ПАХТ гр.ХТПК-71 Таскин В.Б.. Содержание 2 Введение 5 Теоретическая часть 6

• Название: Содержание 2 Введение 5 Теоретическая часть 6
• Дата: 10.11.2021
• Размер: 435.13 Kb.
• Имя файла: ПАХТ гр.ХТПК-71 Таскин В.Б..docx
• Тип: Реферат; #268071
• страница: 4 из 9

2.2 Выбор схемы процесса выпаривания

В современных выпарных установках выпариваются очень большие количества воды. Однако расход пара на выпаривание можно достаточно снизить если выпаривание проводить в многокорпусной выпарной установки. Принцип действия её сводиться к многократному использованию тепла греющего пара, поступающего в первый корпус с установки ,путём обогрева каждого последующего корпуса (кроме первого) вторичным паром из предыдущего корпуса.

Схема состоит из двухкорпусной вакуум – выпарной установки, работающей при прямоточном движении греющего пара из раствора, показаны на рисунке 2

Установка состоит из двух корпусов

Исходный разбавленный раствор из промежуточной емкости 1,центробежным насосом 8 подается в теплообменник 3 (где подогревается до температуры близкой к температуре кипения),а затем в первый корпус 4 выпарной установки.

Предварительное подогревание раствора повышает интенсивность кипения в выпарном аппарате.

Первый корпус обогревается свежим водяным паром. Вторичный пар образуется при концентрировании раствора в первом корпусе, направляется в качестве греющего пара во второй корпус. Сюда же поступает сконцентрированный раствор из первого корпуса

Самопроизвольный переток раствора и вторичного пара в последующие корпуса возможен благодаря общему перепаду давлений, возникающему в результате создания конденсации вторичного пара последнего корпуса – в барометрическом конденсаторе смешения 5( где заданное давление поддерживается подачей охлаждающей воды и отсосом неконденсирующихся газом вакуум насосом ). Смесь охлаждающей воды и конденсата выводиться из конденсата при помощи барометрической трубы. Образующийся во втором корпусе концентрированный раствор центробежным насосом 8,подаёться в промежуточную ёмкость упаренного раствора 7.

Конденсат греющих паров выводиться с помощью конденсатоотводчиков.

2.3 Технологическая схема

1 – емкость исходного раствора; 2, 8 – центробежные насосы; 3 – теплообменник-подогреватель; 4 – выпарная установка; 5 – барометрический конденсатор; 6 – гидрозатвор; 7 – емкость упаренного раствора; 9 – конденсатоотводчик

Рисунок 2 – Технологическая схема двухкорпусной выпарной установки

3. Технологический расчет

Производительность установки по выпариваемой воде определяем из уравнения материального баланса [1]



Получим:

кг/с

3.1 Расчет 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:

ω₁ : ω₂ : ω₃ =1,0 : 1,1 : 1,2

Тогда

кг/с

кг/с

кг/с
Далее рассчитывают концентрации растворов в корпусах:

(22,3%)

(30,3%)

(50,0%)

Концентрация раствора в последнем корпусе x3 соответствует заданной концентрации упаренного раствора .

3.2 Определение температур кипения растворов

Общий перепад давлений в установке равен:
Р_об = Р_г1 – Р_бк = 0,7 - 0,095 = 0,605МПа
В первом приближении общий перепад давлений распределяют между корпусами поровну. Тогда давления греющих паров в корпусах (в МПа) равны

Р_г1 = 0,7 МПа
Р_г2 = Р _г1- Р_об/3=0,7-0,605/3=0,498МПа
Р_г3 = Р _г2- Р_об/3=0,498-0,605/3=0,296МПа
Р_бк = Р _г3- Р_об/3=0,296–0,605/3=0,094МПа

По давлениям паров находим их температуры и энтальпии:

Давление, МПа	Температура, °С	Энтальпия, кДж/кг
Pг1 = 0,7	tг1 = 164,5	I г1 = 2770
Pг2 = 0,498	tг2= 151,5	I г2 = 2755
Pг3 = 0,296	tг3= 133	I г3 = 2730
Pбк = 0,094	tбк = 98,1	Iбк = 2668

Гидродинамическая депрессия обусловлена поте­рей давления пара на преодоление гидравлических сопротивлений трубопроводов при переходе из кор­пуса в корпус. Обычно в расчетах принимают '" = 1,0—1,5 град на корпус. Примем для каждого корпуса " = 1 град. Тогда температуры вторич­ных паров в корпусах (в °С) равны:

t_вп1 = t _г2+ ₁'" = 151,5 + 1 =152,5 °С
t_вп2 = t _г3+ ₂'" = 133 + 1= 134 °С


t_вп3 = t _бк+ ₃'" = 98,1 + 1= 99,1 °С





Сумма гидродинамических депрессий

'" = '"₁+ ₂'"+ ₃'" =1 + 1+1= 3 °С
По температурам вторичных паров определим их давления:

Температура, °С	Давление, МПа
tвп1 = 152,5	Рвп1 = 0,512
tвп2 = 134	Рвп2 = 0,305
tвп3 = 99,1	Рвп3 = 0,098

Давление в среднем слое кипя­щего раствора Р_ср каждого корпуса определяется по уравнению



где Н — высота кипятильных труб в аппарате, м.

Для выбора значения Н необходимо ориентиро­вочно оценить поверхность теплопередачи выпарного аппарата F_op: При кипении водных растворов можно принять удельную тепловую нагрузку аппаратов с естественной циркуляцией q = 20 000—50 000 Вт/м², аппаратов с принудительной циркуляцией q = 40 000—80 000 Вт/м². Примем q = 40 000 Вт/м². Тогда поверхность теплопередачи 1-го корпуса ориен­тировочно равна:

м²
где r_1х — теплота парообразования вторичного пара, Дж/кг.

По ГОСТ 11987—81 [4] трубчатые аппараты с принудительной циркуляцией и вынесенной греющей камерой состоят из кипятильных труб высотой 4 и 5 м при диаметре dH = 38 мм и толщине стенки ст = 2 мм. Примем высоту кипятильных труб Н = 4 м.

При пузырьковом (ядерном) режиме кипения паронаполнение составляет = 0,4—0,6. Примем = 0,5. Плотность водных растворов, в том числе раствора КОН [1] при тем­пературе 20 °С и соответствующих концентрациях в корпусах равна:

кг/м², кг/м², кг/м²
При определении плотности растворов в корпусах пренебрегаем изменением ее с повышением темпе­ратуры от 20 °С до температуры кипения ввиду малого значения коэффициента объемного расшире­ния и ориентировочно принятого значения .

Давления в среднем слое кипятильных труб корпусов (в Па) равны:

Па
Па

Па
Этим давлениям соответствуют следующие тем­пературы кипения и теплоты испарения раствори­теля :

Давление, МПа	Температура, °С	Теплота испарения, кДж/кг
Р1ср = 0,524	t1ср = 153,4	rвп1 = 2110
Р2ср = 0.318	t2ср = 135,3	rвп2 = 2164
Р3ср = 0,113	t3ср = 103,0	rвп3 = 2253

Определяем гидростатическую депрессию по корпусам (в °С):
₁"=t_1ср-t_вп1=153,4– 152,5=0,9 °С
₂"=t_2ср-t_вп2=135,3 – 134,0 =1,3 °С
₃"=t_3ср-t_вп3=103,0 – 99,1 =3,9 °С
Сумма гидростатических депрессий равна:
"= ₁"+ ₂"+ ₃" = 0,9 + 1,3+3,9=6,1 °С
Температурная депрессия ' определяется по уравнению:



где Т — температура паров в среднем слое кипятильных труб, К;

'атм — температурная депрессия при атмосферном давлении
Находим значение ' по корпусам (в °С):

Δ₁'= °С

Δ₂'= °С

Δ₃'= °С
Сумма температурных депрессий равна:

' = Δ₁'+ Δ₂'+ Δ₃'=10,33 + 15,6 + 18,21= 44,14 °С
Температуры кипения растворов в корпус равны (в °С):
t_к1 = t_г2+ Δ₁'+ Δ₁"+ Δ₁'" = 151,5+10,33+0,9+1 = 163,73 °С
t_к2 = t_г3+ Δ₂' + Δ₂"+ Δ₂'" = 133+15,6+1,3+1 = 150,9 °С
t_к3 = t_бк+ Δ₃'+ Δ₃"+ Δ₃'" = 98,1+18,21+3,9+1 = 121,21 °С