Приложение 5 пример расчета двухкорпусной выпарной установки

5.1.ЗАДАНИЕ НА РАСЧЕТ ДВУХКОРПУСНОЙ ПРЯМОТОЧНОЙ ВЫПАРНОЙ УСТАНОВКИ

Требуется выпаривать = 4,72 кг/с водного раствора сульфата аммония ((NH₄)₂SO₄) от начальной концентрации = 14% масс. до конечной концентрации (во II корпусе) = 45% масс. Температура раствора на входе в I корпус =102 . Первый корпус обогревается насыщенным водяным паром с давлением . Из I корпуса отбирается поток экстра-пара кг/с. Остаточное давление во II корпусе .

Оба корпуса выпарной установки изготавливаются из стали марки ОХ21Н5Т (теплопроводность такой стали )

Определить

1) Поверхности теплообмена корпусов (условие равенства).

2) Расход греющего пара D_гр.

5.2. РАСЧЕТНАЯ СХЕМА ДВУХКОРПУСНОЙ ВЫПАРНОЙ УСТАНОВКИ

Схема узла выпаривания в виде двух корпусов с обозначениями потоков и характеристик процесса представлена на рис. П.5.1. Обозначения на схеме и в формулах совпадают с принятыми в учебнике [1] с одним исключением: вместо с_р (теплоемкость растворителя) в учебнике здесь будет с_в (теплоемкость воды).

Следует отметить, что полная технологическая схема выпарной установки помимо узла выпаривания включает также подогреватель исходного раствора, насос, блок создания вакуума, ёмкости, конденсатоотводчики [5] и при выполнении курсового проекта должна быть представлена в полном объёме.

Рис. П.5.1 Схема 2-х корпусной установки

5.3. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ВЫПАРНОЙ УСТАНОВКИ В ДВУХ КОРПУСАХ

Водный раствор сульфата аммония с параметрами =102 ; = 14% масс. в количестве = 4,72 кг/с поступает в I корпус, обогреваемый греющим паром. Раствор в трубах кипит при температуре и в виде смеси (пар + жидкость) поступает в сепарационное пространство, где происходит её разделение на вторичный пар с параметрами ; и упаренный раствор с параметрами ; , которые выводятся из корпуса.

Упаренный раствор из I корпуса переходит во II корпус. Во втором корпусе происходит его дальнейшее упаривание до заданной конечной концентрации за счёт теплоты, отдаваемой при конденсации вторичного пара, поступающего из I корпуса. Часть вторичного пара из I корпуса в виде экстра-пара Е=0,0556кг/с идёт на производственные нужды. Циркуляция раствора в аппарате естественная.

Вторичный пар из II корпуса с параметрами ; поступает в барометрический конденсатор смешения [1], где он, контактируя с водой, конденсируется, значительно уменьшая свой объём, в результате чего образуется вакуум.

5.4. РАСЧЕТ НЕОБХОДИМОЙ ПОВЕРХНОСТИ ТЕПЛООБМЕНА В КОРПУСАХ

Выполнен строго по предложенному в [1] на стр. 714 алгоритму.

1. Общее количество выпаренной воды

Предварительное распределение W по корпусам выполним с учетом отбираемого экстра-пара :

Проверка:

2. Концентрация раствора в I корпусе находится из формулы , отсюда:

Температурную депрессию в I корпусе находим как стандартную по =21,5% масс (по таблице 1.1 Приложения 1 данного пособия ): . Более удобно находить по графику (рис. П.5.2.), построенному по табличным данным. Значения температурной депрессии различных солей в зависимости от концентрации приведены также в [2,3].

Рис. П.5.2. Зависимость стандартной температурной депрессии от концентрации водного раствора (NH₄)₂SO₄.