2. Технологический расчет

Производительность установки по выпариваемой воде определяем из уравнения материального баланса:

Получим:

W= 0,5*(1-12/25)=0,26 кг/с

2.1 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:

w1:w2 = 1:1,1

Тогда количество выпариваемой воды по корпусам соответственно:

w1=1W/(1+0,26)

w1=1*0.26/(1+1,1)=0,12 кг/с

w2=1,1W/(1+1,1)

w2=1,1*0.26/(1+1,1)=0,14 кг/с

Далее рассчитывают концентрации растворов в корпусах:

x1= = = 0,158=15,8 %

x2= = = 0,25=25 %

Концентрация раствора во втором корпусе соответствует заданной концентрации раствора: x2 = xk

2.2 Определение температур кипения растворов

Общий перепад давлений в установке равен:

Роб=Ргр-Рбк = 0,5 – 0,009 = 0,491 МПа

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

Pгр1 = 0,5 МПа

Pгр2 = Pгр1 - Роб / 2

Pгр2 = 0,5 – 0,491 / 2 = 0,2545 МПа

Давление пара в барометрическом конденсаторе:

Рбк = Pгр2 - Роб / 2 = 0,2545 – 0,491 / 2 = 0,009 Мпа , что соответствует значению Рбк.

По давлениям паров находим их температуры и энтальпии:

Таблица1 - Зависимость температуры, энтальпии от давления пара

Давление			Температура насыщенного пара, °С	Удельная теплота парообразования кДж/кг
P	МПа	кгс/см²
Pгр1	0,5	5,099	151,8	2755
Pгр2	0,2545	2,595	127,6	2722
Pбк	0,009	0,0917745	43,3	2577

Гидродинамическая депрессия обусловлена поте­рей давления пара на преодоление гидравлических сопротивлений трубопроводов при переходе из кор­пуса в корпус. Принято ∆̍ = 1°С. Тогда температуры вторичных паров в корпусах:

tвп1=tгр2+ ₁'

tвп1=127,6+1 = 128,6°С

tвп2= tбк + 2'= 43,3+1 = 44,3°С

Сумма гидродинамических депрессий:

∆''' = ₁' + 2' = 1 + 1 = 2°С

По температурам вторичных паров определим их давления:

Рвп1 = 0,2596 МПа

Рвп2 = 0,0093 МПа

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

Pcр=Pвп+ (1- )

По ГОСТ 11987—81 трубчатые аппараты с принудительной циркуляцией и вынесенной греющей камерой (тип 2, исполнение 1) состоят из кипятильных труб высотой 6 м при диаметре d_H= 38 мм и толщине стенки _ст = 2 мм.

Плотность растворов NaCl при t = 15°С

ρ1 =1184кг/м³ для x1 = 15,9 %

ρ2 =1194 кг/м³ для x2 = 25 %

Тогда:

Рср1=Р =25,96* +1116*9,81*4 / 2 =27,06 * Па=0,27060МПа

Рср2 = Рвп2 + = 0,93* + 1189*9,81*4 / 2 (1-0,5) =2,1 * Па=0,021МПа

Этим давлениям соответствуют следующие тем­пературы кипения и теплоты испарения раствори­теля :

Таблица 2 – Зависимость температуры и теплоты испарения от давления

P		tср,°С	Теплота испарения, кДж/кг
МПа	кгс/см²
Рср1 = 0,2706	2,931	129,7	2180
Рср2= 0,021	0,098	61	2355

Определяем гидростатическую депрессию по корпусам (в °С):

"1=t1ср-tвп1= 129,7 – 128,6 = 1,1°С

"2=t2ср-tвп2= 61 –44,3 = 16,7°С

Сумма гидростатических депрессий равна:

"= "1+ "2 = 1,1 + 16,7 = 17,8°С

Температурная депрессия ' определяется вуравнению

где Т — температура паров в среднем слое кипятильных труб, К; 'атм — температурная депрессия при атмосферном давлении

'атм1 = 3,64 'атм2 = 7,25

Находим значение ' по корпусам (в °С):

'1 = 1,62 ^. 4,39°С

'2 = 1,62 ^. °С

Сумма температурных депрессий равна:

' = '1+ '2 = 4,39+5,56 = 9,95°С

Температуры кипения растворов в корпусах равны (в °С):

Во 2 корпусе : tк2= 43,3 + 5,56 + 16,7 + 1 = 66,56°С

В 1 корпусе : tк1= 127,6 + 4,39 + 1,1 + 1 = 134,09°С