Методические указания и задания к курсовой работе по теме Расчёт многокорпусной выпарной установки 140100 Теплоэнергетика

• Название: Методические указания и задания к курсовой работе по теме Расчёт многокорпусной выпарной установки 140100 Теплоэнергетика
• Дата: 29.06.2018
• Размер: 328.41 Kb.
• Имя файла: MU_k_KR_po_RVU.docx
• Тип: Методические указания; #48126

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Теплотехника и

энергообеспечение предприятий»

ОПД.Ф.09 Теоретические основы теплотехники

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

и задания к курсовой работе

по теме: «Расчёт многокорпусной выпарной установки»
140100 «Теплоэнергетика»

Специальность 140106 «Энергообеспечение предприятий»

Уфа – 2011

Рекомендовано к печати кафедрой «Теплотехника и энергообеспечение предприятий» (протокол № от «»2011г.) и методической комиссией энергетического факультета (протокол № от «»2011г.).
Составители: к.т.н., доцент Инсафуддинов С.З.

к.т.н., доцент Юхин Д.П.
Рецензент: доцент кафедры

«Технология металлов и ремонт машин», к.т.н. Фаюршин А.Ф.


Ответственный за выпуск: зав. кафедрой

«Теплотехника и энергообеспечение

предприятий», к.т.н. Инсафуддинов С.З.

ОГЛАВЛЕНИЕ

	Основные условные обозначения	4
	Задание на проектирование	5
1	Определение поверхности теплопередачи выпарных аппаратов	6
2	Расчёт концентраций упариваемого раствора	7
3	Определение температур кипения растворов	8
4	Расчёт полезной разности температур	12
5	Определение тепловых нагрузок	12
6	Выбор конструкционного материала	14
7	Расчёт коэффициентов теплопередачи	14
8	Распределение полезной разности температур	17
9	Уточнённый расчёт поверхности теплопередачи	18
10	Определение толщины тепловой изоляции	19
11	Расчёт барометрического конденсатора	19
12	Определение расхода охлаждающей воды	20
13	Расчёт диаметра барометрического конденсатора	20
14	Расчёт высоты барометрической трубы	21
15	Расчёт производительности вакуум-насоса	21
	Заключение	22
	Библиографический список	23

Основные условные обозначения

с – теплоёмкость, дж/(кг∙К);

d – диаметр, м;

D – расход греющего пара, кг/с;

F – поверхность теплопередачи, м²;

G – расход, кг/с;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

Н – высота, м;

I – энтальпия пара, кДж/кг;

I – энтальпия жидкости, кДж/кг;

К – коэффициент теплопередачи, Вт/(м² ∙ К);

Р – давление, Мпа;

Q – тепловая нагрузка, кВт;

q – удельная тепловая нагрузка, Вт/м²;

r – теплота парообразования, кДж/кг;

T, t – температура, град;

W, w – производительность по испаряемой воде, кг/с;

x – концентрация, % (масс.);

α – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м² ∙ К);

ρ – плотность, кг/м³;

μ – вязкость, Па ∙ с;

λ – теплопроводность, Вт/(м ∙ К);

σ – поверхностное натяжение, Н/м;

Re – критерий Рейнольдса;

Nu – критерий Нуссельта;

Pr – критерий Прандтля.

Индексы:

1, 2, 3 – первый, второй, третий корпус выпарной установки;

в – вода;

вп – вторичный пар;

г – греющий пар;

ж – жидкая фаза;

к – конечный параметр;

н – начальный параметр;

ср – средняя величина;

ст – стенка.
Задание на проектирование.

Спроектировать многокорпусную выпарную установку для концентрирования водного раствора.

Условия проектирования:

1) Вид раствора;

2) Требуемая производительность выпарной установки G_H, кг/ч;

3) Начальная концентрация раствора x_н ,%;

4) Конечная концентрация раствора x_к, %;

5) Давление насыщенного водяного пара при подогреве

раствора P_r1, МПа;

6) Давление пара в барометрическом конденсаторе P_бк , МПа;

7) Прототип проектируемого выпарного аппарата (тип и исполнение)

8) Взаимное направление пара и раствора – противоток;

9) Отбор экстра пара – нет;

10) температура поступающего раствора – при температуре кипения.
Вид раствора выбирается по последней цифре зачетной книжки согласно таблице 1.

Таблица 1. Определение вида выпариваемого раствора

Раствор	Последняя цифра номера зачетной книжки
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
NaOH	-	*	-	-	-	*		-	-	*
NaNO3	-	-	*	-	-	-	*		-	-
K2CO3	*	-	-	*	-	-	-	*	-	-
NH4NO3	-	-	-	-	*	-	-	-	*	-

Требуемая производительность численно равна двум последним цифрам номера зачетной книжки, т/ч.

Начальная концентрация раствора численно соответствует последней цифре зачетной книжки (если последняя цифра «0» принимается x_н=0,5%).

Конечная концентрация раствора численно равна двум последним цифрам номера зачетной книжки.

Давление насыщенного водяного пара, кПа численно равно четырем последним числам номера зачетной книжки.

Давление пара в барометрическом конденсаторе, Па численно равно трем последним цифрам номера зачетной книжки помноженных на 100.

Число корпусов в выпарном аппарате определяется по четности суммы всех цифр номера зачетной книжки. (если сумма четное число – 2 корпуса, если нечетная – 3 корпуса).

Тип циркуляции раствора определяется по четности суммы всех цифр номера зачетной книжки. (если сумма четное число – естественная циркуляция, если нечетная – принудительная).

Тип аппарата определяется по четности суммы всех цифр номера зачетной книжки. (если сумма четное число – 2 тип, если нечетная – 1 тип).
1 Определение поверхности теплопередачи выпарных аппаратов

Поверхность теплопередачи каждого корпуса выпарной установки определяют по основному уравнению теплопередачи, м²:

(1)

Для определения тепловых нагрузок Q, коэффициентов теплопередачи К и полезных разностей температур Δt_п необходимо знать распределение упариваемой воды, концентраций растворов и их температур кипения по корпусам. Эти величины находят методом последовательных приближений.

Первое приближение при расчете.

Производительность установки по выпариваемой воде определяют из уравнения материального баланса:

(2)

где – расход упариваемого раствора, кг/с; начальная концентрация раствора, % (масс.); конечная концентрация раствора, % (масс.).
2 Расчёт концентраций упариваемого раствора

Распределение концентраций раствора по корпусам установки зависит от соотношения нагрузок по выпариваемой воде в каждом аппарате. В первом приближении на основании практических данных принимают, что производительность по выпариваемой воде распределяется между корпусами в соответствии с соотношением:



где производительность по испаряемой воде в первом корпусе, кг/с; производительность по испаряемой воде во втором корпусе, кг/с; производительность по испаряемой воде в третьем корпусе, кг/с;

Тогда

₍₃₎

(4)

₍₅₎

Далее рассчитывается концентрация растворов в корпусах по зависимостям:

(6)

(7)

(8)

Концентрация раствора в последнем корпусе х₃ должна соответствовать заданной концентрации упаренного раствора х_к.
3 Определение температур кипения растворов

Общий перепад давлений в установке равен, МПа:

(9)

где давление греющего пара в первом корпусе, МПа; давление греющего пара в барометрическом конденсаторе, МПа.

В первом приближении общий перепад давлений распределяют между корпусами поровну. Тогда давления греющих паров в корпусах (в МПа) равны:

<sub>(10)

(11)</sub>

Давление пара в барометрическом конденсаторе:

₍₁₂₎

Что должно соответствовать заданной величине Р_БК.

Согласно Н-S диаграмме водяного пара по давлениям паров находим их температуры и энтальпии [1].

При определении температуры кипения растворов в аппаратах исходят из следующих допущений. Распределение концентраций раствора в выпарном аппарате с интенсивной циркуляцией практически соответствует модели идеального перемешивания. Поэтому концентрацию кипящего раствора принимают равной конечной в данном корпусе и, следовательно, температуру кипения раствора определяют при конечной концентрации.

Изменение температуры кипения по высоте кипятильных труб происходит вследствие изменения гидростатического давления столба жидкости. Температуру кипения раствора в корпусе принимают соответствующей температуре кипения в среднем слое жидкости. Таким образом, температура кипения раствора в корпусе отличается от температуры греющего пара в последующем корпусе на сумму температурных потерь от температурной (Δ^’), гидростатической (Δ^”) и гидродинамической (Δ^”’) депрессий. Гидродинамическая депрессия обусловлена потерей давления пара на преодоление гидравлических сопротивлений трубопроводов при переходе из корпуса в корпус. Обычно в расчётах принимают Δ^”’ = 1,0 – 1,5 град на корпус. Примем для каждого корпуса Δ^”’ = 1 град. Тогда температуры вторичных паров в корпусах (в °С) равны:

(13)

(14)

(15)

Сумма гидродинамических депрессий определяется выражением:

(16)

По температурам вторичных паров по Н-S диаграмме определяют их давления [1].

Гидростатическая депрессия обусловлена разностью давлений в среднем слое кипящего раствора и на его поверхности. Давление в среднем слое кипящего раствора Р_ср каждого корпуса определяется по уравнению:

(17)

где Р_ВП – давление вторичных паров, МПа; Н – высота кипятильных труб в аппарате, м; ρ – плотность кипящего раствора, кг/м³; ε – паронаполнение (объёмная доля пара в кипящем растворе), м³/м³.

Для выбора значения Н необходимо ориентировочно оценить поверхность теплопередачи выпарного аппарата F_ОР[5]. При кипении водных растворов можно принять удельную тепловую нагрузку аппарата с естественной циркуляцией q =20000-50000 Вт/м² с принудительной циркуляцией q = 40000 – 80000 Вт/м². Тогда поверхность теплопередачи первого корпуса ориентировочно равна, м²:

(18)

где r₁, кДж/кг – теплота парообразования вторичного пара [2].

По ГОСТ 11987-81 выбираем высоту кипятильных труб, м; диаметр d_Н , мм и толщину стенки δ_СТ, мм кипятильных труб.

В зависимости от режима кипения раствора (пузырьковый и пленочный) определяют величину паронаполения ε = 0,4…0,6. Плотность водных растворов ρ_1, ρ_2, ρ_3, кг/м³ при температуре 35 °С и соответствующих концентрациях в корпусах определяют по таблице 2[9].

При определении плотности растворов в корпусах пренебрегаем изменением её с повышением температуры от 35 °С до температуры кипения ввиду малого значения коэффициента объёмного расширения и ориентировочно принятого значения ε.

Давления в среднем слое кипятильных труб корпусов (в Па) определяют по зависимостям:

<sub>(19)

(20)

(21)</sub>

По найденным давлениям по H-S диаграмме определяют температуры кипения [1]. Определяем гидростатическую депрессию (°С) по корпусам с помощью уравнений:

<sub>(22)

(23)

(24)</sub>

Температурная депрессия Δ определяется по уравнению:

(25)

где Т – температура паров в среднем слое кипятильных труб, К; r_ВП– теплота парообразования вторичного пара, кДж/кг; - температурная депрессия при атмосферном давлении, К [4,6]. Находят температурную депрессию в каждом корпусе.

Температуры кипения растворов в корпусах определяют зависимостями:

<sub>(26)

(27)

(28)</sub>

В аппаратах с вынесенной греющей камерой и принудительной циркуляцией обычно достигаются скорости раствора v = 2 – 2,5 м/с [5,7,8]. Для этих аппаратов масса циркулирующего раствора равна:

(29)

где ρ– плотность раствора, кг/м³; S – сечение потока в аппарате, м².

Сечение потока в аппарате S рассчитывается по формулам:

₍₃₀₎

(31)

_{S=Sтруб ∙ nтруб (32)}

где d_ВН – внутренний диаметр труб, м; Н – принятая высота труб, м.

Таким образом, перегрев раствора в j-м аппарате Δt_перj равен:

(33)

где I_ВП – энтальпия вторичного греющего пара, кДж/кг; с_В , с_Н – теплоемкости соответственно воды и конденсата греющего пара, кДж/(кг×К); t_К – температура конденсата греющего пара, К; М – масса конденсата, кг.

Полезная разность температур в каждом корпусе может быть рассчитана по уравнению: (34)

Анализ этого уравнения показывает, что величина Δt_пер/2 представляет собой дополнительную температурную потерю. В связи с этим общую полезную разность температур выпарных установок с аппаратами с вынесенной зоной кипения нужно определять по следующему выражению:

(35)

4 Расчёт полезной разности температур

Общая полезная разность температур равна:

(36)

Полезные разности температур по корпусам (в °С) равны:

<sub>(37)

(38)

(39)</sub>

Проверка общей полезной разности температур осуществляется по выражению:

(40)
5 Определение тепловых нагрузок

Расход греющего пара в первый корпус, производительность каждого корпуса по выпаренной воде и тепловые нагрузки по корпусам определим путём совместного решения уравнений тепловых балансов по корпусам и уравнения баланса по воде для всей установки:

(41)

(42)

(43)

(44)

где 1,03 – коэффициент, учитывающий 3 % потерь в окружающую среду; с_Н, с₁, с₂ – теплоёмкости растворов соответственно исходного (начальной концентрации), в первом и во втором корпусе, кДж/(кг∙К); Q_1конц, Q_2конц, Q_3конц – теплота концентрирования по корпусам, кВт; t_Н – температура кипения исходного раствора в первом корпусе, °С:

₍₄₅₎

где - температурная депрессия для исходного раствора. При решении уравнений (12) – (15) можно принять I_вп1 ≈ I_г2; I_вп2 ≈ I_г3; I_вп3 ≈ I_бк.

Из анализа зависимостей теплоты концентрирования от концентрации и температуры рассчитается наибольшая теплота концентрирования в корпусе:

(46)

где G_сух – производительность аппаратов по сухому K₂CO₃, кг/с; Δq – разность интегральных теплот растворения при концентрациях х₂ и х₃, кДж/кг.

Необходимо сравнить Q_3конц с ориентировочной тепловой нагрузкой для третьего корпуса Q_ОР:

₍₄₇₎

Если наибольшая теплота концентрирования в каком – либо корпусе составляет менее 3% от Q_ор, в уравнениях тепловых балансов по корпусам пренебрегаем величиной Q_конц.

Если наибольшее отклонение вычисленных нагрузок по испаряемой воде в каждом корпусе от предварительно принятых не превышают 5 %, то пересчитывать концентрации и температуры кипения растворов по корпусам нет необходимости.

Полученные величины сводим в таблицу 2.

Таблица 2 Параметры растворов и паров по корпусам

Параметр	Корпус
	1	2	3
Производительность по испаряемой воде w, кг/с
Концентрация растворов х, %
Давление греющих паров Рг, Мпа
Температура греющих паров tг, °С
Температурные потери ΣΔ, град
Температура кипения раствора tк, °С
Полезная разность температур, Δtп, град

6 Выбор конструкционного материала

Материал подбирается су четом стойкости в среде кипящего заданного раствора в интервале заданного изменения концентраций [2].

7 Расчёт коэффициентов теплопередачи

Коэффициент теплопередачи для первого корпуса К определяют по уравнению аддитивности термических сопротивлений:

(48)

где α₁, α₂ – коэффициенты теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке и от кипящего раствора к стенке соответственно, Вт/(м²×К); δ – толщина стенки, м; λ – коэффициент теплопроводности, Вт/(м×К).

Примем, что суммарное термическое сопротивление равно термическому сопротивлению стенки δ_ст/λ_ст и накипи δ_н/λ_н. Термическое сопротивление загрязнений со стороны пара не учитываем.

Коэффициент теплопередачи от конденсирующегося пара к стенке α₁ равен:

(49)

где r₁ – теплота конденсации греющего пара, Дж/кг; ρ_ж1, λ_ж1, μ_ж1 – соответственно плотность (кг/м³), теплопроводность [Вт/(м∙К)], вязкость (Па∙с) конденсата при средней температуре плёнки t_пл = t_г1 – Δt₁/2, где Δt₁ – разность температур конденсации пара и стенки, град.

Физические свойства конденсата заданного раствора при средней температуре плёнки сведём в таблицу 3.

Теплопроводность рассчитывается по формуле [4]:

(50)

где М – молекулярная масса раствора,142 г/моль; с_р – удельная теплоёмкость, Дж/(кг∙К).

Таблица 3 Физические свойства конденсата при средней температуре плёнки

Параметр	Корпус
	1	2	3
Теплота конденсации греющего пара r, кДж/кг
Плотность конденсата при средней температуре плёнки ρж, кг/м3
Теплопроводность конденсата при средней температуре плёнки λж, Вт/(м∙К)
Вязкость конденсата при средней температуре плёнки μж, Па∙с

Расчёт α₁ ведут методом последовательных приближений. В первом приближении примем Δt₁ = 2,0 град.

Для установившегося процесса передачи тепла справедливо уравнение:

₍₅₁₎

где q – удельная тепловая нагрузка, Вт/м²; Δt_ст – перепад температур на стенке, град; Δt₂ – разность между температурой стенки со стороны раствора и температурой кипения раствора, град.

, град (52)

Коэффициент теплопередачи от стенки к кипящему раствору для пузырькового кипения в вертикальных кипятильных трубах при условии естественной циркуляции раствора [6] равен:

(53)

где ρ_ж, ρ_П, ρ₀ – соответственно плотность жидкости, пара и пара при абсолютном давлении р = 1 ат., кг/м³; σ – поверхностное натяжение, Н/м; μ – вязкость раствора, Па∙с.

Физические свойства раствора в условиях кипения сводят в таблицу 4.

Таблица 4 Физические свойства кипящих растворов и их паров:

Параметр	Корпус
	1	2	3
Теплопроводность раствора λ, Вт/(м∙К)
Плотность раствора ρ, кг/м3
Теплоёмкость раствора с, Дж/(кг∙К)
Вязкость раствора μ, Па∙с
Поверхностное натяжение σ, Н/м
Теплота парообразования rв, Дж/кг
Плотность пара ρп, кг/м3

Необходимо проверить правильность первого приближения по равенству удельных тепловых нагрузок:

Вт/м² (54)

Вт/м² (55)

Если q^’ ≠ q^”. Расчет приближения следует повторить. Если расхождение между тепловыми нагрузками q^’ ≈ q^”не превышает 3%, на этом расчёт коэффициентов α₁ и α₂ заканчивают. Расчеты повторяют для всех корпусов.

Для расчёта в третьем приближении строим графическую зависимость удельной тепловой нагрузки q от разности температур между паром и стенкой (рисунок 1) и определяем Δt₁.



Рисунок 2. График зависимости удельной тепловой нагрузки q от разности температур Δt₁.


8 Распределение полезной разности температур
Полезные разности температур в корпусах установки находим из условия равенства их поверхностей теплопередачи:

(56)

где Δt_пj, Q_j, K_j – соответственно полезная разность температур, тепловая нагрузка, коэффициент теплопередачи для j-го корпуса.

Проверяем общую полезную разность температур установки:

,град (57)

Далее рассчитывается поверхность теплопередачи выпарных аппаратов по формуле (1). Если найденные значения мало отличаются от ориентировочно определённой ранее поверхности F_ор. Поэтому в последующих приближениях нет необходимости вносить коррективы на изменение конструктивных размеров аппаратов (высоты, диаметра и числа труб). Сравнение распределённых из условия равенства поверхностей теплопередачи и предварительно рассчитанных значений полезных разностей температур представлено в таблице 5:

Таблица 5 Сравнение распределенных и рассчитанных значений полезных разностей температур

Параметр	Корпус
	1	2	3
Распределённые в первом приближении значения Δtп, °С
Предварительно рассчитанные значения Δtп, °С

Если существует различие между полезными разностями температур, рассчитанных из условия равного перепада давления в корпусах и найденных в первом приближении из условия равенства поверхностей теплопередачи в корпусах, то необходимо заново перераспределить температуры (давления) между корпусами установки. В основу этого перераспределения температур (давлений) должны быть положены полезные разности температур, найденные из условия равенства поверхностей теплопередачи аппаратов.

9. Уточнённый расчёт поверхности теплопередачи

Второе приближение

В связи с тем, что существенное изменение давлений по сравнению с рассчитанным в первом приближении происходит только в первом и втором корпусах, где суммарные температурные потери незначительны, во втором приближении принимаем такие же значения Δ^’, Δ^”, Δ^’” для каждого корпуса, как в первом приближении. Полученные после перераспределения температур (давлений) параметры растворов и паров по корпусам представлены в таблице 6.

Таблица 6 Параметры растворов и паров по корпусам после перераспределения температур

Параметры	Корпус
	1	2	3
Производительность по испаряемой воде w, кг/с
Концентрация растворов х, %
Температура греющего пара в первый корпус tг1,
Полезная разность температур Δtп, °С
Температура кипения раствора tк, °С
Температура вторичного пара tвп, °С
Давление вторичного пара Рвп, МПа
Температура греющего пара tг, °С

Расчет тепловых нагрузок (в кВт) и коэффициентов теплопередачи выполняется описанным выше методом. Далее просчитывается распределение полезной разности температур и проверка суммарной разности температур.

Сравнение полезных разностей температур, полученных во втором и первом приближениях, представлено в таблице 7:

Таблица 7 Сравнение полезных разностей температур

Параметр	Корпус
	1	2	3
Распределённые во втором приближении значения Δtп, °С
Распределённые в первом приближении значения Δtп, °С

Различия между полезными разностями температур по корпусам в 1-м и 2-м приближениях не должно превышать 5%.

10. Определение толщины тепловой изоляции

Толщину тепловой изоляции δ_и находят из равенства удельных тепловых потоков через слой изоляции от поверхности изоляции в окружающую среду:

(58)

где α_в – коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляционного материала в окружающую среду, Вт/(м²∙К) [1]:

₍₅₉₎

t_ст2 – температура изоляции со стороны окружающей среды (воздуха); для аппаратов, работающих в закрытом помещении, выбирается в интервале 35 – 45 °С; t_ст1 – температура изоляции со стороны аппарата; ввиду незначительного термического сопротивления стенки аппарата по сравнению с термическим сопротивлением слоя изоляции t_ст1 принимают равной температуре греющего пара t_г1;

t_в – температура окружающей среды (воздуха), °С;

λ_и – коэффициент теплопроводности изоляционного материала, Вт/(м∙К). Выберем в качестве материала для тепловой изоляции совелит (85 % магнезии + 15 % асбеста), имеющий коэффициент теплопроводности λ_и = 0,09 Вт/(м∙К).

Вт/(м²∙К)

Толщина тепловой изоляции рассчитывается для корпуса с наибольшими тепловыми потерями:

,м (60)

Для остальных корпусов толщина тепловой изоляции принимается равной толщине рассчитанного корпуса.
11. Расчёт барометрического конденсатора

Для создания вакуума в выпарных установках обычно применяют конденсаторы смешения с барометрической трубой. В качестве охлаждающего агента используют воду, которая подаётся в конденсатор чаще всего при температуре окружающей среды (около 20 °С). Смесь охлаждающей воды и конденсата выливается из конденсатора по барометрической трубе. Для поддержания постоянства вакуума в системе из конденсатора с помощью вакуум-насоса скачивают неконденсирующиеся газы.

Необходимо рассчитать расход охлаждающей воды, основные размеры (диаметр и высоту) барометрического конденсатора и барометрической трубы, производительность вакуум насоса.
12. Расхода охлаждающей воды

Расход охлаждающей воды G_в определяют из теплового баланса конденсатора:

(61)

где I_бк – энтальпия паров в барометрическом конденсаторе, Дж/кг; t_н – начальная температура охлаждающей воды, °С; t_к – конечная температура смеси воды и конденсата, °С.

Разность температур между паром и жидкостью на выходе из конденсатора должна быть 3 – 5 град. Поэтому конечную температуру воды t_к на выходе из конденсатора принимают на 3 – 5 град ниже температуры конденсации паров:
13. Диаметра барометрического конденсатора

Диаметр барометрического конденсатора d_бк определяют из уравнения расхода:

(62)

где ρ – плотность паров, кг/м³; v – скорость паров, м/с.

При остаточном давлении в конденсаторе порядка 10⁴ Па скорость паров v принимают 15 – 25 м/с:

По типовым конструкциям подбираем конденсатор диаметром, равным расчётному или ближайшему большему. Определяем его основные размеры. Выбираем барометрический конденсатор диаметром d_бк = 1600 мм[3].

14. Расчет высоты барометрической трубы

В соответствии с нормалями ОСТ 26716 – 73, внутренний диаметр барометрической трубы d_бт равен 300 мм.

Скорость воды в барометрической трубе v_в равна:

м/с (63)

Высоту барометрической трубы определяют по уравнению:

(64)

где В – вакуум в барометрическом конденсаторе, Па; Σξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений; λ – коэффициент трения в барометрической трубе; Н_бт, d_бт – высота и диаметр барометрической трубы, м; 0,5 – запас высоты на возможное изменение барометрического давления, м.

В = Р_атм – Р_бк (65)

Σξ = ξ_вх + ξ_вых – коэффициенты местных сопротивлений на входе в трубу и на выходе из неё.

Коэффициент трения λ зависит от режима течения жидкости. Определим режим течения воды в барометрической трубе:

₍₆₆₎

По числу Рейнольдса для гладких труб коэффициент трения λ=0,013.

15. Расчёт производительности вакуум-насоса

Производительность вакуум-насоса G_возд определяется количеством газа (воздуха), который необходимо удалять из барометрического конденсатора:

кг/с (67)

где 2,5 ∙ 10^-5 – количество газа, выделяющегося из 1 кг воды; 0,01 – количество газа, подсасываемого в конденсатор через неплотности на 1 кг паров.

Объёмная производительность вакуум-насоса равна:

(68)

где R – универсальная газовая постоянная, Дж/(кмоль∙К); M_возд – молекулярная масса воздуха, кг/кмоль; t_возд – температура воздуха, °С; Р_возд – парциальное давление сухого воздуха в барометрическом конденсаторе, Па.

Температуру воздуха рассчитывают по уравнению:

,°С (69)

Давление воздуха равно:

Р_возд = Р_бк – Р_п (70)

где Р_п – давление сухого насыщенного пара (Па) при t_возд.

Зная объёмную производительность V_возд и остаточное давление Р_бк, по ГОСТ 1867 – 57 подбираем вакуум-насос .
Заключение

Целью данного курсового проекта являлся расчет выпарной установки непрерывного действия.

Маркировку выбранного оборудования сведем в таблицу 8.

Таблица 8 Маркировка выбранного оборудования

№	Наименование	Марка
1	Насос центробежный
2	Вакуум-насос
3	Теплообменник
4	Конденсатоотводчик
5	Ёмкость начального раствора
6	Ёмкость упаренного раствора
7	Обечайка
8	Барометрический конденсатор
9	Опора

Библиографический список

1. 
   Алексеев, В.А. и др. Машины и аппараты химических производств. Учебное пособие [текст] / В.А. Алексеев, - Казань: Казанский ГТУ, 2008., 305 с.
   
2. 
   Амирханов Р.А., Б.Х. Драганов Теплотехника [Текст] : учебник / Р.А. Амирханов, Б.Х. Драганов. – М.: Энергоатомиздат: 2006., 420 с.
   
3. 
   Бондарь, В.И. Коррозия и защита материалов. Учебное пособие для студентов металлургических специальностей [текст] / В.И. Бондарь, - Мариуполь: ПГТУ, 2009., 126 с.
   
4. 
   Дытнерский, Ю. И. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию [текст] / Ю. И. Дытнерский, – М.: Химия, 1983, 270 с.
   
5. 
   Ефремов, А.П. Химическое сопротивление материалов. Учебное пособие [текст] / А.П. Ефремов, - М.: ГУП Издательство «Нефть и газ», РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2004., 210с.
   
6. 
   Каталог УКРНИИХИММАШа. Выпарные трубчатые аппараты общего назначения для химических производств. М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1985., 21с.
   
7. 
   Каталог ОАО ДимитровградХИММАШа. Теплообменные аппараты, 2009., 15 с.
   
8. 
   Косинцев В.И. и др. Основы проектирования химических производств [текст]: учебник для ВУЗов / В.И. Косинцев – М.: ИКЦ «Академкнига», 2005., 332 с.
   
9. 
   Кордон М.Я., Симакин В.И., Горешник И.Д. Теплотехника[текст]:учебное пособие/ М.Я. Кордон - Пенза 2005.,167 с.
   
10. 
    Лащинский, А. А. Конструирование сварочных химических аппаратов [текст] / А. А. Лащинский, Л.: Машиностроение, 1981., 382 с.
    
11. 
    Новый справочник химика и технолога. Процессы и аппараты химических технологий. часть I - СПб: «Мир и семья», 2006., 916 с.
    

№ _______________ года

Подписано в печать ___.__________._____.

Формат 60х84. Бумага типографическая

Гарнитура Таймс. Усл. печ. л. _____. Усл. изд. л. ____

Тираж 100 экз. Заказ № ____

Издательство Башкирского государственного аграрного университета

Типография Башкирского государственного аграрного университета

Адрес издательства и типографии: 450001, г. Уфа, ул. 50 лет Октября, 34