- •Замечания руководителя
- •1 Классификация и выбор мву
- •1.1 Выбор числа ступеней выпаривания
- •2 Тепловой расчет мву
- •2.1 Распределение выпариваемой воды по ступеням мву
- •2.2 Концентрация раствора и давление пара по ступеням мву
- •2.3 Определение полезного перепада температур на мву
- •Б) Гидростатическая температурная депрессия учитывается в выпарных аппаратах с вертикальным контуром естественной циркуляции. Определение ее происходит следующим образом.
- •2.4 Предварительное распределение полезной разности температур по ступеням мву.
- •2.5 Определение коэффициентов теплопередачи в выпарных аппаратах мву
- •2.6 Определение расхода пара на первую ступень мву
- •Условие соблюдается, следовательно, продолжаем расчет дальше.
- •2.7 Уточнение величины полезной разности температур по ступеням мву
- •2.8 Поверхность теплообмена выпарных аппаратов.
- •Заключение в данной курсовой работе был произведен расчет многоступенчатой выпарной установки. В результате этого расчета были определены следующие параметры:
- •Список литературы
1 Классификация и выбор мву
1.1 Выбор числа ступеней выпаривания
С учетом потерь тепла расход греющего пара в установке сnступенями приближенно определяется по формуле:
(1)
где количество выпариваемого растворителя во всех ступенях установки.
Из [1] ясно, что увеличение числа ступеней в обратной пропорциональности снижает расход пара на МВУ, но также в прямой пропорции увеличивает общую поверхность теплообмена выпарных аппаратов, т. е. увеличивает капитальные затраты.
Разработана методика технико-экономического анализа и определения оптимального числа ступеней МВУ по эксплуатационным затратам в зависимости от стоимости обслуживания установки, а также затрат на греющий пар, воду и электроэнергию [1]. Оптимальное число ступеней по названной методике ориентировочно можно определять по формуле:
(2)
где - коэффициент теплоотдачи в последней ступени выпарной установки,. На рис. 3 показаны обычные пределы изменения коэффициента теплопередачи для вертикальных выпарных аппаратов с естественной и принудительной циркуляцией выпариваемого раствора, значениями которых можно пользоваться для предварительных расчетов [2]. Высокие коэффициенты теплопередачи имеют место при выпаривании разбавленных растворов, а низкие – при выпаривании вязких высококонцентрационных растворов. Штриховая линия на рис.3 приближенно представляет нижний предел для растворов с вязкостью
- поправочный коэффициент, учитывающий уменьшение коэффициента теплоотдачи от ступени к ступени МВУ; можно принимать;
- температура насыщения греющего пара на входе в установку:
=158,8,С;
- энтальпия вторичного пара в последней ступени установки, Дж/кг. Определяется из [3] по давлению вторичного пара в последней ступени:
=2683, кДж/кг;
- энтальпия кипящего раствора в последней ступени установки, Дж/кг. Ориентировочная величинаопределяется следующим образом:
а) из [3] по давлению определяется температура вторичного пара последней ступени установки:
t=75,89,С;
б) из [2] по конечной концентрации раствора определяется нормальная физико-химическая температурная депрессия для данного раствора:
;
С;
в) по формуле И.А. Тищенко определяется действительная физико-химическая температурная депрессия для раствора в последней ступени МВУ :
; (3)
где - скрытая теплота парообразования вторичного пара последней ступени, кДж/кг. Определяется из [3] по давлению:
=4,303·10-3С;
г) гидростатическая температурная депрессия в последней ступени может быть для предварительных расчетов выбрана в пределах 2-5С, причем большая цифра относится к высококонцентрированным растворам:
=3С;
д) температура кипения раствора в аппарате последней ступени определяется по соотношению,:
(4)
,С;
е) по конечной концентрации раствора и температуреиз [4,27,30] определяется средняя теплоемкость раствора:
=3,401, кДж/(кг К);
ж) определяется энтальпия кипящего раствора по формуле:
(5)
, кДж/кг;
- температура раствора, подаваемого в первую ступень установки:
=-8=150,84 ,С;
- расход начального раствора на установку:
=14,кг/c;
- теплоемкость начального раствора Дж/(кгК). Определяется из [4,27,30] по концентрациии температурераствора, подаваемого в МВУ:
=3,878 , кДж/(кгК);
- теплоемкость охлаждающей воды для конденсатора МВУ, Дж/(кгК). Определяется из [4] по средней температуре воды в конденсаторе:
=4,174 ,кДж/(кгК);
- начальная температура охлаждающей воды:
=20 ,С;
- конечная температура охлаждающей воды,С. Разница между температурами конденсации вторичного пара и уходящей воды составляет в противоточных конденсаторахС, а в прямоточныхС.
=75,89-5=70,89 ,С;
А – стоимость обслуживания, ремонта и автоматизации 1 м2поверхности теплообмена МВУ:
А=420,руб./(м2ч);
В – стоимость греющего пара:
В=19,руб./кг;
С – стоимость охлаждающей воды:
С=0,7,руб./кг.
В первую очередь формула (2) применима для МВУ с аппаратами принудительной циркуляции. В аппаратах с естественной циркуляцией раствора гидродинамика и теплообмен целиком определяются величиной полезной разности температур, а с увеличением числа ступеней МВУ эта величина на каждую ступень уменьшается.
При выпаривания растворов с вязкостью до 0,002 Пас в аппаратах с естественной циркуляциейна ступень должен составлять 10-15С, при увеличении вязкости до 0,005 Пасувеличивается на 7-9С. В аппаратах с принудительной циркуляцией минимальнаяможет быть равной
6-8С на ступень.
;
Округяемдо ближайшего целого числа. Отсюда следует, что число ступеней мы принимаем равным 4 шт.
Проверяем температурный перепад по ступеням :