- •Многокорпусная выпарная установка с равными поверхностями нагрева
- •Оглавление
- •Основные условные обозначения.
- •Индексы
- •1. Цель и задачи курсового проектирования
- •2. Проработка общих вопросов
- •2.1. Выбор места размещения установки
- •2.2. Теплофизические свойства раствора, водяного пара и его конденсата
- •2.3. Выбор типа выпарного аппарата
- •2.4. Конструкционный материал выпарных аппаратов
- •2.5. Технологическая схема выпарной установки
- •3. Расчет1подогревателя исходного раствора
- •3.1. Расчет тепловой нагрузки
- •3.2. Расход греющего пара в подогревателе
- •3.3. Расчет требуемой поверхности теплообмена подогревателя
- •4. Расчет выпарных аппаратов
- •4.1 Расчет поверхности теплообмена греющих камер выпарных аппаратов
- •Алгоритм расчета.
- •4.2. Размеры сепарационного пространства.
- •4.3. Тепловая изоляция аппарата
- •4.4. Диаметры штуцеров и трубопроводов для материальных потоков
- •4.5. Механический расчет элементов аппарата
- •5. Блок создания и поддержания вакуума
- •5.1. Расчет барометрического конденсатора смешения
- •5.2 Расчет и выбор вакуум-насоса.
- •6. Расчет и выбор вспомогательного оборудования
- •6.1 Перекачивающие насосы.
- •6.2 Конденсатоотводчики.
- •6.3 Емкости
- •7. Оформление кусового проекта
- •7.1 Расчетно-пояснительная записка
- •7.2 Графическая часть проекта.
- •7.3 Защита проекта.
- •Приложение 1. Теплофизические свойства растворов некоторых солей.
- •1.2. Плотность ()
- •1.3. Кинематическая вязкость ( )
- •1.4. Теплоемкость ()
- •1.5. Критерий прандтля
- •1.6. Коэффициент температуропроводности ()
- •Приложение 2 физические свойства воды и водяного пара на линии насыщения
- •2.1. Физические свойства воды на линии насыщения
- •2.2. Физические свойства водяного пара на линии насыщения
- •Приложение 3 пример расчета подогревателя
- •Приложение 4 уточненный выбор конструкции теплообменника и его размеров
- •Приложение 5 пример расчета двухкорпусной выпарной установки
- •Расчет температуры кипения t2 и температурной депрессии 2 для II корпуса
- •Расчет комплексов а1 и а2.
- •Расчет величин b01 и b02.
- •Пример расчета барометрического конденсатора смешения и вакуум-насоса
- •Рекомендуемая литература
2.2. Теплофизические свойства раствора, водяного пара и его конденсата
Для расчета размеров аппаратов требуется знание следующих теплофизических характеристик веществ [2,3]:
температуры кипения раствора при нормальном (атмосферном) давлении в зависимости от концентрации растворенного вещества;
растворимости в воде находящегося в растворе вещества в зависимости от температуры раствора;
теплоемкости, кинематической вязкости и теплопроводности раствора в зависимости от температуры и концентрации растворенного вещества;
температуры водяного пара на линии насыщения в зависимости от давления;
энтальпии водяного пара на линии насыщения в зависимости от температуры (давления);
теплопроводности, плотности, вязкости, а также теплоты парообразования воды на линии насыщения в зависимости от давления.
На все приводимые в пояснительной записке справочные данные о свойствах веществ должны быть ссылки на источник информации. Некоторые теплофизические свойства растворов солей приведены в Приложении 1, а воды и водяного пара на линии насыщения – в Приложении 2.
2.3. Выбор типа выпарного аппарата
В настоящее время в промышленности применяют множество разнотипных конструкций выпарных аппаратов. Это обусловлено специфическими свойствами рабочих растворов: вязкостью, поверхностным натяжением, растворимостью, плотностью, температурной депрессией др., а также разными требованиями к качеству конечных продуктов, их товарному виду и т.д.
Выбор следует ограничить кожухотрубными аппаратами с вертикальным расположением греющих камер, обогреваемых водяным паром. Достоинствами этих аппаратов являются компактность конструкции, малая занимаемая площадь, большое паровое пространство, удобство обслуживания и ремонта. Они имеют циркуляционные контуры, позволяющие осуществить естественную или принудительную циркуляцию рабочих растворов.
Эти аппараты по характеру протекающих в них процессов в зависимости от места кипения раствора в нагревательной камере могут быть разделены на три группы: 1) с кипением раствора непосредственно в трубном пучке; 2) с кипением раствора за пределами трубного пучка; 3) с кипением (испарением) в тонкой пленке трубного пучка.
У выпарных аппаратов в отличие от кожухотрубчатых теплообменников греющая камера сблокирована с большим сепарационным (паровым) пространством, предназначенным для отделения вторичного пара от уносимой им жидкой фазы.
В верхней части парового пространства аппарата, в целях более полной сепарации пара, размещают брызгоуловители: циклонного, жалюзийного или сетчатого типа, улавливающие частицы жидкости, уносимые из раствора паром.
Наиболее универсальными являются циклонные брызгоуловители, которые применяют при упаривании как чистых, так и пенящихся, кристаллизирующихся и загрязненных механическими включениями растворов.
Подробнее с конструкциями выпарных аппаратов и принципами их работы можно ознакомиться в работе [1].
2.4. Конструкционный материал выпарных аппаратов
В качестве конструкционных материалов для выпарных аппаратов используются углеродистые и легированные стали различных марок в зависимости от корродирующего воздействия на них рабочих растворов [4,10].