11 Розрахунок випарника на еом

11.1 Постанова задачi

Розрахунки з застосуванням ЕОМ дозволяють заощадити час і провести більш точні розрахунки.

Необхідно провести розрахунок випарника. Розрахунок випарника полягає в складані матеріального балансу; теплового балансу з визначенням необхідної кількості пари, а також конструктивного розрахунку з визначенням діаметру. Розрахунок проведено за допомогою програми Turbo Pascal 7.0.

В основі розрахунків покладено матеріальні та теплові баланси, які базуються на законах збереження маси та енергії. Для розрахунку діаметру використані аналітичні залежності.

11.2 Математичний опис

Матеріальний розрахунок:

У випарник поступає розчин з 1-го ступеня абсорбера наступного складу (таблиця 11.1).

Таблиця 11.1 – Розчин що поступає у випарник

Найменування	кг/год
Сульфат амонію	Gс1=4262
Сірчаної кислоти	Gк1=106,6
Сульфату піридину	Gп1=51,4
Води	Gв1=6235
Разом	∑G1=Gс1+Gк1+Gп1+Gв1

У випарнику випаровується вода у кількості G_п=4858 кг/год. Тому з випарника виходить пульпа наступного складу (таблиця 11.2).

Таблиця 11.2 – Вхід пульпи з випарника

Найменування	Вміст, кг/год
Сульфат амонію	Gс1
Сірчаної кислоти	Gк1
Сульфату піридину	Gп1
Води	Gв2=Gв1-Gп
Разом	∑G2=Gс1+Gк1+Gп1+Gв2

При відділенні кристалів сульфату амонію у кількості G_св=3014 кг/год після центрифуги залишиться маточного розчину:

G_м=∑G₂ – G_св.

Маса сухого сульфату амонію G_сс=2954 кг/год, маса води G_вп=60 кг/год.

Склад маточного розчину наведений в таблиці 11.3.

Таблиця 11.3 - Склад розчину

Найменування	Вміст, кг/год
Сульфат амонію	=-
Сірчаної кислоти
Сульфату піридину
Води	Gв3=Gв3-Gвп
Разом	∑G3=Gс3+Gк1+Gп1+Gв3

Тепловий розрахунок:

Прихід.

1.Тепло, що вноситься розчином при температурі t₁=58,9 °С:

Q₁ =∑G₁ c₁· t₁.

2.Тепло кристалізації сульфату амонію:

Q₂ = q₁ · G_сс/М.

3.Тепло гріючої пари Q₃.

Разом прихід:

Q=Q₁ +Q₂ +.

Витрата.

1.Тепло, що відноситься парами води з випарника:

Q₄=(G_м0,64+G_сп0,34) t₁4,19.

2.Тепло, що відноситься парами води з випарника:

Q₅= G_п · q_п,

де q_п =2580 -tнтальпsя парe, кДж/кг.

3. Тепло концентрації сірчаної кислоти незначне (від 1 % до 3,8 %) і їм нехтуємо.

4. Тепло, що втрачається назовні:

Q₆=173475 кДж/год.

Загальна витрата тепла

∑Q_в=Q₄+Q₅+Q₆.

Прирівнюючи прихід і витрату, отримаємо тепло горючої пари

Q₃=Q- ∑G_в.

Втрати тепла назовні:

Q₆=173475 кДж/год.

Витрата пару:

Визначення поверхні теплопередачі:

Поверхню теплопередачі випарника визначаємо по формулі:

,

де кількість тепла, що передається:

Q=Q₃-Q₆

різниця температур в теплопередачі між парою і розчином,

коефіцієнт теплопередачі визначаємо по формулі

,

де коефіцієнт теплопередачі від пари, приймаємо 41900 кДж/год;

термічний опір стінок трубок; цією величиною нехтуємо;

термічний опір забруднень, приймаємо рівним 0,000477;

коефіцієнт теплопередачі від стінки до киплячого розчину визначуваний по наближеному рівнянню:

,

де тепловий потік.

q= К· ∆t_ср

Задаємося q=79685.

Обчислюємо .

Перевіряємо значення q.

Необхідна поверхня теплопередачі:

Приймаємо трубки діаметром 57/4 мм і завдовжки 1,5 м.

Тоді необхідне число трубок:

n =

Приймаємо 613 трубок, що розміщуються на 13 шестикутниках.

Тоді діаметр трубчатки буде:

,

де число шестикутників;

крок розміщення трубок;

відстань від кожуха,

11.3 Ідентифікація змінних

Таблиця 11.4 - Ідентифікація змінних та констант

Змінна в описі	Змінна в програмі	Фізичний сенс змінної, її розмірність	Значення змінної
1	2	3	4
Gс1	Gс1	Маса сульфату амонію, кг/год	4262
Gк1	Gк1	Маса сульфатної кислоти, кг/год	106,6
Gп1	Gп1	Маса сульфату піридину, кг/год	51,4
Gв1	Gв1	Маса води, кг/год	6235
Gп	Gп	Маса пару, кг/год	4858

Продовження таблиці 11.4

1	2	3	4
∑G1	∑G1	Маса разом, кг/год	визначається
∑G2	∑G2	Маса разом, кг/год	визначається
∑G3	∑G3	Маса разом, кг/год	визначається
Gсс	Gсс	Маса сухого сульфату амонію, кг/год	2954
α1	α1	Коефіцієнт тепловіддачи, кДж/(м2·год·град)	41900
t1	t1	Температура розчину °С	58,9
Мса	Mса	Молярна маса сульфату амонію, кг/кмоль	132
К	K	Коефіцієнт теплопередачі, кг/(м2·год·град)	визначається
F	F	Плоша поверхні теплопередачі	визначається
D	D	Діаметр трубчатки, м	визначається

11.4 Аналіз результатів розрахунку

В результаті розрахунку ЕОМ були знайдений основні показники випарника, а також основні баланси процесу.

Проводячи аналіз приведених вище результатів, можна однозначно говорити про повну працездатність програми, правильності складання алгоритму розрахунку.

Значення результатів не виходять за межі похибки.