Расчет выпарной установки

Условие

Рассчитать двухкорпусную выпарную установку непрерывного действия для выпаривания S0 = 17000 кг/ч раствора соли NaNO3 от начальной концентрации a0 = 10% масс. до конечной концентрации a2 =59% масс. Температура раствора на входе в I корпус t0 = 87°C. Давление греющего пара Pгп = 4,1 атм. Вакуум во II корпусе составляет Pвак = 630 мм.рт.ст.  Из I корпуса отводится поток экстра-пара Е1= 1600 кг/ч. Барометрический конденсатор смешения питается водой с температурой tв’= 19°C.

Оба корпуса выпарной установки изготавливаются из стали марки ОХ21Н5Т (теплопроводность такой стали λст =17,2 Вт/ (м К))

Определить:

1. Расход греющего пара;

2. Поверхности теплообмена;

3. Расход охлаждающей воды в конденсаторе;

4. Диаметр и высоту барометрической трубы;

5. Объемный расход парогазовой смеси.

Описание технологической схемы выпарной установки

Водный раствор нитрата калия с параметрами S0 = 17000 кг/ч; a0 = 10 % масс. поступает в трубное пространство подогревателя (П), где он за счет теплоты конденсации греющего пара Pгп = 4,1 атм, подаваемого в межтрубное пространство, нагревается до температуры t0 = 87°C. Подогретый раствор поступает в I корпус (1), обогреваемый греющим паром. Раствор в трубах кипит при температуре t1 и в виде смеси (пар + жидкость) поступает в сепарационное пространство, где происходит ее разделение на вторичный пар W1 с параметрами θ1; h1 и упаренный раствор S1 с параметрами t1; a1, которые выводятся из корпуса.

Упаренный раствор из I корпуса переходит во II корпус (2). Во II корпусе происходит его дальнейшее упаривание до заданной конечной концентрации ак =а2 за счет теплоты конденсации вторичного пара, поступающего из I корпуса. Часть вторичного пара из I корпуса в виде экстра-пара E идет на производственные нужды. Циркуляция раствора в аппарате естественная.

Вторичный пар W2 из II корпуса с параметрами θ2; i2 поступает в барометрический конденсатор смешения (3), где он, контактируя с водой, конденсируется, значительно уменьшая свой объем, в результате чего образуется вакуум (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1. Схема двухкорпусной выпарной установки с подогревателем исходной смеси и БКС[pic 1]

Расчет двухкорпусной выпарной установки

1.Подготовка расчетов

1.2. Переведем все значения в единицы СИ.

[pic 2]

[pic 3]

[pic 4]

[pic 5]

2. Расчет выпарных аппаратов

2.1 Общее количество выпаренной воды

[pic 6]

Предварительное распределение W по корпусам выполним с учетом отбираемого экстра-пара Е1:

[pic 7]

[pic 8]

Проверка:  [pic 9]

2.2 Концентрации растворов по корпусам

[pic 10]

Отсюда:

[pic 11]

2.3 Определение температурных депрессий

2.3.1 Определение температурной депрессии в I корпусе

Температурную депрессию в I корпусе находим как стандартную. Температура кипения чистого растворителя (воды) равна Q1 = 100°C, рассчитаем стандартные температурные депрессии:

δtst1 = tкип1 - Q1 = 102,4535 – 100 = 2,4535°C

δtst2 = tкип2 - Q1 = 113,9852 – 100 = 13,9852°C

2.3.2 Определение температурной депрессии в II корпусе.

Расчёт температуры кипения (◦С) при массовой доле вещества в растворе равной α2.