Лекция 3 Конструкции выпарных аппаратов (см. Отдельные файлы)

Основная литература:

1. А.Г. Касаткин Основные процессы и аппараты химической технологии. Издание десятое, стереотипное, доработанное. Перепечатка с издания 1973 г. – М.: ООО ТИД «Альянс», 2004. – 753 с.

2. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии: О-28 Учебник: В2 кн./В.Г. Анштейн, М.К. Захаров, Г.А. Носов и др.; Под ред. В.Г. Анштейна. М.:Логос; Высшая школа, 2003.Кн.1. 912 с.: ил.

Лекция 4

Примерная схема расчета многокорпусной выпарной установки.

Технологический расчет многокорпусной вакуум-выпарной установки проводят в следующей последовательности.

1. Вычислив по уравнению (1) общее количество W воды, выпариваемой в установке

(1)

распределяют его по корпусам. При предваритель­ном расчете W может быть распределено поровну между корпусами. Если число корпусов равно п, в каждом корпусе выпаривается W/n кг воды в единицу времени.

2. Из материального баланса по абсолютно сухому веществу находят, пользуясь формулами (2)—(5), конечные концентрации раствора в корпусах.

(2)

(3)

(4)

(5)

3. Общий перепад давлений Δp в установке, равный разности между давлением p₁ первичного пара, греющего первый корпус, и давлением пара p_к в конденсаторе, распределяют предварительно поровну между корпусами; тогда при корпусах на каждый корпус приходится перепад давлений Δp_кор = Δp/ п.

4. По заданному давлению вторичного пара в конденсаторе и принятым перепадам его давления в корпусах находят давления вторичного пара р_вт в корпусах установки:

В I корпусе = p₁ – Δp_кор

Во II корпусе р_вт2 = р_{вт1 –} Δp_кор

В п -ом корпусе р_втn ≈ p_к

Далее по таблицам насыщенного водяного пара определяют температуры вторичного пара в корпусах.

5. Находят величины температурных потерь по корпусам — от температурной депрессии, гидростатической депрессии и гидравлических потерь в трубопроводах вторичного пара между корпусами.

6. Вычисляют общую разность температур установки — разность между температурой пара Т₁ греющего первый корпус, и температурой конденсации вторичного пара в конденсаторе

7. По формуле (6) определяют общую полезную разность темпе­ратур ∑Δt_пол выпарной установки и распределяют ее по корпусам.

(6)

В предварительном расчете принимают тепловые нагрузки Q₁, Q₂, ..., Q_n равными для всех корпусов и задаются ориентировочно отношениями коэффициентов теплопередачи по корпусам К₁, : К₂ :, : К_п-

Общую полезную разность ∑Δt_пол обычно распределяют исходя из равенства поверхностей нагрева корпусов, т. е. по формулам (7)— (9).

(7)

(8)

. . . . . . .

(9)

8. После распределения ∑Δt_пол по корпусам находят температуры греющего пара, вторичного пара и температуры кипения раствора в корпусах. Схема последовательного расчета указанных температур для многокорпусной вакуум-установки с параллельным движением пара и раствора приведена в таблице.

Далее по температурам паров находят с помощью паровых таблиц энтальпии паров.

9. Определив из справочной литературы по концентрациям растворов их удельные теплоемкости и теплоты концентрирования, и задавшись потерями тепла в окружающую среду, составляют уравнения теплового баланса по корпусам (уравнение для любого n-го корпуса многокорпусной выпарной прямоточной установки).

(10)

Решая эти уравнения совместно с уравнением (11), находят количества выпариваемой воды W₁, W₂, ..., W_n и расход D₁ пара, греющего первый корпус.

(11),

где m – число корпусов установки.

10. По известным расходам греющего пара по корпусам определяют тепловые нагрузки Q₁, Q₂, ..., Q_n корпусов и рассчитывают с помощью уравнения (12) коэффициенты теплопередачи К₁,К₂, ..., К_п в корпусах.

(12)

11. По общему уравнению теплопередачи (13) находят поверхности нагрева F_l, F₂, ..., F_n корпусов.

(13)

Таблица Расчет температур греющего и вторичного пара и температур

кипения раствора

Корпус	Температура греющего пара,	Температура кипения раствора,	Температура вторичного пара,
I II n-ный	Т1 (задана)
Конден-сатор*			–
*Расчетная температура конденсации вторичного пара в конденсаторе должна совпасть с заданной.

12. Если величины, полученные расчетом, не совпадают с предварительно принятыми, в результате чего поверхности нагрева корпусов не равны друг другу (как было принято), то производят пересчет, задаваясь новым соотношением количеств воды, выпариваемой по корпусам. При этом найденные в первом приближении значения величин принимают в ка­честве исходных для расчета последующего (второго) приближения и т. д.

Как указывалось, обычно бывает достаточно двух-трех приближений для того, чтобы основные расчетные величины F₁, F₂, ..., F_n отличались от принятых не более чем на 3—5%.

Окончательные расчетные значения поверхностей нагрева корпусов округляют до нормализованных значений*.

______________________

* См., например: Нормаль УкрНИИхиммаша, Аппараты выпарные, 1965.