3.2. Предварительное распределение выпариваемой воды по корпусам установки

На схеме (Рис.1) видно, что в корпус 1 щелок поступает перегретым, охлаждается до температуры кипения. Приняв W₁ равной одной доле, имеем W₁:W₂ = 1:0.98. В корпус 2 щелок поступает перегретым , поэтому долевое соотношение между W₂ и W₃ (с учетом соотношения W₁:W₂) W₂:W₃ = 0,98:0,96. С учетом предыдущего соотношения соотношение между количествами выпариваемой воды в корпусах установки для схемы: 3-2-1:

W₁:W₂:W₃ =1:0.98:0,96

Сумма долей равна 2,94.

Следовательно, для рассматриваемой установки W_i=W/ 3.04, где

W – количество выпариваемой воды во всех корпусах одной установки, определенное в разделе 3.1.

В соответствии с предлагаемым распределением находится количество выпариваемой воды по корпусам

W₁=18,007/2,94=6,125 кг/с

W₂=0.98*6,125 =6,002 кг/с

W₃=0,96*6,002 =5,879 кг/с

3.3. Расчет концентраций на выходе раствора из корпусов установки

Концентрации твердого компонента в щелоке на выходе из любого корпуса установки определяются на основании уравнения материального баланса по твердому компоненту в растворе:

x_i2=G_нx_н/(G_н- ∑W_i),

где i = 1,2,…,m,…,n- номера отсчета корпусов по ходу раствора, а индекс 2 обозначает, что концентрация рассчитывается на выходе из корпуса;

∑W_i – сумма расходов испаряемой воды предыдущих по ходу раствора корпусах и в данном корпусе кг/с.

Вычисленная концентрация на выходе из последнего по ходу раствора корпуса должна быть равна заданной конечной концентрации раствора (x_к).

Х_н=13%; Х_к =51%

Х₃₂=24,167*13/(24,167-5,879)=17,17%

Х₂₂=24,167*13/(24,167-5,879-6,002)=25,572%

Х₁₂=24,167*13/(24,167-5,879-6,002-6,124)=50,987%

3.4. Определение температурного режима работы установки

Последовательность расчета температурного режима установки зависит от способа задания исходных данных.

Задан вакуум в последнем корпусе установки В=74кПа.

В этом случае необходимо самостоятельно задаться величиной температурного напора выпарной установки, из расчета одинаковых значений полезной разности температур на 1 корпус (12-15) °С.

∆t_пол =∆t_i*n

где n – число корпусов;

∆t_i-полезная разность температур на один корпус °С.

По [3] принимаем ∆t_i=13°С.

∆t_пол=13*3=39°С

Определю все виды температурных потерь:

Приближенные значения концентрационных депрессий ∆’_i2 на выходе из аппарата определяю по формуле [3]

∆=А*ехр(В*х)

где А, В – постоянные для сульфитного щелока на магниевом основании по табл.6 [1]

А=0,21; В=0.043

х - концентрация щелока по твердому компоненту на выходе из аппарата в массовых %

∆’₁₂=0.21*ехр(0.043*17,17)=0,4394°С

∆’₂₂=0,21*ехр(0.043*25,572)=0,6306°С

∆’₃₂=0,21*ехр(0.043*50,987)=1,882°С

Изменениями температур кипения раствора ∆’’_i вследствие изменения давления по высоте труб в выпарных аппаратах с принудительной циркуляцией можно пренебречь.

Значение гидродинамических депрессий ∆’’’_i,_(i+1) в паропроводах между корпусами можно задаваться в пределах (1-3°С).

Принимаем: ∆’’’₁₂=1,2°С , ∆’’’₂₃=2,9°

По известной величине вакуума в последнем корпусе установки расчет начинают с определения давления в сепараторе этого корпуса

В=74кПа ,

Р_пс = Р - В,

где Р=101.3 кПа – атмосферное давление,

Р_пс = 101.3 –74 = 27.3кПа

По данному значению в таблице свойств насыщенного водяного пара [2] путем линейной интерполяции определяю температуру сокового пара в последнем корпусе t_3с и составляю приблизительный температурный режим работы установки, начиная с этой температуры, пользуясь для любого i-го корпуса равенствами:

t_3с=66,746°С

t_i2= t_iс + ∆’_i2

t_iг= t_i2 + ∆t_i

t_(i-1)с= t_iг + ∆’’’ _(i-1)i

где t_{ir ,} t_{i2 ,} t_ic – температура греющего пара, кипения раствора и сокового пара i-го корпуса;

Полученные результаты расчета представлены в таблице 1:

Таблица 1. Приблизительный температурный режим.

№корпуса	∆’’’(i-1)i	Температура сокового пара, tic .	∆’ i2	Температура кипения раствора, ti2.	∆ti	Температура греющего пара, t ir.
3	0	66,746	1,882	68,628	13	81,628
2	2,9	84,528	0,6306	85,159	13	98,159
1	1,2	99,359	0,4394	99,798	13	112,798

На первом этапе расчета ∆ t₁= ∆t₂= ∆t₃, а их сумма равна t _пол =39°С.

На последующих этапах расчета значения ∆ t_i должны быть перераспределены по корпусам выпарной установки, исходя из условия равенства поверхностей их нагрева. Выполнить это пока не представляется возможным из-за большого числа связанных между собой переменных параметров, необходимых для расчета ∆ t_i.. Поэтому при дальнейшем уточнении приблизительного температурного режима работы установки на данном этапе расчета пользуются программа ЭВМ разработанная на кафедре ПАХТ.

С помощью ЭВМ получаем температурный режим (табл. 2), результаты которого буду использовать в дальнейших расчетах. Таблица прилагается