- •Расчет и выбор основного оборудования
- •1. Выпарной аппарат.
- •Конденсатор смешения и барометрическая труба.
- •4. Штуцеры и прочностные характеристики деталей 1-го корпуса выпарной установки.
- •4.1. Выбранные диаметры штуцеров.
- •4.2. Проверим выбранные размеры штуцеров для пригодности их к условиям работы проектируемого аппарата.
- •5. Прочностные характеристики деталей первого корпуса.
- •5.1. Толщина стенки цилиндрической обечайки греющей камеры.
- •5.2. Расчет трубной решетки.
- •5.3. Высоту средней части трубных решеток определяем по той же формуле при:
- •6. Насосы и вакуум-насосы.
- •6.1. Насосы для подачи исходного раствора.
- •7. Конденсатоотводчики.
- •Список используемой литературы
Расчет и выбор основного оборудования
1. Выпарной аппарат.
Предварительные расчеты количества выпаренной воды в МВУ и по корпусам.
Концентрация раствора в первом корпусе.
По графику зависимости температуры кипения раствора КОН от массовой концентрации при атмосферном давлении t = f (a)
При а1=17 % tст1= 105 ◦С
При а2=41 % tст2= 126 ◦С
Температурные депрессии растворов в корпусах при стандартном давлении 760 мм.рт.ст.
Ϭt1= Ϭtст1= tст1 - tвкип = 105-100=5◦С
Ϭt2= Ϭtст2= tст2 - tвкип = 126-100=26◦С
Температура кипения во 2-ом корпусе при рабочем давлении. Температура вторичного пара во 2-ом корпусе. Температурные депрессии в 1 и 2 корпусах.
По правилу Бобо:
рст=1,033 ата
Найдем по паровым таблицам.
=2,445 ата
По паровым таблицам найдем температуру пара во 2-ом корпусе
Определяем температуру вторичного пара по паровым таблицам
при θ2=
Температурная депрессия во втором корпусе:
расчет произведен верно
Температурная депрессия на участках 1-2 корпус и 2‑ой корпус‑конденсатор смешения
Полезная разность температур МВУ (n=2)
Температуру греющего пара на входе в 1-ый корпус определяем по заданному значению давления ата
tп1= 164,2
Таблица предварительного и окончательного варианта первого приближения.
Физическая величина
|
Предварительный вариант |
Окончательный вариант |
Примечание
| ||||
1 корпус |
2 корпус |
1 корпус |
2 корпус |
| |||
164,2 |
115,8 |
164,2 |
123,4 | ||||
41,8 |
41,8 |
34,2 |
49,4 |
| |||
122,4 |
74 |
130 |
74 | ||||
5 |
19,2 |
5 |
19,2 |
| |||
117,4 |
54,8 |
125 |
54,8 | ||||
1,6 |
- |
1,6 |
- |
| |||
17 |
41 |
17 |
41 |
| |||
7,1 |
1,742 |
7,1 |
2,258 | ||||
1,868 |
0,160 |
2,367 |
0,160 | ||||
2769,7 |
2705 |
2769,7 |
2715 | ||||
2707 |
2598 |
2718 |
2598 | ||||
696,7 |
486,1 |
696,7 |
517 |
Расчет потоков вторичного пара 1-ого и 2-ого корпусов:
Уравнение теплового баланса 2-ого корпуса:
По правилу аддитивности:
Материальный баланс по вторичному пару:
Теплоемкость КОН с0 находим по формуле
По табл. находим
C(K)=26,0
C(H)=9,6
C(O)=16,8
а0=10%
= 5,87-2,927=2,943 кг/с
Расчет тепловых нагрузок Q1 и Q2
Ориентировочная поверхность теплообмена выпарного аппарата.
Кор.=1200 Вт/м2*град.
Fор=Q1/Кор.*Δ1=6422*1000/1200*41,8=128 м2
Выбираем тепловой аппарат с естественной циркуляцией и с соосной греющей камерой с трубой диаметром d=25х2 мм и длиной 4000 мм. Материал сталь Х18Н10Т с коэффициентом теплопроводности λ=17,5 Вт/м*град
Расчет А1 и А2.
По графику A=f(t) определяем А01 и А02
13610
12620
tп |
100 |
120 |
150 |
180 |
210 |
250 |
А0 *10-3 |
12,2 |
12,7 |
13,0 |
13,2 |
13,0 |
12,3 |
Оценка δст и λст.
δст=2*10-6 м λст=17,5 Вт/м*град.
Определение βов1 и βов2
βовi=46p i0.57
βов1=46p 10.57
Расчет относительных коэффициентов теплоотдачи в корпусах φ1 и φ2
Определение коэффициентов кинематической вязкости воды и раствора КОН в 1-ом и во 2-ом корпусах.
Определяем давление над чистым растворителем (водой) при температурах кипения раствора в 1-ом и 2-ом корпусе используя паровые таблицы.
р1s= 2,189 ата р2s= 0,378 ата
Расчет уравнения поверхности F.
корпус |
Qi*103/Ai |
(Qi*103/Ai)4/3 |
Qi*103*δст/λстi |
Qi/Вoвi |
(Qi/Вoвi)0,3 |
(Qi/Вoвi)0,3 *1/φi |
1 |
704,2 |
6266 |
733,94 |
98952,2 |
31,52 |
40,21 |
2 |
694,6 |
6152 |
671,20 |
367062,5 |
46,71 |
102,44 |
Σ |
|
12417 |
1405,14 |
|
|
142,64 |
F |
F 1/3 |
1/F 1/3 Σ(Qi*103/Ai)4/3 |
ΣQi*103*δст/λстi |
F0,7 |
F0,7Σ(Qi/Вoвi)0,3/φi |
Σ |
Σ/Δ |
(F-Fi)/F*100 |
128 |
5,0397 |
2463,91 |
1405,14 |
29,857 |
4258,960 |
8128,01 |
97,23 |
31,65 |
97,225 |
4,5983 |
2700,44 |
1405,14 |
24,629 |
3513,186 |
7618,77 |
91,13 |
6,68 |
91,134 |
4,5001 |
2759,32 |
1405,14 |
23,538 |
3357,621 |
7522,08 |
89,98 |
1,29 |
89,977 |
4,481 |
2771,09 |
1405,14 |
23,329 |
3327,735 |
7503,97 |
89,76 |
0,24 |
89,76 |
4,4774 |
2773,32 |
1405,14 |
23,289 |
3322,124 |
7500,58 |
89,72 |
0,05 |
F = 89,72 м2
Уточнение Δ1 и Δ2 при F = 89,72 м2
Проверка полученных значений:
Окончательно принимаем:
Заполняем таблицу окончательного варианта.
Расчет потоков вторичного пара 1 и 2 корпуса.
Расчет тепловых нагрузок в корпусах 1 и 2.
Проверка результатов 1-го приближения заключается в определенном отклонении тепловых нагрузок предварительного и окончательного вариантов не должны превышать 5 %.
Проверка успешно пройдена. Результаты расчетов 1-ого приближения можно считать удовлетворительными. Параметры процесса, найденные в окончательном варианте, являются исходными для последующих расчетов:
Расход греющего пара в 1-ом корпусе:
Удельный расход греющего пара в 1-ом корпусе:
Окончательный выбор выпарного аппарата.
Поверхность аппарата 89,7 м2
Основные технические данные выпарного аппарата с естественной циркуляцией с соосной греющей камерой и кипением раствора в трубках:
поверхность теплообмена действительная |
F1=101 м2 |
диаметр труб |
25х2 мм |
длина труб |
L = 4000 мм |
количество труб |
n1 = 511 шт. |
диаметр греющей камеры |
Dк = 800 мм |
диаметр сепаратора |
Dc = 1400 мм |
высота сепаратора до брызгоотделителя |
Hc = 1600 мм |
высота сепаратора до отбойника |
Н0 = 400 мм |
диаметр циркуляционной трубы |
Dц = 325 мм |
расстояние между осями |
l = 1000 мм |
расстояние между болтами на опорах |
Вк = 1180 мм |
высота аппарата |
Н = 7200 мм |