Калишук. ПиАХТP(оранжевый задачник)

Задача 27

Водный раствор выпаривается в вертикальном трубчатом аппарате непре- рывного действия с вынесенной зоной кипения (рис. 6.27). Давление вторичного пара над кипящим раствором PW . Физико-химическая депрессия для упаренно- го раствора при этом давлении в n раз выше, чем для исходного. Для исходного раствора она равна ′н. Циркулирующий через греющую камеру аппарата рас- твор перегревается в ней на tпер. Полезная разность температур при выпарива- нии составляет tпол.

вторичный

пар

упаренный

раствор

греющий

пар

Рис. 6.27. Схема движения потоков в выпарном аппарате с вынесенной зоной кипения

Определить давление насыщенного водяного пара, используемого в выпарном аппарате в качестве греющего.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 6.53, по предпоследней цифре – из табл. 6.54.

Таблица 6.5342

251

Таблица 6.54

в прямоточной двухкорпусной выпарной установке непрерывного действия (рис. 6.28), составляет Gк. Из сепаратора второго корпуса установки отводится VW 2 вторичного пара при давлении PW 2. Производительность второго корпуса по вторичному пару (килограмм в секунду) в n раз больше производительности первого корпуса. Массо- вая доля растворенного вещества в растворе на выходе из установки xк.

Рис. 6.28. Схема движения потоков в двухкорпусной прямоточной выпарной установке

Определить:

1)производительность установки по исходному раствору;

2)массовую долю растворенного вещества в растворах на выходе из первого корпуса и на входе в него.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 6.55, по предпоследней цифре – из табл. 6.56.

Таблица 6.55

252

Таблица 6.56

Задача 29

В многокорпусной прямоточной выпарной установке непрерывного действия вы- паривается водный раствор (рис. 6.29). Вторичный пар из последнего корпуса уста- новки поступает в конденсатор, где конденсируется при давлении на P меньше, чем атмосферное. Для обогрева первого по ходу движения раствора корпуса исполь- зуется первичный насыщенный водяной пар. Последующие корпуса установки обо- греваются вторичным паром предыдущих корпусов, термокомпрессия вторичных паров не применяется. Выпарная установка включает в свой состав n выпарных аппаратов (корпусов) с естественной циркуляцией и кипением раствора в зоне на- грева. Гидростатическая и гидравлическая депрессии в последнем корпусе равны ′′n и ′′′n соответственно. Гидравлическая депрессия от корпуса к корпусу в направ- лении, противоположном направлению движения раствора в установке, возрастает на 0,2 К. Гидростатическая депрессия в каждом предыдущем корпусе уменьшается по сравнению с последующим в среднем на t′′. Среднее для каждого из корпусов значение полезной разности температур равно приближенно tпол. с. Величины фи- зико-химических депрессий в корпусах установки представлены в табл. 6.57.

Рис. 6.29. Схема движения паров и растворов в многокорпусной выпарной установке:

А – выпарные аппараты; Б – конденсатор; W1, W2, …, Wn – вторичные пары соответствующих по номеру корпусов; D – первичный греющий пар; Gн1…Gнn – исходные растворы, поступающие в соответствующие корпуса; Gк1…Gкn – упаренные растворы на выходе из соответствующих корпусов

Определить давление первичного греющего пара, используемого для обогрева первого корпуса установки.

253

Давление первичного пара выбрать с запасом из ряда: 0,2; 0,3; 0,4; 0,7; 1,0; 1,3; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0 МПа.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 6.58, по предпоследней цифре – из табл. 6.59.

Таблица 6.58

Задача 30

Разбавленный водный раствор с начальной температурой tн и содержанием растворенного вещества xн подается насосом в подогреватель, из которого поступа- ет в выпарной аппарат (рис. 6.30).

Рис. 6.30. Схема однокорпусной выпарной установки:

1 – насос; 2 – подогреватель; 3 – выпарной аппарат; 4 – конденсатор

254

Раствор, покидающий выпарной аппарат, содержит xк растворенного вещест- ва. Производительность выпарного аппарата по вторичному пару VW , давление вторичного пара в его сепараторе PW . Исходный раствор на выходе из подогрева- теля имеет температуру, равную температуре кипения растворителя при давлении в сепараторе выпарного аппарата.

Определить тепловую нагрузку подогревателя.

Значение VW дано для насыщенного пара при давлении PW . Теплоемкость ис- ходного раствора рассчитать приближенно.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 6.60, по предпоследней цифре – из табл. 6.61.

Таблица 6.60

Задача 31

В результате концентрирования в однокорпусной выпарной установке не- прерывного действия (рис. 6.31) содержание растворенного вещества в водном растворе изменяется от xн до xк. Производительность установки по разбавлен- ному раствору Gн. Удельный расход сухого греющего водяного пара в ней d. Ко- эффициент теплопередачи в греющей камере выпарного аппарата K . Суммар- ная величина физико-химической и гидростатической депрессий ∑ , а гидравлическая депрессия несущественна. Полезная разность температур tпол. В барометрический конденсатор установки подается охлаждающая вода, на- чальная температура которой на T ниже температуры вторичного пара. Из кон- денсатора отводится смесь воды и конденсата, температура которой на 5 К ниже температуры вторичного пара. Показания вакуумметра, измеряющего разреже-

ние в конденсаторе, Pвак. Определить:

1)производительность (килограмм в секунду) установки по упаренному раствору;

2)поверхность теплопередачи греющей камеры выпарного аппарата;

3)расход греющего пара;

4)общий расход тепла на подогрев и дегидратацию раствора и потери в окру- жающую среду;

5)объемный расход смеси конденсата и воды на выходе из конденсатора.

255

Рис. 6.31. Схема однокорпусной выпарной установки с барометрическим конденсатором:

1 – выпарной аппарат; 2 – барометрический конденсатор

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 6.62, по предпоследней цифре – из табл. 6.63.

Таблица 6.62

256

Задача 32

В однокорпусной выпарной установке непрерывного действия (рис. 6.32) упаривается водный раствор. Массовая доля растворенного вещества в исход-

среду затрачивается A от тепла, выделяющегося при конденсации греющего пара. Вторичный пар из выпарного аппарата поступает в поверхностный кон- денсатор, где конденсируется, а полученный конденсат охлаждается на 5 К ниже температуры насыщения. Охлаждающая вода нагревается в конден- саторе на T.

Рис. 6.32. Схема однокорпусной выпарной установки с поверхностным конденсатором:

1 – выпарной аппарат; 2 – поверхностный конденсатор

Определить:

1)давление в сепараторе выпарного аппарата;

2)производительность (килограмм в секунду) установки по разбавленному

иупаренному растворам;

3)поверхность теплообмена выпарного аппарата;

4)удельный расход греющего пара на выпаривание;

5)массовый расход охлаждающей воды в конденсаторе.

Гидравлической депрессией при расчетах пренебречь.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 6.64, по предпоследней цифре – из табл. 6.65.

257

Таблица 6.64

Задача 33

В результате выпаривания в вертикальном трубчатом выпарном аппарате не- прерывного действия с вынесенной зоной кипения (рис. 6.33) массовый расход вод- ного раствора уменьшается в N раз.

Упаренный раствор содержит xк растворенного вещества. Произво- дительность выпарного аппарата по испаряемой воде W . Гидравличе- ская депрессия в выпарной установ- ке составляет 1,5°C, а давление в ее конденсаторе на P ниже нормаль- ного атмосферного. В греющей ка-

3)расход греющего пара (килограмм в секунду), потребляемого выпарным ап- паратом;

4)поверхность теплопередачи греющей камеры.

При расчетах принять потери тепла в окружающую среду равными 5% от рас- хода тепла на испарение растворителя. Температуру кипения исходного раствора рассчитывать при давлении в сепараторе выпарного аппарата. Теплом концентри- рования пренебречь. Степень сухости греющего пара 0,95 кг/кг.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 6.66, по предпоследней цифре – из табл. 6.67.

Таблица 6.66

Задача 34

В процессе концентрирования в выпарном аппарате непрерывного дейст- вия содержание растворителя в водном растворе снижается с xрн до xрк. Аппа- рат трубчатый вертикальный прямоточный с падающей пленкой жидкости (рис. 6.34), поверхность теплообмена его греющей камеры F. Удельный расход водяного греющего пара, имеющего степень сухости 0,97 кг/кг, составляет d. Выпаривание осуществляется при полезной разности температур в выпарном аппарате tпол и давлении в барометрическом конденсаторе установки Pбк. Физико-химическая депрессия для исходного раствора при атмосферном дав- лении равна ′атм. н, для упаренного – ′атм. к. Исходный раствор на входе в ап- парат имеет температуру кипения. Коэффициент теплопередачи в выпар- ном аппарате K . Падение давления в конденсаторе выпарной установки по сравнению с давлением вторичного пара в греющей камере составляет PW . В конденсатор подается охлаждающая вода с начальной температурой 300 К. Температура смеси воды и конденсата вторичного пара в барометрической тру- бе конденсатора на 4 К ниже температуры насыщения вторичного пара в кон- денсаторе.

259

Рис. 6.34. Схема установки с прямоточным выпарным аппаратом с падающей пленкой жидкости:

1 – греющая камера; 2 – сепаратор выпарного аппарата; 3 – барометрический конденсатор

Определить:

1)производительность (килограмм в секунду) выпарного аппарата по упарен- ному раствору;

2)суммарный расход тепла на дегидратацию раствора и потери в окружаю- щую среду;

3)массовый расход воды, подаваемой в конденсатор.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 6.68, по предпоследней цифре – из табл. 6.69.

260