Определение температур кипения раствора
Рассчитать трехкорпусную выпарную установку для концентрирования G=4,16 кг/с водного раствора CaCl2 от концентрации Хн=15 % до конечной Хк=32 % (масс.). Схему установки принять прямоточную, корпуса должны иметь одинаковую поверхность нагрева. Раствор на выпарку подается при температуре кипения. Абсолютное давление греющего пара Рн=5 атм. (0,49 МПа), давление в барометрическом конденсаторе РБК=0,3 атм. (0,029 МПа), рекомендуется использовать распределение нагрузки по корпусам из соотношения W1 ÷ W2 ÷ W3 = 1 ÷ 1,05 ÷ 1,1.
Введение
Технологическая схема выпарной установки
В химической промышленности для концентрирования растворов нелетучих и мало летучих веществ широко применяется процесс выпаривания. Наиболее целесообразно для этого использовать многокорпусные выпарные установки непрерывного действия (МВУ). МВУ состоят из нескольких корпусов, в которых вторичный пар предыдущего корпуса используется в качестве греющего пара для последующего корпуса. В этих установках первичным паром обогревается только первый корпус. В многокорпусных выпарных установках достигается значительная экономия греющего пара по сравнению с однокорпусными установками той же производительности.
Принципиальная технологическая схема трехкорпусной вакуум-выпарной установки непрерывного действия представлена на рис.1.1.
Исходный раствор подается из емкости 1 центробежным насосом 2 через теплообменник 3 в первый корпус выпарной установки 4. В теплообменнике 3 исходный раствор нагревается до температуры близкой к температуре кипения раствора в первом корпусе выпарной установки.
|
|
|
Первый корпус установки обогревается свежим (первичным) паром. Вторичный пар, образующийся при кипении раствора в первом корпусе, направляется в качестве греющего пара во второй корпус 5; сюда же поступает частично сконцентрированный раствор из первого корпуса. Аналогично упаренный раствор из второго корпуса подается в третий корпус 6 , обогреваемый вторичным паром второго корпуса. Упаренный до конечной концентрации в третьем корпусе готовый продукт поступает из него в емкость 10. По мере прохождения из корпуса в корпус давление и температура пара понижаются, и из последнего (третьего) корпуса пар с низким давлением отводится в барометрический конденсатор смешения 7, в котором при конденсации пара создается вакуум. Раствор и вторичный пар перемещаются из корпуса в корпус самотеком благодаря общему перепаду давления, возникающего в результате избыточного давления в первом корпусе и вакуума в последнем. Воздух и неконденсирующиеся газы, поступающие в установку с охлаждающей водой (в конденсаторе) и через не плотности трубопроводов, отсасываются через ловушку 8 вакуум-насосом.
|
|
|
Смесь охлаждающей воды и конденсата сливается самотеком через барометрическую трубу в бак-гидрозатвор 9.Конденсат греющих паров из выпарных аппаратов и теплообменника выводится с помощью конденсатоотводчиков.
Расчет концентраций выпариваемого раствора
Производительность установки по выпариваемой воде определяем по формуле:
, (1.2)
где 
– производительность по выпаренной воде, кг/с;
– производительность по исходному раствору, кг/с;
– соответственно начальная и конечная концентрация раствора, масс. доли,
кг/с.
На основании практических данных принимаем, что выпариваемая вода распределяется между корпусами в соотношении W1 ÷ W2 ÷ W3 = 1 ÷ 1,05 ÷ 1,1.
Тогда:
кг/с
кг/с
кг/с
Проверка:
W1+ W2+ W3= W=0,70+0,74+0,77=2,21 кг/с.
Рассчитываем концентрации растворов в корпусах:
(18,0 %)
(22,9 %)
(32,0 %).
Концентрация раствора в третьем корпусе Х3 соответствует заданной концентрации упаренного раствора ХБК.
Определение температур кипения раствора
Температура кипения раствора в корпусе 
определяется как сумма температур греющего пара последующего корпуса 
и температурных потерь
|
|
|
, (1.3)
где 
– соответственно температурная, гидростатическая и гидравлическая депрессии, К.
Для определения температур греющего пара примем, что перепад давлений в установке ∆P распределяется между корпусами поровну:
МПа (1.4)
где PГ1 – давление греющего пара в первом корпусе, МПа;
Pбк – давление в барометрическом конденсаторе, МПа.
Тогда давление греющих паров в корпусах составляет:
PГ1=0,49 МПа
PГ2 = PГ1 – ∆P = 0,49 – 0,1537 = 0,3363 МПа
PГ3 = PГ2 – ∆P = 0,3363 – 0,1537 = 0,1826 МПа
Pбк = PГ3 – ∆P = 0,1826 – 0,1537 = 0,0289 МПа
По давлению греющего пара находим его температуру и теплоту парообразования rГ1 (табл. 1.1) по корпусам.
Таблица 1.1 – Температуры и теплоты парообразования
Дата добавления: 2019-02-26; просмотров: 292; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!