Выпарная установка непрерывного действия с равными поверхностями нагрева

Тогда

G_в=26,5 кг/с

5.2 Диаметр конденсатора

Диаметр барометрического конденсатора d_бк определяют из уравнения расхода:

где - плотность паров кг/м³ ; v- скорость паров м/с.

При остаточном давлении в конденсаторе порядка 10⁴ Па скорость паров составляет 15-25 м/с. Тогда:

d_бк=1,8 м

По нормалям НИИХИММАШа ([1] Приложение 4.6) подбираем конденсатор диаметром, равным расчетному или большему. Выбираем барометрический конденсатор диаметром d_бк =2000 мм.

5.3 Высота барометрической трубы

В соответствии с нормалями, внутренний диаметр барометрической трубы d_бт равен 200 мм. Скорость воды в барометрической трубе:

м/с

Высота барометрической трубы:

где В - вакуум в барометрическом конденсаторе Па ;

- сумма коэффициентов местных сопротивлений ;

??- коэффициент трения в барометрической трубе ;

0,5 - запас высоты на возможное изменение барометрического давления м.

В = Р_атм - Р_бк = 9,810⁴ - 210⁴ = 7,810⁴ Па;

= _вх + _вых = 0,5 + 1,0 = 1,5

где _вх , _вых - коэффициенты местных сопротивлений на входе и выходе из трубы.

Коэффициент трения зависит от режима течения жидкости. Определим режим течения воды в барометрической трубе:

Для гладких труб при Re =375000 , коэффициент трения равен ? = 0,013

Отсюда находим H_бт = 8,48 м.

5.4 Расчет производительности вакуум-насоса

Производительность вакуум-насоса G_возд определяется количеством воздуха, который необходимо удалять из барометрического конденсатора:

где 2.510^-5 - количество газа выделяющегося из 1 кг. воды;

0.01 - количество газа, подсасываемого в конденсатор через не плотности, на 1 кг паров. Тогда

G_возд = 2.510^-5(1,7 + 26,5) + 0,011,7 = 17,710^-3 кг/с

Объемная производительность вакуум-насоса равна:

V_возд = R(273 + t_возд)G_возд / ( М_воздР_возд )

гдеR - универсальная газовая постоянная Дж/(кмольК);

М_возд - молекулярная масса воздуха, кг/кмоль;

t_возд - температура воздуха ⁰ С;

Р_возд - парциальное давление сухого воздуха в барометрическом конденсаторе, Па.

t_возд = t_н + 4 + 0.1(t_к - t_н) = 20 + 4 + 0,1(56,6 - 20,0) = 27,66 град.

Давление воздуха равно:

Р_возд = Р_бк - Р_п

гдеР_п - давление сухого насыщенного пара (Па) при t_возд = 28 ⁰ С. Подставив получим

Р_возд = 0,2·9,810⁴ -0,039·98100 =1,5810⁴ Па;

Тогда

V_возд = = 0,94 м³/с = 5,65 м³/мин

Исходя из объемной производительности и остаточного давления подбираем вакуум-насос типа ВВН-6 мощностью на валу N = 12,5 кВт (см. [1], Приложение 4.7).

6. Тепловой расчет

6.1 Расчет теплообменника-подогревателя

В качестве подогревателя исходного раствора до температуры кипения используем кожухотрубчатый теплообменник. Среда - в трубном пространстве - водный раствор NH₄Сl, 6 % масс., в межтрубном пространстве - насыщенный водяной пар. Расход холодного раствора G₂ = 7,78 кг/с ; t_2н = 20 ⁰ С ; t_2к = 145,72 ⁰ С. Греющий пар под давлением 0,8 МПа , t_1конд = 157,8 ⁰ С.

Тепловая нагрузка аппарата:

Q = G₂C₂(t_2к - t_2н) = 7,783754,2(145,72-20) =3,994 МВт.

Расход пара определим из теплового баланса:

G₁ = Q/r₁ = (1,053,99410⁶ / 208510³)0,95 = 2,12 кг/с.

Средняя разность температур:

t_б = 157,8 - 20 = 137,8 ⁰ C

t_м = 157,8- 145,72 = 12,08 ⁰ C

t_ср = (t_б - t_м) / ln(t_б/t_м) = (137,8 - 12,08) / ln(137,8/12,08) = 55,7 град.

В соответствии с табл. 2.1 [1] примем К_ор = 1200 Вт/(м²К)

Ориентировочное значение поверхности:

F_ор = Q/ К_орt_ср =3,99410⁶ / (120055,7) = 59,75 м²

Принимаем теплообменник с поверхностью теплообмена F=60 м²;

Диаметр кожуха D=600 мм;

Диаметр труб d=25?2 мм;

Длина труб L=3000 мм;

Число ходов - 6;

Общее число труб - 316 шт.

7. Мероприятия по технике безопасности

К аппаратам предъявляются общие требования безопасности, соблюдение которых при конструировании обеспечивает безопасность его эксплуатации. Эти требования сформулированы в ГОСТ 12.2.003-74.

Производственное оборудование в процессе эксплуатации не должно загрязнять окружающую среду выбросами вредных веществ. Не должно быть пожаро- и взрывоопасным. Не должно создавать опасности в результате воздействия влажности, солнечной радиации, механических колебаний, высоких и низких давлений и температур, агрессивных сред и др.

Техника безопасности предъявляется к оборудованию в течении всего срока службы. Безопасность производственного оборудования должны обеспечить следующими мерами:

- правильным выбором принципов действия, конструкторских схем, безопасность конструкции, материалов;

- применение в конструкции средств механизации, автоматизации и дистанционного управления;

- применением средств защиты;

- выполнением эргономических требований;

- включением техники безопасности в техническую документацию на монтаж, эксплуатацию и ремонт.

Список литературы

1. Дытнерский Ю.И., Борисов Г.С., Брыков В.П. и др. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/Под ред. Ю.И. Дытнерского, 2-е изд., перераб. и дополн. М.: Химия, 1991. - 496 с.

2. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Изд. 9-е. М.: Химия,1973. - 750 с.

3. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии./Под ред. П.Г. Романкова, 9-е изд., перераб. и дополн. Л.: Химия, 1981. - 560 с., ил.

4. Справочник химика. М. - Л.: Химия, Т. III, 1962. 1006 с. Т. V, 1966. 974 с.

5. Воробьева Г.Я. Коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах химических производств. Изд. 2-е. М.: Химия, 1975. 816 с.