1.Технологический расчет аппаратов [1]

1.1Технологическая схема выпарной установки и ее описание [1]

1 - емкость исходного раствора, 2, 10 - насосы, 3 - теплообменник-подогреватель, 4-6 -выпарные аппараты, 7 - барометрический конденсатор, 8 - вакуум-насос, 9 - гидрозатвор, 11 - емкость упаренного раствора, 12 - конденсатоотводчик.

Рисунок 1 - Принципиальная схема трехкорпусной выпарной установки

Принципиальная схема трехкорпусной выпарной [1] установки показана на рис. 1. Исходный разбавленный раствор из промежуточной емкости 1 центробежным насосом 2 подается в теплообменник 3 (где подогревается до температуры, близкой к температуре кипения), а затем — в первый корпус 4 выпарной установки. Предварительный подогрев раствора повышает интенсивность кипения в выпарном аппарате 4.

П ервый корпус обогревается свежим водяным паром. Вторичный пар, образующийся при концентрировании раствора в первом корпусе, направляется в качестве греющего во второй корпус 5. Сюда же поступает частично сконцентрированный раствор из 1-го корпуса. Аналогично третий корпус 6 обогревается вторичным паром второго и в нем производится концентрирование раствора, поступившего из второго корпуса.

Самопроизвольный переток раствора и вторичного пара в следующие корпуса возможен благодаря общему перепаду давлений, возникающему в результате создания вакуума конденсацией вторичного пара последнего корпуса в барометрическом конденсаторе смешения 7 (где заданное давление поддерживается подачей охлаждающей воды и отсосом неконденсирующихся газов вакуум-насосом 8). Смесь охлаждающей воды и конденсата выводится из конденсатора при помощи барометрической трубы с гидрозатвором 9. Образующийся в третьем корпусе концентрированный раствор центробежным насосом 10 подается в промежуточную емкость упаренного раствора 11.

Конденсат греющих паров из выпарных аппаратов выводится с помощью конденсатоотводчиков 12.

Исходные данные:

Вещество: KNO3

G=12т/час

Хн=5% масс

Хк=20% масс

Рr1=4.7 атм

Pбк=0.43 атм

Тип аппарата : 2

Аппарат с наружной цирк-ей трубой.

1 .2 Определение поверхности теплопередачи выпарного аппарата

Поверхность теплопередачи каждого корпуса выпарного аппарата определяется по основному уравнению теплопередачи:

, (1)

где Q - тепловые нагрузки, Вт;

К - коэффициент теплопередачи, Вт/(м²·К);

∆t_п - полезная разность температур, ⁰С.

Эти величины находят методом последовательных приближений.

Первое приближение

Производительность установки по выпариваемой воде определяют из уравнения материального баланса. Уравнение материального баланса имеет вид:

, (2)

где G_н - производительность аппарата, кг/с;

х_н - начальная массовая концентрация упариваемого раствора, %;

х_к - конечная массовая концентрация упариваемого раствора, %.

Подставив, получим:

кг/с.

1.2.1 Определение концентрации упариваемого раствора

Распределение концентраций раствора по корпусам установки зависит от соотношения нагрузок по выпариваемой воде в каждом аппарате. Сделаем распределение концентраций на основании практических данных, приняв следующее соотношение массовых количеств выпариваемой воды по корпусам:

= 1,0:1,1:1,2.