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

метки: Расчет, Двухкорпусной, Таблица, Выпарной, Установка, Температура, Корпус, Исходный

---

15

Исходные данные:

S _o = 12 000 кг/час;

a ₁ = 8 %;

a ₂ = 55%;

t _н = 30 ^? C;

t _o = 82 ^? C;

t _в = 20 ^? C;

а) Справочные данные ^** Взяты из [1], [2] и [3].

f = ???y = ???о = ?

для раствора а = 8%, t _o = 82 ^? C

??????09?кг/м ³

??= 3,91?? ^-6 м² /с

? = ?·? = 3,91?? ^-6 м² /с·??09?кг/м = 3,94519·10^-3 Пас

r _р = 2304 кДж/кг

t _нас = 100,7 ^? C

r = 2253 кДж/кг

??????657?Вт/мК

б) Пересчет единиц

Количество передаваемого тепла от конденсатора к воде

Q = S _o r_р = 3,33кг/с2304 кДж/кг = 7672 (кВт)

Расход греющего пара

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

Подготовка к расчету коэффициента теплопередачи

; ;

а) ?t = t ^кон — t^кип = 18,7 ^? C

б) Расчет A

С = 0,943 (вертикальный теплообменник); Ao = 13·10 ³ .

Для выбора высоты теплообменника надо оценить F _ор , а для этого нужно задаться К (К < ?_меньш ).

К _ор = 1000 Вт/м² ; , в каталоге — 497 м² .

H = 1400 мм

в) d _n ·s = 38х2 [6, стр. 415]

г)

д) Расчет параметра В

Расчет коэффициента теплопередачи

№ итерации	К новое	К
1	1000	1940,997
2	1940,997	1860,799
3	1860,799	1866,738
4	1866,738	1866,293
5	1866,293	1866,326
6	1866,326	1866,324
7	1866,324	1866,324

К _расч = 1866 (итог четвертой итерации)

Расчет поверхности теплообмена

Уточнение подбора по каталогу, при условии, что F _катал > F_расч ; H_катал < 1,4 м

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

Исходные данные:

S _o = 12 000 кг/час;

a _o = 8 %;

a ₂ = 55 %;

t _н = 30 ?C;

t _o = 82 ?C;

P _гр = 4,5 ата = 4,413 бар;

P _вак = 690 мм рт. ст.;

t _в = 20 ?C;

• E = 300 кг/час.

а) Справочные данные из [1] и [2]

a%, масс	0	5	10	15	20	25	30	40	60	8	55
t кип , ?С	100	100,5	100,9	101,2		102,1		104,1	108,2	100,7	107,0
??= ? q	1	0,98	0,96	0,94	0, 92	0,9	0,88	0,84	0,76	0,968	0,78

б) Пересчет единиц

; ; ;

₁

Расчет температурных депрессий и температур кипения

При концентрации a ₁ = 17,3%, t_a1 ? 101,4 ?С;

? ₁ = t_a1 — t_ст = 101,6 -100,0 = 1,4 ?C

Во втором корпусе ???считаем по правилу Бабо.

Абсолютное давление P _II = P_атм — P_вак = 1,033 — 0,842 = 0,191 атм = 0,188 бар

(P _s )_ст берется из таблицы насыщенных паров для температуры кипения раствора при a₂ = 55% (t_кип = 107 ?С).

(P_s )_ст = 1,294 бар. [3, таблица 1].

; (бар)

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

Поправка Стабникова не вводится, т.к. растворение соли KNO ₃ является эндотермическим [4, таблица XXXVII].

? _II = t _кип — ?_II = 64,0 — 58,7 = 5,3 ?C.

Суммарная полезная разность температур

По P _гр = 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.

Таблица первого приближения

Символ	I приближение
	Предварительный вариант	Окончательный вариант
	I корпус	II корпус	I корпус	II корпус
T	147,1	104	143,9
?	40	40
t	107,1	64		64
?	1,4	5,3		5,3
?	101,7	58,7		58,7
? Г	1,7	1,7
a%	17,3	55	17,3	55
P гр	4,4	0,239	4,5
P	1,29	0,188		0,188
h	2742	2616	2742
i	2713	2607		2607

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 ;-

_i (W₁ , W₂ )

Составим тепловой баланс по второму корпусу:

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

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

Теплоемкость растворителя C _р = 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.

а) Расчет A _I и A_II .

Принимаем K _ор = 1100 Вт/м² K. [м² ]

С = 0,943 [5, стр. 149]

A _0I = 13,010³ , A_0II = 12,210³ [5, стр 138]

По справочнику находим для F = 82 м ² высоту выпарного аппарата H = 3,5 м. [6, стр. 416].

б) Расчет B _оI и B_оII .

	(бар)
	(бар)

Для выпарного аппарата выбираем материал Х-28 хлористая сталь,

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

Расчет комплексов для расчетного уравнения

Корпус
I	386,3	2813	1402	51562	37,22	43,54
II	336,6	2341	1146	153146	53,50	81,78
?	—	5154	2548	—	90,72	123,61

? _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.

F, м 2	F 4/3			F 1/3
66,348	268,598	19,190	38,401	4,048	22,410	80,000

Уточнение ? ₁ и ?₂

F _расч = 48,74 м² ;

? ₁ = 54,747 ^? C

? ₂ = 25,254 ^? C

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

невязка отсутсвует.

Уточненный конечный вариант таблицы

Символ	II приближение
	Предварительный вариант	Окончательный вариант
	I корпус	II корпус	I корпус	II корпус
T	147,1	104	147,1	103,2
?	40	40	40,8	39,2
t	107,1	64	106,3	64
?	1,4	5,3	1,4	5,3
?	101,7	58,7	104,9	58,7
? Г	1,7	1,7	1,7	1,7
a%	17,3	55	17,3	55
Pгр	4,4	0,24	4,5	1,13
P	1,29	0,188	1,2	0,188
h	2742	2616	2742	2659
i	2713	2607	2684	2607

P ₁ — по ? (по таблице насыщенных паров)

P _{11 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

_i и Q_i

а)

= 1,376 [кг/с]

б)

_I и Q_II и Q_I и Q_II

Расхождение менше 5% ? найденные значения тепловых нагрузок Q ₁ = 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.

Расход греющего пара в первом корпусе

В курсовой работе — по каталогу далее выбираем аппарат с F > такого-то и H < такого-то

Температура конденсации ?

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

Расход воды на конденсацию

Расчет потока газа, который образуется в конденсаторе

а) Расчет расхода парогазовой смеси

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

б) Расчет температуры парогазовой смеси

в) Парциальное давление газа

P _п = 0,0367 бар. [3, табл. 1].

P _Г = P_конд — P_п = 0,173 — 0,0367 = 0,136 бар.

г) Объемный поток отсасываемого газа (по ур-ю Менделеева-Клапейрона)

Расчет барометрической трубки

а) Расчет диаметра барометрической трубки по уравнению Бернулли

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

? _в из таблицы при t.

Смотрим по сортаменту труб d _б.тр. = 240 мм.

б) Высота барометрической трубы (по уравнению Бернулли)

(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 W_i (W₁ , W₂ ) 5
  • 6. Подготовка к расчету поверхности теплообмена 6
  • • а) Расчет A_I и A_II . 6
    • б) Расчет B_оI и B_оII . 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 W_i и Q_i 7
  • 12. Сопоставление значений Q_I и Q_II 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

[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/kursovaya/raschet-dvuhkorpusnoy-vyiparnoy-ustanovki/

• Содержание 10