- •Введение
- •1. Оборудование для очистки газообразных выбросов промышленных предприятий
- •Задание 1 Расчет жалюзийного золоуловителя
- •Жалюзийные золоуловители для очистки дымовых газов при высоких температурах
- •Методика расчета
- •Задание 2
- •Расчет циклона
- •Общие положения
- •Конструкция и принцип работы циклонного аппарата
- •Фракционный кпд конических циклонов
- •Максимальная тяговая производительность единичных циклонов
- •Конструкция батарейных циклонов
- •Неисправности сухих механических пылеуловителей
- •Методика расчета
- •Задание 3
- •Расчет эффективности применения скруббера Вентури для очистки от пыли производственных выбросов
- •Общие положения
- •Принцип работы мокрых золоуловителей
- •Скруббер Вентури
- •Методика расчета
- •Задание 4
- •Расчет электрофильтров
- •Общие положения
- •Конструкции и принцип работы электрофильтров
- •Методика расчета
- •Задание 5 Расчет выпарного аппарата общие положения
- •Выпарные аппараты со свободной циркуляцией
- •Выпарные аппараты с естественной циркуляцией
- •Выпарной аппарат для выпаривания концентрированных растворов
- •Выпарные аппараты с принудительной циркуляцией
- •Пленочные выпарные аппараты
- •Методика расчета
- •Задание 6 Расчет аэротенков общие положения
- •Методика расчета
- •1 Ч для аэротенков-смесителей
- •Задание 7 Расчет метантенков общие положения
- •Методика расчета
- •Задание 8 Люксметр общие положения
- •Методика расчета
- •2. Порядок работы
- •Задание 9 Шумомер вшв-003-м3 общие положения
- •Методика расчета
- •1. Порядок работы при измерении уровней звука и звукового давления в диапазоне частот от 2 до 18000 Гц капсюлем
- •2. Порядок работы при измерении виброускорения и виброскорости
- •3. Измерение виброскорости
- •4. Измерение логарифмических уровней виброускорения или виброскорости в децибелах
- •Заключение
- •Приложение 1 Рекомендации
- •1. Нормируемые параметры шума на рабочих местах по требованиям санитарных норм сн.2.2.4/2.1.8.562-96, определяемые с помощью прибора bllh3-q03-m3.
- •2. Нормируемые параметры шума в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки по требованиям санитарных норм сн.2.2.4/2.1.8.562-96, определяемые с помощью прибора вшв-003-мз
- •4. Определение и расчет нормируемых параметров шума (по требованиям санитарных норм сh.2.2.4/2.1.8.562-96г.), по измеренным значениям шумовых характеристик с помощью прибора вшв-003-мз
- •Рекомендации
- •2. Определение корректированных значений параметров вибрации или их логарифмических уровней (при интегральной оценке по частоте)
- •3. Определение эквивалентного корректированного значения вибрации или их логарифмических уровней (при интегральной оценке с учетом времени воздействия).
- •4. Рекомендуемый расчет корректированных и эквивалентных корректированных значений вибрации и их уровней.
- •Библиографический список
Пленочные выпарные аппараты
В пленочных аппаратах раствор движется вдоль поверхности теплообмена в виде тонкой пленки.
Пленочные аппараты с вертикальными трубами (рис. 2.8) состоят из пучка кипятильных труб, обогреваемых снаружи паром и присоединенных вверху к сепаратору. Жидкость подается снизу, причем уровень ее поддерживается на 1/4 – 1/5 высоты труб. Остальная часть высоты труб заполнена парожидкостной смесью, расслаивающейся на пленку жидкости (около стенок) и пар (в центре). Трением о струю пара жидкая пленка увлекается вверх; поэтому такие аппараты часто называют аппаратами с поднимающейся пленкой.
Рис. 2.8. Пленочный выпарной аппарат:
1 – кипятильник; 2 – сепаратор.
Пленочные аппараты обладают высоким коэффициентом теплопередачи. Последний, однако, достигается лишь при определенном уровне жидкости, который устанавливается опытным путем: при повышении уровня коэффициент теплопередачи снижается; при понижении уровня уменьшается содержание жидкости в парожидкостной смеси, что приводит к недостаточному смачиванию верхних концов труб и снижению активной поверхности теплообмена. Ввиду однократного прохождения жидкости через аппарат со значительной скоростью, для получения достаточно концентрированного упаренного раствора требуются длинные трубы (обычно 6 – 9 м).
Недостатками вертикальных пленочных аппаратов являются трудность очистки длинных труб и сложность регулирования процесса при колебаниях давления греющего пара и начальной концентрации раствора. Кроме того, для размещения пленочных аппаратов необходимо строить производственные здания большой высоты.
Эти аппараты применяются для выпаривания пенящихся, а также чувствительных к высокой температуре растворов; при выпаривании очень вязких и кристаллизующихся растворов они малопригодны.
Методика расчета
Процесс выпаривания широко применяют для концентрирования растворов нелетучих веществ.
На рисунке представлена установка, в которую входит выпарной аппарат с центральной циркуляционной трубой.
Рис. 2.9. Схема однокорпусной выпарной установки:
1 — сепаратор;2 — греющая камера;3 — циркуляционная труба;4 - барометрический конденсатор; 5 — барометрическая труба;6 — вакуум-насос
Уравнения материального баланса выпаривания:
где GH — массовый расход начального (исходного) раствора, кг/с;GK — массовый расход конечного (упаренного) раствора, кг/с;W — массовый расход выпариваемой воды, кг/с;
,
где , — массовые доли растворенного вещества в начальном и конечном растворах.
Задание
Рассчитать однокорпусной выпарной аппарат по следующим данным:
количество свежего раствора, поступающего на выпаривание - Gн, кг/с;
начальная концентрация сухих веществ свежего раствора –Вн , %;
конечная концентрация сухих веществ упаренного р-ра –Вк , %;
температура свежего раствора – tн , ºС;
температура кипения раствора – tк , ºС;
давление в аппарате – Рвт , Па;
теплоемкость свежего раствора – Ср;
давление греющего пара – Ргп, Па;
коэффициент теплопередачи – К, Вт/(м2 ºК);
тепловые потери – Qпот , %;
Требуется определить:
количество выпариваемой воды - W, кг/с;
расход греющего пара - D, кг/с;
полезную разность температур - Δtпол, ºС;
поверхность нагрева аппарата - F, м.
Таблица 2.1
Исходные данные для расчета
Величины |
Ед. изм. |
Вариант | |||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 | ||
Gн |
кг/с |
2,7 |
2,2 |
2,6 |
1,6 |
2,0 |
2,36 |
1,38 |
1,8 |
1,94 |
2,5 |
Вн |
% |
7,0 |
6,0 |
7,0 |
5,0 |
5,0 |
7,0 |
5,0 |
6,0 |
6,0 |
7,0 |
Вк |
% |
30 |
32 |
32 |
30 |
28 |
30 |
28 |
32 |
30 |
30 |
tн |
ºС |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
15 |
16 |
14 |
16 |
18 |
Рвт ·10-5 |
Па |
0,3 |
0,4 |
0,6 |
0,45 |
0,3 |
0,5 |
0,4 |
0,25 |
0,6 |
0,5 |
Ср |
кДж/кг ºС |
4,06 |
4,1 |
4,06 |
4,15 |
4,15 |
4,06 |
4,15 |
4,1 |
4,1 |
4,06 |
Ргп ·10-5 |
Па |
2,0 |
2,2 |
3,5 |
4,3 |
5,0 |
3,4 |
4,2 |
3,9 |
4,5 |
3,4 |
l |
м |
2,0 |
3,0 |
2.5 |
2,0 |
2,5 |
3,5 |
3,5 |
3,0 |
2,0 |
3,0 |
tk |
ºС |
70 |
80 |
75 |
75 |
80 |
70 |
80 |
70 |
90 |
85 |
Величины |
Ед. изм. |
Вариант | |||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 | ||
К |
Вт/(м2 ºК) |
1120 |
1270 |
1200 |
970 |
1150 |
1200 |
1050 |
1080 |
1000 |
1100 |
Δ |
ºС |
3 |
4 |
5 |
6 |
3,5 |
4,5 |
5 |
4,5 |
3,8 |
5,5 |
МЕТОДИКА РАСЧЕТА
Производительность аппарата по выпаренной влаге (кг/с) из раствора определится из уравнения:
Расход греющего пара (кг/с) определяется из уравнения теплового баланса:
где 1,02.1,05 – коэффициент, учитывающий потери тепла;
i’ - энтальпия греющего пара, кДж/кг;
i” - энтальпия конденсатора, кДж/кг;
–энтальпия вторичного пара, к Дж/кг;
Ср – теплоемкость воды при температуре кипения раствора, кДж/кгК.
Величины i’,i”,i берутся из таблицы насыщенного водяного пара при соответствующем давлении, а Ср берется по таблице физических свойств воды (см. приложение 1и 2).
Полезная разность температур определяется из уравнения:
где – температура греющего пара (берется из таблицы насыщенного пара при соответствующем давлении).
Поверхность нагрева (м) аппарата определяется из основного уравнения теплопередачи
,
где
Отсюда
- количество греющего пара, кг/с,
где – удельная теплота конденсации греющего пара, кДж/кг;
–удельная теплота конденсации вторичного пара, кДж/кг;
Таблица 2.2
Свойства насыщенного водяного пара в зависимости от давления.
Пересчет в СИ: 1ат. = 9,81 · 104Па
Давление (абс.), ат. Р |
Температура, ºС, t |
Плотность, кг/м3, ρ |
Энтальпия жидкости, кДж/кг, (i,,) |
Энтальпия пара, кДж/кг, (i,) |
Теплота парообра-зования, кДж/кг, (r) |
0,2 |
59,7 |
0,1283 |
250,1 |
2607 |
2358 |
0,3 |
68,7 |
0,1876 |
287,9 |
2620 |
2336 |
0,4 |
75,4 |
0,2456 |
315,9 |
2632 |
2320 |
0,5 |
80,9 |
0,3027 |
339,0 |
2642 |
2307 |
0,6 |
85,5 |
0,3590 |
358,2 |
2650 |
2296 |
0,7 |
89,3 |
0,4147 |
375,0 |
2657 |
2286 |
0,8 |
93,0 |
0,4699 |
389,7 |
2663 |
2278 |
0,9 |
96,2 |
0,5246 |
403,1 |
2668 |
2270 |
1,0 |
99,1 |
0,5790 |
415,2 |
2677 |
2264 |
1,2 |
104,2 |
0,6865 |
437,0 |
2686 |
2249 |
1,4 |
108,7 |
0,7931 |
456,3 |
2693 |
2237 |
1,6 |
112,7 |
0,898 |
473,1 |
2703 |
2227 |
1,8 |
116,8 |
1,003 |
483,6 |
2709 |
2217 |
2,0 |
119,6 |
1,107 |
502,4 |
2710 |
2208 |
3,0 |
132,9 |
1,618 |
558,9 |
2730 |
2171 |
4,0 |
142,9 |
2,120 |
601,1 |
2744 |
2141 |
5,0 |
151,1 |
2,614 |
637,7 |
2754 |
2117 |
6,0 |
158,1 |
3,104 |
667,9 |
2768 |
2095 |
Контрольные вопросы
Назначение выпарных аппаратов.
Виды выпарных аппаратов и их особенности.
Пояснить схему однокорпусной выпарной установки.
Уравнения материального баланса выпаривания.
Расчет и интерпретация полученных данных.