Министерство образования Российской федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего
Профессионального образования
Санкт-Петербургский Государственный Технологический Университет Растительных Полимеров
Кафедра процессов и аппаратов химической технологии.
Курсовая работа на тему:
«Расчёт выпарной установки»
Проверил: Выполнил:
Доцент Студент гр. 521
Бутко Г.Ю. Шашлов Д.В.
Санкт-Петербург
2014
Содержание
Введение……………………………………………………….....3
Температурный режим работы установки………………….5
Предварительный выбор поверхности нагрева выпарных аппаратов……………………………………………………………………5
Предварительное распределение выпариваемой воды по корпусам установки……………………………………………...................................7
Расчет концентраций на выходе раствора из корпусов установки…………………………………………………………………...7
Определение температурного режима работы установки (первое приближение)…………………………………………................................8
Уточнение распределения выпариваемой воды по корпусам установки………………………………………………………………….10
Уточнение температурного режима работы установки……..................11
Расчет коэффициентов теплопередачи……………………..12
Уточненный расчет поверхности теплопередачи и выбор выпарных аппаратов………………………………………..........................................14
Расчет вспомогательного оборудования…………………...15
Расчет барометрического конденсатора………………………………...15
Расчет вакуум-насоса……………………………………………………..17
Расчет подогревателей раствора ………………………………………...18
Расчет и выбор насосов…………………………………………………..20
Расчет основных трубопроводов………………………………………...21
Технико-экономические показатели работы выпарной установки…………………………………………………….....23
Библиографический список………………………………….26
Введение
Процессы выпаривания получили широкое распространение во многих отраслях промышленности. Выпарные установки в большинстве случаев размещаются в отдельных зданиях и оснащены многочисленными приборами контроля и средствами автоматизации с весьма сложной схемой регулирования параметров и режимов работы установки.
В целлюлозно-бумажной промышленности выпаривание применяется для концентрирования щелоков при производстве целлюлозы различными способами, в основном, с целью возврата химикатов в производство. Выпаривание сульфитных щелоков проводится в аппаратах с принудительной циркуляцией и, как правило, с вынесенной зоной кипения.
Современные выпарные установки целлюлозно-бумажной промышленности включают 6-9 аппаратов при пяти - или шестиступенчатой схеме выпаривания. Питание корпусов раствором, как правило, осуществляется по смешанной схеме. При этом в первых корпусах установки может быть применено выпаривание с тепловым насосом, а отдельные корпуса установки могут работать при параллельном питании аппаратов раствором. Расчет таких установок представляет собой сложную задачу, а его трудоемкость значительно превышает возможности учебного процесса.
В соответствии со схемой питания установки раствором исходный раствор из бака слабого щелока центробежным насосом подается в циркуляционную трубу корпуса 3 установки, нагретым до температуры кипения в этом корпусе в подогревателе. Из корпуса 3 центробежным насосом раствор подается в 1 корпус установки. Поскольку абсолютное давление в сепараторе корпуса 1 больше, чем в сепараторе корпуса 2,то из первого корпуса под действием перепада давлений щелока поступает во второй корпус самотеком. При этом за счет более высокой температуры поступающего в аппарат щелока (по отношению к температуре его кипения во втором корпусе) из щелока без подвода теплоты дополнительно удаляется растворитель (вода) т.е. происходит процесс самоиспарения. Подача такого щелока в циркуляционную трубу недопустима, т.к. образующиеся пары вскипания будут ухудшать условия циркуляции раствора и процесса теплопередачи в аппарате, двигаясь навстречу циркулирующему раствору. Поэтому на схеме подача щелока в корпус 2 осуществляется в сепаратор выше уровня раствора в нем. Такая подача раствора из корпуса в корпус характерна для любого прямоточного участка схемы из аппаратов с принудительной циркуляцией раствора. Из корпуса 2 раствор направляется на дальнейшую переработку.
.
Подвод теплоты к раствору для обеспечения процесса выпаривания в корпусе 1 осуществляется свежим греющим паром, который называют первичным. Образовавшийся в первом корпусе из раствора соковый пар (иначе - вторичный пар) используется в качестве греющего пара во втором, соковый пар второго является греющим для третьего, а соковый пар корпуса 3 конденсируется в барометрическом конденсаторе. Смесь конденсата и охлаждающей воды отводится по барометрической трубе, а неконденсируемые газы после отделения капель жидкости в ловушке отсасываются вакуум-насосом. Такая схема многократного использования теплоты первичного пара применяется в любой выпарной установке, независимо от схемы питания ее корпусов раствором.