МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«МИРЭА – Российский технологический университет»

РТУ МИРЭА

Институт тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова

(наименование Института)

Кафедра процессов и аппаратов химической технологии

(наименование кафедры)

Домашнее задание на тему:

Расчет двухкорпусных выпарных установок

Вариант 8

Работу выполнила

Студентка группы ХББО-02-16

Иванова Елена Анатольевна

Руководитель работы

Кузнецова Наталья Анатольевна

Москва, 2019

Дано:

Рассчитать двухкорпусную выпарную установку непрерывного действия для выпаривания S₀=20150 кг/ч раствора NH₄Cl от начальной концентрации a₀=10% масс. до конечной концентрации a₂=44% масс. Слабый раствор соли подогревается в теплообменнике до t₀=86°C. Давление греющего пара P_гп=4,5 атм. Из I корпуса отводится поток экстра- пара Е₁=1900 кг/ч. Вакуум во II корпусе составляет P_вак=615 мм.рт.ст.

Оба корпуса выпарной установки изготавливаются из стали марки ОХ21Н5Т (теплопроводность такой стали λ_ст =17,2 Вт/(м К))

Найти:

1) Поверхности теплообмена корпусов F F₂ F₁ (условие равенства).

2) Расход греющего пара D_гр.

Описание технологической схемы выпарной установки:

Водный раствор хлорида аммония с параметрами S₀=20150 кг/ч; a₀=10% масс. поступает в трубное пространство подогревателя (П), где он за счет теплоты конденсации греющего пара P_гп=4,5 атм, подаваемого в межтрубное пространство, нагревается до температуры t₀=86°C. Подогретый раствор поступает в I корпус, обогреваемый греющим паром. Раствор в трубах кипит при температуре t₁ и в виде смеси (пар + жидкость) поступает в сепарационное пространство, где происходит ее разделение на вторичный пар W₁ с параметрами θ₁; h₁ и упаренный раствор S₁ с параметрами t₁, a₁, которые выводятся из корпуса.

Упаренный раствор из I корпуса переходит во II корпус. Во II корпусе происходит его дальнейшее упаривание до заданной конечной концентрации а_к = а₂ за счет теплоты конденсации вторичного пара, поступающего из I корпуса. Часть вторичного пара из I корпуса в виде экстра-пара E идет на производственные нужды. Циркуляция раствора в аппарате естественная.

Вторичный пар W₂ из II корпуса с параметрами θ₂; i₂ поступает в барометрический конденсатор смешения, где он, контактируя с водой, конденсируется, значительно уменьшая свой объем, в результате чего образуется вакуум (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1. Технологическая схема выпарной установки

1. Расчет выпарной установки

1. Подготовка расчетов

1.2 Перевод в СИ

Р_гп бар

P₂

2. Расчет выпарных аппаратов

2.1 Общее количество выпаренной воды

Проверка:

(ошибка в 0,001 за счет округлений)

2.2 Концентрации растворов по корпусам

2.3 Определение температурных депрессий

2.3.1 Определение температурной депрессии в I корпусе

Температурную депрессию в I корпусе находим как стандартную, строя график (рисунок 2.1) из табличных значений, заполняем таблицу 2.1 [1, стр. 17, табл. 3].

Таблица. 2.1. Температурные депрессии раствора NH₄Cl при различных концентрациях под атмосферным давлением

Растворенное вещество	Температурная депрессия,
	0	5	10	15	20	25
δ	0	0,5	1,7	2,7	4,1	5,6

Температурная депрессия в I корпусе составляет: =3,4[°С].

Рисунок. 2.1. График зависимости температурной депрессии раствора NH₄CI при различных концентрациях под атмосферным давлением.

2.3.2 Определение температурной депрессии в II корпусе

При концентрации a₂=44% масс. температура кипения раствора при атмосферном давлении равна =113,6 °С, следовательно, =13,6 °С. Депрессия при малом давлении Р₂ (во II корпусе) меньше стандартной и может быть рассчитана по правилу Бабо:

Давление насыщенных паров воды при температуре кипения раствора =113,6°С (при стандартных условиях бар) составляет =. Константа Бабо равна:

По этому давлению в таблицах для насыщенного водяного пара находим температуру кипения раствора во II корпусе =71,7 °C.

Поскольку температура вторичного пара во II корпусе определяется по = бар и равна θ₂=61,1 °C, то температурная депрессия, найденная по правилу Бабо равна . Поправкой Стабникова не пользуемся.

Гидравлическую депрессию при переходе вторичного пара из I корпуса во II корпус принимаем .