3 Тепловой расчет выпарной установки

Методика расчета изложена на конкретном примере проектирования трехступенчатой выпарной установки для выпаривания G_Н = 16 т/ч раствора КОН от начальной концентрации в'_Н = 10% до конечной концентрации в"'_К = 40%. Давление греющего пара Р'_гр = 6 бар, давление в конденсаторе Р_к = 0,2 бар, температура охлаждающей воды t'_в = 10⁰С. Длина кипятильных труб l = 4м с толщиной стенки мм.

Производим тепловой расчет выпарной установки в первом приближении [1,2] и полученные данные сводим в табл. 3.1.

1. Общее количество воды, выпариваемой всей установкой

2. Распределение нагрузки по ступеням

На основании практических данных предварительно принимаем следующее соотношение массовых количеств выпариваемой воды по ступеням выпарной установки:

Следовательно, количество выпариваемой воды

в I ступени: кг/с;

во II ступени: кг/с;

в III ступени: кг/с.

3.3 Расчет концентрации раствора по ступеням

Определяем количество исходного раствора, поступающего на выпаривание, и количество упаренного раствора, покидающего аппарат (начальный и конечный растворы и ), для каждой ступени

I ступень:

II ступень:

III ступень:

Концентрация раствора, вытекающего из предыдущей ступени (конечная концентрация) и поступающего в последующую ступень (начальная концентрация), будет равны:

I ступень:

%

II ступень:

III ступень:

что соответствует заданию.

Таблица 3.1 - Параметры раствора и пара по ступеням выпарной установки

(первое приближение)

№ п/п	Параметры	Ступень
		I	II	III
1	Количество выпариваемой воды W, кг/с	1,010	1,111	1,212
2	Количество исходного раствора кг/с	4,444	3,434	2,323
3	Количество упаренного раствора кг/с	3,434	2,323	1,111
4	Концентрация исходного раствора %	10,000	12,94	19,13
5	Концентрация упаренного раствора %	12,94	19,13	40,0
6	Температура вторичного пара , ºС	144,21	122,27	60,09
7	Энтальпия вторичного пара кДж/кг	2739,29	2709,89	2609,60
8	Удельная теплота парообразования вторичного пара кДж/кг	2132,08	2196,51	2358,10
9	Физико-химическая депрессия град	4,51	7,40	19,02
10	Плотность упаренного раствора кг/м3	1120,2	1179,6	1399,0
11	Гидростатическая депрессия град	0,84	1,75	17,27
12	Гидравлическая депрессия град	1	1	1
13	Температура греющего пара ºС	158,84	143,21	121,27
14	Энтальпия греющего пара кДж/кг	2756,4	2738,05	2708,48
15	Энтальпия конденсата греющего пара кДж/кг	670,4	602,9	509,13
16	Температура кипения раствора ºС	149,56	131,42	96,38
17	Теплоемкость исходного раствора СН кДж/(кг·К)	3,630	3,501	3,278
18	Интегральная теплота растворения кДж/кг	966,0	962,47	953,39
19	Теплоемкость упаренного раствора СК кДж/(кг·К)	3,501	3,278	2,82
20	Интегральная теплота растворения кДж/кг	962,47	953,39	850
21	Теплопроизводительность кВт	2260,66	2283,91	2560,2
22	Расход греющего пара кг/с	1,084	1,070	1,164

4. Распределение давлений по ступеням выпарной установки

Предварительно принимаем, что перепады давлений между ступенями одинаковы, т.е. разность давлений греющего пара I ступени и вторичного пара в барометрическом конденсаторе распределяются между ступенями поровну:

Тогда абсолютные давления вторичного пара по ступеням соответственно будут равны:

в III ступени:

во II ступени:

в I ступени:

Давление греющего пара:

что соответствует заданию.

По таблицам водяного пара [5,6] определяем температуру насыщения _вт и удельную теплоту парообразования r для принятых давлений в ступенях выпарной установки.

4. Расчет температурных потерь по ступеням выпарной установки

3.5.1 От физико-химической депрессии