Тепловой расчет выпарной установки

ВВЕДЕНИЕ

Выпарные установки применяются в технологии для концентрирования или разделения растворов, суспензий и эмульсий. При выпарке раствора, из него выделяются пары растворителя, а растворимое нелетучее остается в аппарате.

Выпарные аппараты широко применяются в химической, пищевой и других отраслях народного хозяйства, для термического опреснения соленых вод.

Существуют 3 метода выпаривания растворов:

1.        Парообразование на поверхности теплообмена;

2.        Адиабатное испарение, при котором концентрирование раствора осуществляется путем испарения перегретой жидкости, подаваемой в камеру, давление в которой ниже давления насыщения, соответствующего температуре поступающего в камеру жидкости;

3.        Испарение при контакте с теплоносителем, т.е. без соприкосновения раствора с поверхностью нагрева.

В химической промышленности наибольшее распространение получили выпарные установки поверхностного типа, которые по технологическим признакам разделяют на несколько групп:

- по числу ступеней;

- по давлению вторичного пара в последней ступени;

- по подводу первичной теплоты;

- по технологии обработки раствора;

- по относительному движению греющего пара и выпариваемого раствора.

Выпарной аппарат должен удовлетворять технологическим и конструктивным требованиям и обладать оптимальными техническими и технико-экономическими показателями.

1. ОПИСАНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ УСТАНОВКИ

Исходный раствор из бака исходного раствора центробежным насосом подается в ТОА 1 ступени, где подогревается вторичным паром из 2 корпуса. Затем подается в ТОА 2 ступени, где с помощью греющего пара подогревается до температуры, близкой к температуре кипения. После 2 ступеней подогрева раствор поступает в первый корпус выпарной установки. Предварительный нагрев раствора повышает интенсивность кипения в выпарном аппарате.

Первый корпус, как и 2 ступень ТОА, обогреваются насыщенным водяным паром, поступающим от котельной. Вторичный пар, образующийся при концентрировании раствора в первом корпусе, направляется в качестве греющего во второй корпус. Также во второй корпус поступает частично сконцентрированный раствор из первого корпуса. Вторичный пар, образующийся при концентрировании раствора во втором корпусе, направляется в качестве греющего в третий корпус а также в теплообменник первой ступени. Также в третий корпус поступает ещё более сконцентрированный раствор из второго корпуса.

Самопроизвольное движение раствора и вторичного пара в последующие корпуса возможен благодаря общему перепаду давлений, возникающему благодаря созданию вакуума конденсацией вторичного пара третьего корпуса в барометрическом конденсаторе, где заданное давление поддерживается подачей охлаждённой воды из водоотборной системы к отсосам неконденсирующихся паров вакуум-насосом. Смесь охлаждающей воды и конденсата выводится из конденсатора при помощи барометрической трубы с гидрозатвором. Образующийся в третьем корпусе концентрированный раствор поступает в сборник упаренного раствора, оттуда центробежным насосом направляется на дальнейшую переработку или к потребителю.

Конденсат из барометрического конденсатора подается в конденсатную линию, куда также подается конденсат из теплообменников подогрева и всех 3 корпусов аппарата. По конденсатной линии конденсат отводится в котельную.

2. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ ВЫПАРНОЙ УСТАНОВКИ

2 .1 Принятые допущения

Расчет выполняется с учетом следующих допущений:

- температура конденсата, уходящего из корпуса, равна температуре греющего пара;

-  вторичный пар - сухой насыщенный;

-  давление вторичного пара при переходе из корпуса в корпус не изменяется, т.е. температура пара не уменьшается;