Условие задачи Рассчитать двухкорпусную выпарную установку непрерывного действия для выпаривания So = 12 000 кг/час раствора соли KNO3 от начальной концентрации a1 = 8% вес. до конечной a2 = 55 % вес. Слабый раствор соли подогревается в теплообменнике от tн = 30 ˚C до to = 82 ˚C. Давление греющего пара Pгр = 4,5 ата. Вакуум во втором корпусе составляет Pвак = 690 мм рт. ст. Выпарная установка обсуживается барометрическим конденсатором смешения, питающегося водой с tв = 20 ˚C. Из первого корпуса отводится E = 300 кг/час экстра-пара.
Определить:
1. Расход греющего пара в выпарном аппарате и подогревателе;
2. Поверхности теплообмена подогревателя и выпарных аппаратов;
3. Расход охлаждающей воды в конденсаторе;
4. Диаметр и высоту барометрической трубы.
Схема двухкорпусной выпарной установки Расчет подогревателя Исходные данные:
So = 12 000 кг/час;
a1= 8 %;
a2= 55%;
tн= 30 ˚C;
to= 82 ˚C;
tв’= 20 ˚C;
а) Справочные данные* f = y = о =
для раствора а = 8%, to = 82 ˚C
09кг/м3
= 3,91×-6 м2/с
= · = 3,91×-6 м2/с·09кг/м = 3,94519·10-3 Па×с
rр = 2304 кДж/кг
tнас = 100,7 ˚C
r = 2253 кДж/кг
657Вт/м×К
б) Пересчет единиц 1. Количество передаваемого тепла от конденсатора к воде Q = So×rр = 3,33кг/с×2304 кДж/кг = 7672 (кВт)
2. Расход греющего пара Дгр = Q/r = 7672 / 2253 = 3,405 (кг/с)
3. Подготовка к расчету коэффициента теплопередачи ; ;
а) t = tкон – tкип = 18,7 ˚C
б) Расчет A
С = 0,943 (вертикальный теплообменник); Ao = 13·103.
Для выбора высоты теплообменника надо оценить Fор, а для этого нужно задаться К (К < меньш).
Кор = 1000 Вт/м2; , в каталоге – 497 м2.
H = 1400 мм
в) dn·´s = 38х2 [6, стр. 415]
г)
д) Расчет параметра В
4. Расчет коэффициента теплопередачи № итерации К новое К 1 1000 1940,997 2 1940,997 1860,799 3 1860,799 1866,738 4 1866,738 1866,293 5 1866,293 1866,326 6 1866,326 1866,324 7 1866,324 1866,324
Красч = 1866 (итог четвертой итерации)
5. Расчет поверхности теплообмена Уточнение подбора по каталогу, при условии, что Fкатал > Fрасч; Hкатал < 1,4 м
Выбираем одноходовой теплообменник типа ТН или ТЛ: F = 239 м2, H = 1,2 м, ×-3 м.
Расчет двухкорпусной выпарной установки Исходные данные: So = 12 000 кг/час;
ao = 8 %;
a2 = 55 %;
tн = 30 ˚C;
to = 82 ˚C;
Pгр = 4,5 ата = 4,413 бар;
Pвак = 690 мм рт. ст.;
tв’= 20 ˚C;
E = 300 кг/час.
а) Справочные данные из [1] и [2] a%, масс 0 5 10 15 20 25 30 40 60 8 55
tкип, ˚С
100 100,5 100,9 101,2 102,1 104,1 108,2 100,7 107,0
= q
1 0,98 0,96 0,94 0, 92 0,9 0,88 0,84 0,76 0,968 0,78
б) Пересчет единиц
; ; ;
1. Расчет количества выпаренной воды и распределение ее по корпусам. Расчет концентрации a1 2. Расчет температурных депрессий и температур кипения При концентрации a1 = 17,3%, ta1 101,4 ˚С;
1 = ta1 – tст = 101,6 -100,0 = 1,4 ˚C
Во втором корпусе считаем по правилу Бабо.
Абсолютное давление PII = Pатм – Pвак = 1,033 – 0,842 = 0,191 атм = 0,188 бар
(Ps)ст берется из таблицы насыщенных паров для температуры кипения раствора при a2 = 55% (tкип = 107 ˚С). ............
