Технико-экономические показатели работы выпарной станции

Теоретическая экономичность выпарки Э_т

кг воды/кг пара , (2.67)

где W_i– общий расход воды, выпариваемой в выпарной установке, кг/с; D₁– расход греющего пара в 1 корпусе, кг/с.

Действительная экономичность выпарки

кг воды/кг пара, (2.68)

где D = I,I (D₁+ D_п), кг/с; I,I – коэффициент, учитывающий потери пара; D_п– расход пара в подогревателе, кг/с.

Средняя производительность выпарки

кг/м²с, (2.69)

где F = F_i– суммарная поверхность нагрева всех корпусов.

Удельный расход пара

кг пара/кг воды. (2.70)

Удельный расход электроэнергии

кВт/кг воды, (2.71)

где N_i– суммарная потребная мощность вакуум-насоса и всех центробежных насосов.

2.2. Пример расчета двухкорпусной выпарной установки

Целью расчета является определение поверхности нагрева выпарных аппаратов, размеров барометрического конденсатора, подогревателя, подбор насосов для перекачки раствора, расчет диаметра паровых и сырьевых трубопроводов. По результатам расчета, по нормалям подбирают стандартное оборудование.

Задание

Спроектировать двухкорпусную выпарную установку для выпаривания G_н=7 кг/с водного раствора NaCl от начальной концентрации 5 % до конечной

23 % при следующих условиях:

1. давление насыщенного водяного пара P_г1=2,5 атм.;

2. вакуум в барометрическом конденсаторе 76·10³ Па;

3. выпарной аппарат с принудительной циркуляцией (тип 2, исполнение 1);

4. отбор экстра пара не производится;

5. раствор поступает в первый корпус, подогретый до температуры кипения;

6. взаимное направление пара и раствора – прямоток.

Выбор типа и конструкции выпарного аппарата

Тип и конструкцию выпарного аппарата выбирают на основании характеристики выпариваемого раствора, т.е. с учетом вязкости, плотности, поверхностного натяжения и др. физических показателей раствора. Свойства раствора также определяют выбор материала, из которого должен быть изготовлен аппарат.

Выбираем конструкционный материал, стойкий в среде кипящего раствора NaCl в интервале изменения концентрации от 5 % до 23 %.

В этих условиях химически стойким является сталь марки Ст 3. Скорость ее коррозии не менее 0,1 мм/год, коэффициент теплопроводности λ_ст =25,1 Вт/(м∙К).

Основные условные обозначения

с - теплоемкость, Дж/(кг∙К);

d - диаметр, м;

D - расход греющего пара, кг/с;

F - поверхность теплопередачи, м²;

G - расход раствора, кг/с;

g - ускорение свободного падения, м²/с;

Н - высота, м;

К - коэффициент теплопередачи, Вт/(м²∙К)

Р - давление, атм.;

Q - тепловая нагрузка, кВт;

q - удельная тепловая нагрузка, Вт/м²;

г - теплота парообразования, кДж/кг;

Т, t - температура, К, °С;

W - количество испаряемой воды, кг/с;

х - концентрация, % масс.;

α- коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²∙К);

ρ - плотность, кг/м³;

μ - вязкость, Па∙с; λ - теплопроводность, Вт/(м∙К); σ - поверхностное натяжение, Н/м;

Re - критерий Рейнольдса;

Nu - критерий Нуссельта;

Рг - критерий Прандтля.

Индексы: 1,2 − первый, второй корпус выпарной установки, н, к − начальный, конечный параметр соответственно; г, вт − греющий, вторичный пар соответственно; в − вода; ст − стенка.