
• 2. Расход греющего пара 2
• 3. Подготовка к расчету коэффициента теплопередачи 2
• 4. Расчет коэффициента теплопередачи 3
• 5. Расчет поверхности теплообмена 3
• Расчет двухкорпусной выпарной установки 3
• Исходные данные: 3
• а) Справочные данные из [1] и [2] 3
• б) Пересчет единиц 3
• 1. Расчет количества выпаренной воды и распределение ее по корпусам. Расчет концентрации a1 4
• 2. Расчет температурных депрессий и температур кипения 4
• 3. Суммарная полезная разность температур 4
• 4. Таблица первого приближения 5
• 5. Уточнение значений Wi (W1, W2) 5
• 6. Подготовка к расчету поверхности теплообмена 6
• а) Расчет AI и AII. 6
• б) Расчет BоI и BоII. 6
• 7. Расчет комплексов для расчетного уравнения 6
• 8. Определение поверхности теплообмена F 7
• 9. Уточнение ?1 и ?2 7
• 10. Уточненный конечный вариант таблицы 7
• 11. Новая проверка Wi и Qi 7
• 12. Сопоставление значений QI и QII и Q'I и Q'II 8
• 13. Расход греющего пара в первом корпусе 8
• Расчет барометрического конденсатора 8
• 1. Расход воды на конденсацию 8
• 2. Расчет потока газа, который образуется в конденсаторе 8
• а) Расчет расхода парогазовой смеси 8
• б) Расчет температуры парогазовой смеси 8
• в) Парциальное давление газа 8
• г) Объемный поток отсасываемого газа (по ур-ю Менделеева-Клапейрона) 8
• 3. Расчет барометрической трубки 9
• а) Расчет диаметра барометрической трубки по уравнению Бернулли 9
• б) Высота барометрической трубы (по уравнению Бернулли) 9
• Список литературы 9
• Содержание 10