Приложение 5 пример расчета двухкорпусной выпарной установки

5.1.ЗАДАНИЕ НА РАСЧЕТ ДВУХКОРПУСНОЙ ПРЯМОТОЧНОЙ ВЫПАРНОЙ УСТАНОВКИ

Требуется выпаривать = 4,72 кг/с водного раствора сульфата аммония ((NH₄)₂SO₄) от начальной концентрации = 14% масс. до конечной концентрации (воII корпусе) = 45% масс. Температура раствора на входе вI корпус =102. Первый корпус обогревается насыщенным водяным паром с давлением. ИзI корпуса отбирается поток экстра-пара кг/с. Остаточное давление воII корпусе .

Оба корпуса выпарной установки изготавливаются из стали марки ОХ21Н5Т (теплопроводность такой стали )

Определить

1) Поверхности теплообмена корпусов (условие равенства).

2) Расход греющего пара D_гр.

5.2. РАСЧЕТНАЯ СХЕМА ДВУХКОРПУСНОЙ ВЫПАРНОЙ УСТАНОВКИ

Схема узла выпаривания в виде двух корпусов с обозначениями потоков и характеристик процесса представлена на рис. П.5.1. Обозначения на схеме и в формулах совпадают с принятыми в учебнике [1] с одним исключением: вместо с_р (теплоемкость растворителя) в учебнике здесь будет с_в (теплоемкость воды).

Следует отметить, что полная технологическая схема выпарной установки помимо узла выпаривания включает также подогреватель исходного раствора, насос, блок создания вакуума, ёмкости, конденсатоотводчики [5] и при выполнении курсового проекта должна быть представлена в полном объёме.

Рис. П.5.1 Схема 2-х корпусной установки

5.3. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ВЫПАРНОЙ УСТАНОВКИ В ДВУХ КОРПУСАХ

Водный раствор сульфата аммония с параметрами =102;= 14% масс. в количестве= 4,72 кг/с поступает вI корпус, обогреваемый греющим паром. Раствор в трубах кипит при температуре и в виде смеси (пар + жидкость) поступает в сепарационное пространство, где происходит её разделение на вторичный парс параметрами;и упаренный растворс параметрами;, которые выводятся из корпуса.

Упаренный раствор из I корпуса переходит во II корпус. Во втором корпусе происходит его дальнейшее упаривание до заданной конечной концентрации за счёт теплоты, отдаваемой при конденсации вторичного пара, поступающего изI корпуса. Часть вторичного пара из I корпуса в виде экстра-пара Е=0,0556кг/с идёт на производственные нужды. Циркуляция раствора в аппарате естественная.

Вторичный пар изII корпуса с параметрами ;поступает в барометрический конденсатор смешения [1], где он, контактируя с водой, конденсируется, значительно уменьшая свой объём, в результате чего образуется вакуум.

5.4. РАСЧЕТ НЕОБХОДИМОЙ ПОВЕРХНОСТИ ТЕПЛООБМЕНА В КОРПУСАХ

Выполнен строго по предложенному в [1] на стр. 714 алгоритму.

1. Общее количество выпаренной воды

Предварительное распределение W по корпусам выполним с учетом отбираемого экстра-пара :

Проверка:

2. Концентрация раствора в I корпусе находится из формулы , отсюда:

Температурную депрессию в I корпусе находим как стандартную по =21,5% масс (по таблице 1.1 Приложения 1 данного пособия ):. Более удобно находитьпо графику (рис. П.5.2.), построенному по табличным данным. Значения температурной депрессии различных солей в зависимости от концентрации приведены также в [2,3].

Рис. П.5.2. Зависимость стандартной температурной депрессии от концентрации водного раствора (NH₄)₂SO₄.