2 Цели и задачи проекта

На основании полученного задания рассчитать и выбрать по каталогу выпарной аппарат, подогреватель исходного раствора, холодильник упаренного раствора, барометрический конденсатор и вакуум-насос

3 Описание технологической схемы

Исходный раствор нитрата калия из емкости Е1 подается центробежным насосом Н в подогреватель П, где подогревается конденсатом греющего пара до определённой температуры, затем поступает в греющую камеру выпарного аппарата АВ. В данном варианте схемы применен выпарной аппарат с вынесенной греющей камерой и кипением в трубах. Предварительный подогрев раствора повышает интенсивность кипения. Выпариваемый раствор, нагревается и кипит с образованием вторичного пара. Отделение пара от жидкости происходит в сепараторе выпарного аппарата.

Движение раствора и вторичного пара осуществляется вследствие перепада давлений, создаваемого барометрическим конденсатором КБ и вакуум-насосом НВ. В барометрическом конденсаторе КБ вода и пар движутся в противоположных направлениях (пар – снизу, вода – сверху). Для увеличения поверхности контакта фаз конденсатор снабжен переливными полками. Смесь охлаждающей воды и конденсата выводится из конденсатора самотеком по барометрической трубе с гидрозатвором. Конденсат греющих паров из выпарного аппарата АВ и подогревателя П выводится с помощью конденсатоотводчиков КО.

Концентрированный раствор нитрата калия после выпарного аппарата подается в холодильник Х, где охлаждается водой до определённой температуры. Затем концентрированный раствор отводится в емкость упаренного раствора Е2.

4 Инженерные расчёты

4.1 Расчёт выпарного аппарата

4.1.1 Материальный баланс процесса выпаривания

Основные уравнения материального баланса:

где – массовые расходы начального и конечного раствора, кг/с;

– массовые доли растворенного вещества в начальном и конечном растворе;

W – массовый расход выпариваемой воды, кг/с:

Таблица 1 Материальный баланс выпаривания

Поток	Обозначение	Численное значение, кг/с	Содержание соли, массовые доли
Исходный раствор		5,25	0,045
Упаренный раствор		2,148	0,11
Вторичный пар	W	3,102	–

4.1.2 Расчет температурной схемы установки

, – давление и температура вторичного пара в паровом пространстве сепаратора;

, – давление и температура вторичного пара в барометрическом конденсаторе;

– температура кипения раствора в сепараторе;

, – давление и температура кипения раствора в трубках (среднее значение);

, – давление и температура греющего пара;

Найдём давление в выпарном аппарате:

По давлению найдем температуру вторичного пара в сепараторе , согласно [1]:

Давление и температура пара в барометрическом конденсаторе:

Температура кипения раствора в сепараторе аппарата (по конечной концентрации и давлению в аппарате):

Давление и температура раствора в трубном пространстве при температуре кипения:

Примем, что средняя температура кипения в трубах аппарата выше на выше, чем в сепараторе:

Плотности воды и раствора при температуре кипения в трубах:

Наибольшая интенсивность процесса выпаривания для случая естественной циркуляции раствора и кипение в трубках обеспечивается при оптимальном уровне раствора . При выпаривании водных растворов можно использовать эмпирическое соотношение:

где – принятая высота кипятильных труб.

Расчет давления в сепараторе выпарного аппарата производится на основе соотношения:

Температура кипения раствора в сепараторе:

Выбор температуры греющего пара:

Для того, чтобы выпаривание проходило интенсивно, нужно чтобы средняя движущая сила процесса была примерно на 25-30 , т.е. пар должен иметь температуру на 25-30 градусов больше кипящего раствора.

Выбираем пар давлением абсолютным 1,8 кгс/см². (116,3 ) [1, c.548] ,

Таблица 2 Температурный режим работы выпарной установки

Узловые точки технологической схемы	Температура,		Давление,
Барометрический конденсатор		83,67		0,562
Паровое пространство аппарата		84,67		0,583
Выход кипящего раствора в сепаратор		85,55	в сепараторе	0,583
Сепаратор выпарного аппарата		89,31		0,674
Межтрубное пространство греющей камеры		116,3		1,8