Трехкорпусная выпарная установка для упаривания водных растворов NaNOз (стр. 5 из 5)
Расхождение между тепловыми нагрузками
не превышает 3%, расчёт коэффициентов на этом заканчиваем.Коэффициент теплопередачи в первом корпусе:
В других корпусах:
3.1.9 Распределение полезной разности температур по корпусам
Полезные разности температур в корпусах находим при условии равенства поверхностей нагрева корпусов по уравнению:
Таблица 8 - Различия между полезными разностями температур.
| Полезные разности температур | 1 корпус | 2 корпус | 3 корпус |
| В первом приближении, ºС | 28,67 | 30,05 | 34,75 |
| Во втором приближении, ºС | 29,37 | 28,93 | 35,9 |
| Расхождение, % | 2,4 | 3,87 | 3,3 |
Поверхность теплопередачи выпарных аппаратов рассчитываем по уравнению:
3.2 Выбор основного аппарата
По ГОСТ 11987-81 [8. стр 183 приложение 4.2] выбираем выпарной аппарат со следующими характеристиками:
Номинальная поверхность теплообмена Fн м2 125
Диаметр труб d мм 38х2
Высота труб Н мм 4000
Диаметр греющей камеры dк мм 1000
Диаметр сепаратора dс мм 2200
Диаметр циркуляционной трубы dц мм 700
Общая высота аппарата На мм 13500
Масса аппарата m кг 11500
4 Расчёт и выбор вспомогательного оборудования
4.1 Расчёт изоляции
Толщину тепловой изоляции для первого корпуса определяем по уравнениям:
(15)где: αв — коэффициент теплопередачи от внешней поверхности изоляции в окружающую среду, Вт/м·К.
tст2 — температура изоляции со стороны окружающей среды, ºС;
tст1 — температура изоляции со стороны аппарата, ºС;
tв — температура окружающей среды (воздуха), ºС;
λиз — Коэффициент теплопроводности изоляционного материала, Вт/м·К.
В качестве материала для тепловой изоляции выбираем совелит, имеющий коэффициент теплопроводности λиз = 0,098 Вт/м·К.
Тогда толщина тепловой изоляции:
Принимаем толщину изоляции 0,055м и для других корпусов.
4.2 Расчёт барометрического конденсатора
Расход охлаждающей воды определяем по формуле:
, (16)где Iбк — энтальпия паров, поступающих в барометрический конденсатор, Дж/кг;
Wк— расход вторичных паров, поступающих из последнего корпуса, кг/с;
tн — начальная температура воды, ºС;
tк — конечная температура воды, ºС;
Св — теплоёмкость воды, Дж/кгК.
Диаметр барометрического конденсатора рассчитываем по формуле:
, (17)где ρп — плотность паров, кг/м3;
ν — скорость паров, принимаем ν = 15 м/с.
По нормалям [9. стр101, приложение 5] подбираем барометрический конденсатор с сегментными полками внутренним диаметром Дбк =1200 мм, и внутренним диаметром барометрической трубы dбт = 250 мм.
Скорость воды в барометрической трубе определяем из соотношения:
Высоту барометрической трубы определяем по уравнению:
, (18)где В — вакуум в барометрическом конденсаторе ;
Σξ — сумма коэффициентов местных сопротивлений;
λ — Коэффициент трения в барометрической трубе;
νв — скорость воды, м/с;
dбт — диаметр барометрической трубы, м;
В = 0,8 · 9,81·104 = 7,85·104 Па;
Σξ = ξвх + ξвых = 0,5 + 1 = 1,5;
Для определения коэффициента трения находим критерий Рейнольдса:
При Re = 209050 коэффициент трения для шероховатых труб λ = 0,026 [3. Стр22. Рис 1.5.]
4.3 Расчёт вакуум-насоса
Количество воздуха отсасываемого из конденсатора рассчитываем по формуле:
(19)где 2,5·10-5 — количество газа, выделяющегося из 1кг воды;
Объёмная производительность вакуум-насоса определяется по формуле:
,(20)где R — Универсальная газовая постоянная, Дж/кмольК;
Мвозд - молекулярная масса воздуха, кг/кмоль;
tвозд - температура воздуха, ºС;
Рвозд - парциальное давление сухого воздуха в барометрическом конденсаторе, Па.
По каталогу [11. стр.33. Приложение В] выбираем вакуум-насос типа ВВН-12 мощностью на валу 20 кВт, производительностью 12 м3/мин, остаточным давлением 23 мм.рт.ст.
Список литературы
1 Плановский А.Н., Николаев П.И. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. — М.: Химия, 1972. –496с.
2 Чернобыльский И.И. Выпарные установки.- Киев: Издательство «Вища школа», 1970.-240с.
3 Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. — Ленинград: Химия, 1987. –576с.
4 Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/ под ред. Ю.И.Дытнерского.—М.: Химия, 1983. —272с.
5 Чечель П.С. Процессы и аппараты химической технологии. – Киев: Издательство «Вища школа», 1974.-192с.
6 Справочник химика. М.—Л., Химия, т. III, 1962, 1006с.
7 Викторов М.М. Методы вычисления физико-химических величин и прикладные расчёты. — Ленинград: Химия, 1977. –360с.
8 Выпарные аппараты вертикальные трубчатые общего назначения. Каталог.-М.:ЦИНТИхимнефтемаш, 1985.-21с.
9 ОСТ26716-73. Барометрические конденсаторы.
10 Вакуумные насосы. Каталог.-М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1970.-63 с.
11 Методические указания к выполнению курсовой работы на тему «Расчёт трёхкорпусной выпарной установки» для студентов дневной и заочной формы обучения специальностей 7.091601; 7.091602; 7.091612 / Сост.: А.А. Ильиных. — Северодонецк: СТИ, 2003. – 34с.