Многокорпусные выпарные установки. Устройство установок.

УРОК № 47-49 (6 ч)

Практическая работа № 2. Устройство выпарных установок.(2 ч)

Цель урока: изучение устройства выпарных аппаратов.

План урока:

1. Требования к выпарным установкам. Классификация выпарных установок.

2. Однокорпусные выпарные установки. Устройство установок.

3. Многокорпусные выпарные установки. Устройство установок.

1. Требованияк выпарному аппарату: про­стота, компактность, надежность в эксплуатации; высокая производительность; допущение возможно больших напряжений поверхности нагрева и высокие коэффициенты теплопередачи при минимальном весе и стоимости.

Классификация. Выпарные аппараты подразделяются в зависимости:

• от расположения и вида поверхности нагрева;

• конфигурации поверхности нагрева;

• компоновки поверхности нагрева;

• рода теплоносителя;

• взаимного расположения рабочих сред;

• кратности и режима циркуляции.

По методу выпаривания выпарные установки бывают:

- поверхностного типа -  раствор контактирует с поверхностью теплообмена

- контактного типа -  нагревание осуществляется без разделяющей поверхности теплообмена;

- адиабатного испарения.

2. Однокорпусными выпарными установками называются установки, состоящие из одиночного аппарата, в который поступает греющий пар и в результате выпа­ривания получаются концентрированный раствор и вторичный пар. Вторичный пар из которого не используется (при выпаривании под атмосферным давлением или при разрежении) или используется вне аппарата. Многократное использование тепла возможно также в однокорпусных выпарных установках, если сжать вторичный пар при помощи компрессора или пароструйного инжектора до давления, позволяющего применять пар для обогрева того же аппарата, в котором этот пар образовался.

Простое выпаривание осуществляется на установках небольшой производительности, когда затраты теплоты не имеют большого значения.

Материальный баланс простого выпаривания:

 - по материальным потокам – G_н=G_к + W, где G _н,G _к  массовый расход исходного (упариваемого) и конечного (упаренного) раствора; W – массовый расход выпариваемого растворителя.

- по растворенному веществу - G_н х_н: 100=G _кх_к : 100, где х_н, х_{к –} проценты (массовые доли) растворенного вещества в исходном (начальном) и конечном растворах.

Выпарной аппарат периоди­ческого действия (рис. 120), ча­сто эмалировацный, состоит из корпуса с крышкой и паровой ру­башки, укрепленной на фланцах и болтах. Такие аппараты приме­няют в малотоннажных производ­ствах.

Вторичный, пар

 

Отвод конденсата

 

Рис. 1. Однокорпусный выпарной аппарат: 2 — аппарат, 2 — рубашка

Для составления материального и теплового баланса однокорпусного выпарного аппарата примем следующие обозначения:

G_н— количество раствора, по­ступающего на выпаривание;

х_н, х_к — концентрации началь­ного и конечного растворов, %;

G_к— конечное количество вы­паренного раствора;

W - количество выпаренной воды.

Задание 1. Составить формулу количества упаренного раствора и формулу упариваемой воды

Ответ:

-  количество упаренного раствора         G _к= G_н ( х_н: х_к),

- количество упариваемой воды        W = G _н - G _к = G_н - G_н ∙ ( х_н: х_к),

Тепловой баланс простого выпаривания  может быть записан в виде прихода и расхода теплоты. DI + Gн i₁ = WI` + (Gн -W) i₂ +Q_конц +Di_к +Q_п,где  D – массовый расход греющего пара; I , i_1, i_2,  i_к  - удельные энтальпии греющего и вторичного пара и конденсата; G _н,G _к - массовый расход исходного (упариваемого) и конечного (упаренного) раствора; Q_конц , Q_п – теплоты концентрирования и потери в окружающую среду.

Задание 2.Составить формулу расхода греющего пара

Ответ: D = = (WI ` + (Gн -W) i₂ +Q_конц +Di_к +Q_п - Gн i₁) : (I - i_к)

Задание 3. Определить площадь поверхности теплообмена, исходя из основного уравнения теплопередачи.Q = αF(tж – tст)τ,    

Ответ: F = Q : К Δ t_п.р.

Многокорпусные выпарные установки. Устройство установок.

Большим распространением пользуются многокорпусные выпарные установки, включающие несколько соединенных друг с другом аппаратов (корпусов), работающих под давлением. Давление понижается по направлению от первого корпуса к последнему.

Сущность многократного выпаривания заключается в том, что процесс выпаривания осуществляется в нескольких соединенных последовательно аппаратах, давление в которых поддерживается таким образом, чтобы вторичный пар предыдущего корпуса мог быть использован как греющий пар в последующем корпусе.

В таких установках можно применять вторичный пар, образующийся в каждом предыдущем корпусе, для обогрева последующего корпуса. При этом свежим паром обогревается только первый корпус. Вторичный пар из первого корпуса направляется на обогрев второго корпуса, в котором давление ниже, и т. д. Вторичный пар из последнего корпуса поступает в конденсатор (если этот корпус работает при разрежении) или используется вне установки (если последний корпус работает при повышенном давлении).

Таким образом, в многокорпусных выпарных установках осуществляется многократное использование одного и того же количества тепла (тепла, отдаваемого греющим паром в первом корпусе), что позволяет сэкономить значительное количество потребляемого свежего пара.

 

Рис. 2. Схема прямоточной многокорпусной выпарной установки:

 I, 2, 3 — корпуса; 4 — барометрический конденсатор.

Схема прямоточной выпарной установки:

- исход­ный раствор подается в корпус 1, далее в корпуса 2 и 3 и удаляет­ся из корпуса 3 в виде упаренного продукта;

- давление в установке уменьшается в направлении от корпуса I к корпусу 3, что позво­ляет перемещать раствор под действием перепадов давлений без дополнительного перекачивающего оборудования.

- греющие пары перемещаются в том же направлении, что и раствор: свежий пар вводится в корпус 1; образовавшийся в этом корпусе вторичный пар поступает в качестве греющего в корпус 2, образующийся в нем вторичный пар поступает на обогрев корпу­са 3; вторичный пар из корпуса 3 отводится в барометрический конденсатор 4.

Многокорпусные установки могут бытьпрямоточные, противоточные и комбинированные

	прямоточные	противоточные
Преимущество	возможность перемещения раствора из корпуса самотеком	более интенсив­ный теплообмен во всех корпусах
Недостаток	неблагоприятные для теплопередачи условия	необходимость использования в схеме насосов, работающих на горячих легко кри­сталлизующихся потоках, что усложняет эксплуатацию установки.

 

Схема противоточной многокорпусной выпарной установки:

- свежий греющий пар поступает, в корпус I, а вторичные пары в качестве греющих перемещаются в направлении от корпуса 1 к корпусу 3 и конденсируется в барометрическом конденсаторе 4.

- выпаривае­мый раствор вводится в корпус 3, перемещается в установке в направлении от корпуса 3 к корпусу 1 и отбирается из корпуса 1 насосом;

-  давление в каждом последующем корпусе меньше, чем в предыдущем, для перемещения раствора используют насосы.

В комбинированных схемах возможны схемы с вводом раствора в каждый корпус в отдельности, с вво­дом раствора в средний корпус с дальнейшей передачей его в пос­ледний и выпуском через первый и т.д. Осуществляются различные вари­анты ввода и перемещения раствора. Подобные схемы применя­ются в специальных случаях.

Материальный балансмногокорпусной установки, состоящей из п корпусов, записывается аналогично уравнениям  в виде       G_н = Gк +W1 +W2 +…+Wn

где 1, 2, ..., п — номера корпусов многокорпусной установки.

Тепловой баланс при расчете многокорпусной установки состав­ляется обычно для каждого корпуса с целью определения необходимого количества гре­ющего пара для первого корпуса и достаточности количества вто­ричного пара из предыдущего корпуса для нормальной работы последующего корпуса. В случае избытка вторичного пара для обо­грева последующего корпуса он частично может отбираться в ка­честве экстрапара для нужд производства.

При расчете многокорпусных выпарных установок для опреде­ления площадей тепло передающих поверхностей общую полез­ную разность температур необходимо предварительно распреде­лить по корпусам установки.

Выбор числа корпусов производят с учетом того, что основным преимуществом многокорпусной выпарной установки является ис­пользование первичного греющего пара только в первом корпусе. Ос­тальные корпуса обогреваются теп­лотой вторичного пара, получаемо­го в предыдущем корпусе. Таким об­разом, увеличение числа корпусов приводит к уменьшению производ­ственных затрат, связанных с получением греющего пара. Но число корпусов нельзя увеличивать постоянно, поскольку каждый из них увеличивает температурные потери всей установки.

 

---

Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 312; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!