8.4 Расчет конденсатора к4

Выходящий из сепаратора пар конденсируется.

100

20 35

Gп=0,163 кг/с

с температурой 20 С и нагревается до 90 С

Gсм=2,1305 кг/с

Тепловая нагрузка аппарата :

Q=Gсм*Cp_см* (tк-tн)

Cp_см =3,7962 кДж/кг*К

Q=2,1305*3,7962*(90-20)=566,15 кВт

Греющий пар имеет следующие параметры:

P=1.4 кгс/см²t=108.7⁰C

r108.7 =2237 кДж/кг

Gпара=Q/r_108.7

Gпара=566,15/2237=0.25 кг/с

средняя разность температур:

108.7

20 90

t_сp =(t_б -t_м)/ln t_б /t_м

t_сp =(88.7-18.7)/ln88.7/18.7=45⁰C

Примем К=1000 Вт/м^2*K

Требуемая поверхность теплообмена:

F=Q/( К*t_сp)

F=566,15*10^3/(45*1000)=12.6 м^2

С учетом запаса 15%: F=1.15*12.6=14.5 м^2

8.5 Расчет трехкорпусной выпарной установки

1.Для концентрирования на выпарную установку поступает водный раствор пропиленгликоля

Gрра=1,9675 кг/с

Gн2о=1,5847 кг/с;Gпг=0,3828 кг/с;

Хпг=19.46%(масс)

Раствор необходимо упарить до 90%(масс) ПГ.

Кол-во воды ,выпариваемой в трех корпусах установки:

W=1.9675*(1-19.46/90)=1.542 кг/с

2.Распределение нагрузки по корпусам:

Сделаем это распределение на основании практических данных ,приняв следующее соотношение массовых количеств выпариваемой воды по корпусам:

I:II:III=1:1.1:1.2

Следовательно количество выпариваемой воды :

В IкорпусеW1=1.542*1/(1+1.1+1.2)=.467 кг/с

Во IIкорпусеW2=1.542*1.1/(1+1.1+1.2)=.514 кг/с

В III корпусеW3=1.542*1.2/(1+1.1+1.2)=.561 кг/с

3.Расчет концентраций раствора по корпусам .

Начальная концентрация раствора Хнач пг=19.46%(масс)

Концентрация раствора ,конечная для Iкорпуса и начальная дляII:

X1=Gнач*Xнач/(Gнач-W1)=1.9675*0.1946/(1.9675-0.467)=0.255=25.5%

Из Iкорпуса воIIпереходитG1=Gнач-W1=1.9675-0.467=1.5005 кг/с

раствора

Из IIкорпуса воIIIпереходит раствора

G2=Gнач-W1-W2=1.9675-0.467-0.514=0.9865 кг/с

с концентрацией

Х2=1,9675*0,1946/0,9865=0,3881=38.81%

Из IIIкорпуса выходит раствора

G3=Gкон=Gнач-W=1.9675-1.542=0.4255 кг/с

с концентрацией

Хкон=1,9675*0,1946/0,4206=0.8998=90%

что соответствует заданию

4.Распределение перепада давлений по корпусам.

Пусть Iкорпус установки обогревается паром среднего давления ,

Pг1=10.5 кгс/см^2, а вакуум в барометрическом конденсаторе будет

0,8 кгс/ см^2.Тогда разность между давлением греющего пара

(в Iкорпусе) и давлением пара в барометрическом конденсаторе:

p=10.5-0.2=10.3 кгс/см^2

Распределим этот перепад давлений между корпусами поровну:

p=10.3/3=3.43 кгс/см^2

Тогда абсолютные давления по корпусам будут :

В III корпусеP3=0.2 кгс/см^2

Во IIкорпусеP2=0.2+3.43=3.63 кгс/см^2

В IкорпусеP1=3.63+3.43=7.06 кгс/см^2

Давление греющего пара:

Pг1=7,06+3,43=10,49 кгс/см^2~10.5 кгс/см^2

По таблице [14,c 550] находим температуры насыщенных паров воды и удельные теплоты парообразования для этих давлений:

ti,Cri,кДж/кг

В Iкорпусе 164,5 2074

Во IIкорпусе 139,2 2152

В III корпусе 59,7 2358

Греющий пар 181,1 2024

5.Для приближенных расчетов можно принять q_op=20000 Вт/м^2 [4].

Тогда поверхность теплообмена для i–го корпуса установки можно найти по формуле:

Fi=Qi/ qop =Wi*ri/ qop

Отсюда:

IкорпусF1=0.467*2074*1000/20000=48.4 м^2

IIкорпусF2=0.514*2152*1000/20000=55.3 м^2

III корпусF3=0.561*2358*1000/20000=66.1 м^2

6. Расход греющего пара в Iкорпусе

Gгп=Q1/rгп=0,467*2074/2024=0,48 кг/с

Удельный расход пара:

d=Gгп/W=0.48/1.542=0,31 кг/кг

7. Расход охлаждающей воды в барометрическом конденсаторе:

Gв=W3*(Iбк-Св*tк)/(Св*(tк-tн))

Iбк=2607 кДж/кг (приPбк=0,2 кгс/см^2) [3 ,c550]

tк=tбк-3-5 С ;tк=59.7-3=56.7C

Gв=0.561*(2607*10^3-4190*56.7)/(4190*(56.7-20))=8.72 кг/с

8. Диаметр барометрического конденсатора :

dбк=(4*W3/(^0.5=(4*0.561/(.098*3.14*15))^0.5=0.697 м

(=15-20 м/с приPост=10^4 Па)

По [21, стр 187] примем барометрический конденсатор с

диаметром 800 мм.

9. Температура кипения раствора ,выходящего из IIIкорпуса выпарной

установки:

Оптимальный уровень в трубках греющей камеры :

Hорт=(0,26+,0014*(p-в))*Нтр [3 , ф 5.23]

Нтр=4 м

(90% пг )=1010 кг/м^3 [1 , c180]

в=1000 кг/м^3

Hорт=(0,26+,0014*())*4=1.096 м

Среднее давление:

pср=p3+0.5*p*g*Hорт

pср=0.2+0.5*1010*9.81*1.096/(9.81*10^4)=0.255 кгс/см^2

При pср=0,255 кгс/см^2t_кип=64,65⁰С [3,c 550]

Температурные потери

- от гидростатического эффекта

t_г.эф=64,65-59,7=4,95⁰С

- от депресии t_д=3⁰С

-от гидравлического сопротивления t_г.с=1⁰С

t_кип=59,7+1+3+4,95=68,65⁰С=69⁰С