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 4

Работу выполнил

Студент группы ХББО-03-16

Гуськов Дмитрий Анатольевич

Москва, 2019

Дано:

Рассчитать двухкорпусную выпарную установку непрерывного действия для выпаривания S₀=10000 кг/ч раствора NaCl от начальной концентрации a₀=10% масс. до конечной концентрации a₂=30% масс. Слабый раствор соли подогревается в теплообменнике до t₀=90°C. Давление греющего пара P_гп=4 атм. Из I корпуса отводится поток экстра- пара Е₁=400 кг/ч. Вакуум во II корпусе составляет P_вак=660 мм.рт.ст. Выпарная установка обслуживается барометрическим конденсатором смешения, питающегося водой с температурой t_в’=18°C.

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

Найти:

1. Расход греющего пара D_{гр в} в выпарном аппарате;

2. Поверхности теплообмена двух корпусов (при F F₂ F₁);

3. Расход охлаждающей воды в конденсаторе;

4. Диаметр и высоту барометрической трубы.

Описание технологической схемы выпарной установки:

Водный раствор хлорида натрия с параметрами S₀=10000 кг/ч; a₀=10% масс. поступает в трубное пространство подогревателя (П), где он за счет теплоты конденсации греющего пара P_гп=4 атм, подаваемого в межтрубное пространство, нагревается до температуры t₀=90°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.

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

Растворенное вещество	Температура кипения,
	101	102	103	104	105	107
δ	6,19	11,03	14,67	17,69	20,32	25,09

Температурная депрессия в I корпусе составляет: =3,2[°С].

Рисунок. 2.1. График зависимости температуры кипения раствора NaCl при различных концентрациях под атмосферным давлением.

2.3.2 Определение температурной депрессии в II корпусе

При концентрации a₂=30% масс. температура кипения раствора при атмосферном давлении равна =109,3 °С, следовательно, =9,3 °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 =109,3°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 =58,5 °C.

Поскольку температура вторичного пара во II корпусе определяется по = бар и равна θ₂=51,9°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 .