Расчет и подбор двухкорпусной выпарной установки непрерывного действия для выпаривания нитрата калия (166527)

Посмотреть архив целиком

17

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

  1. 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

09кг/м3

= 3,91-6 м2

= · = 3,91-6 м2/с·09кг/м = 3,94519·10-3 Пас

rр = 2304 кДж/кг

tнас = 100,7 ˚C

r = 2253 кДж/кг

657Вт/мК

б) Пересчет единиц

  1. Количество передаваемого тепла от конденсатора к воде

Q = Sorр = 3,33кг/с2304 кДж/кг = 7672 (кВт)

  1. Расход греющего пара

Дгр = Q/r = 7672 / 2253 = 3,405 (кг/с)

  1. Подготовка к расчету коэффициента теплопередачи

; ;

а) t = tконtкип = 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

  1. 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)

  1. 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

  1. 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

  1. 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). (Ps)ст = 1,294 бар. [3, таблица 1].

; (бар)

По давлению 0,240 бар ищем температуру кипения раствора во втором корпусе: tкип = 64,08 ˚C. Определяем при давлении 0,188 бар:  58,7 ˚C [3, таблица 2].

Поправка Стабникова не вводится, т.к. растворение соли KNO3 является эндотермическим [4, таблица XXXVII].

II = t кип – II = 64,0 – 58,7 = 5,3 ˚C.

  1. Суммарная полезная разность температур

По Pгр = 4,5 ата  4,4 бар находим по таблице насыщенных паров [3, таблица 2] находим T1 = 147,1 ˚C.

Г(1-2) примерно от 1 до 3 ˚C. Принимаем Г(1-2) = 1,7 ˚C.

(˚С)

Распределяем произвольно по корпусам:

1 = 40 ˚C;

2 = 40 ˚C.

  1. Таблица первого приближения


Символ

I приближение

Предварительный вариант

Окончательный вариант

I корпус

II корпус

I корпус

II корпус

T

147,1

104

143,9


40

40



t

107,1

64


64

1,4

5,3


5,3

101,7

58,7


58,7

Г

1,7

1,7



a%

17,3

55

17,3

55

Pгр

4,4

0,239

4,5


P

1,29

0,188


0,188

h

2742

2616

2742


i

2713

2607


2607


t – температура кипения раствора. t = T – 

 – температура вторичного пара  = t - 

P – давление внутри корпуса (по таблице свойств воды и пара на линии насыщения при t)

по таблице сухого насыщенного пара ;-\

  1. Уточнение значений Wi (W1, W2)

Составим тепловой баланс по второму корпусу:

Теплоемкость исходного раствора Co = 3,94 кДж/кгград [1]

Теплоемкость конденсата Cк = 4,23 кДж/кгград [5]

Теплоемкость растворителя Cр = 4,20 кДж/кгград [5]


= 1,384 [кг/с]


Подготовка к расчету поверхности теплообмена


А – множитель в выражени для коэффициента теплоотдачи от конденсирующегося пара к поверхности нагрева;

B – множитель в выражении для коэффициента теплоотдачи от поверхности нагрева к кипящему раствору.

а) Расчет AI и AII.

. Принимаем Kор = 1100 Вт/м2K. 2]

С = 0,943 [5, стр. 149]

A0I = 13,0103, A0II = 12,2103 [5, стр 138]

По справочнику находим для F = 82 м2 высоту выпарного аппарата H = 3,5 м. [6, стр. 416].

б) Расчет BоI и BоII.


(бар)

(бар)


Для выпарного аппарата выбираем материал Х-28 хлористая сталь,

 4,25 ккал/(м·град·ч)  4,94 Вт/мК. = 2 мм = 0,002 м

  1. Расчет комплексов для расчетного уравнения

Корпус

I

386,3

2813

1402

51562

37,22

43,54

II

336,6

2341

1146

153146

53,50

81,78

5154

2548

90,72

123,61


ст1 = ст2, ст1 = ст2.


Определение поверхности теплообмена F


Используя в программе Microsoft ® Excel 97 функцию поиска определенного результата для ячейки с помощью подбора значения другой ячейки, находим F для  = 80 ˚С.


F, м2

F4/3

F1/3

66,348

268,598

19,190

38,401

4,048

22,410

80,000

  1. Уточнение 1 и 2

Fрасч = 48,74 м2;

1 = 54,747 ˚C

2 = 25,254 ˚C

1+2 = 54,747 + 25,254 = 80,000 ˚C

невязка отсутсвует.

  1. Уточненный конечный вариант таблицы


Символ

II приближение

Предварительный вариант

Окончательный вариант

I корпус

II корпус

I корпус

II корпус

T

147,1

104

147,1

103,2

40

40

40,8

39,2

t

107,1

64

106,3

64

1,4

5,3

1,4

5,3

101,7

58,7

104,9

58,7

Г

1,7

1,7

1,7

1,7

a%

17,3

55

17,3

55

Pгр

4,4

0,24

4,5

1,13

P

1,29

0,188

1,2

0,188

h

2742

2616

2742

2659

i

2713

2607

2684

2607


Случайные файлы

Файл
630-119.DOC
8170.rtf
132513.rtf
14769.rtf
13526-1.rtf