Основные условные обозначения

с — теплоемкость, Дж/(кг- К); d — диаметр, м;

D — расход греющего пара, кг/с;

F — поверхность теплопередачи, м²;

G — расход, кг/с;

g — ускорение свободного падения, м/с²;

Н — высота, м;

I — энтальпия пара, кДж/кг;

I' — энтальпия жидкости, кДж/кг;

К — коэффициент теплопередачи, Вт/(м²' К);

Р — давление, МПа;

Q — тепловая нагрузка, кВт;

q — удельная тепловая нагрузка, Вт/м^г;

r — теплота парообразования, кДж/кг;

Т, t — температура, град;

W, w — производительность по испаряемой воде, кг/с;

х — концентрация, % (масс.);

а — коэффициент теплоотдачи, Вт/(м³- К);

р — плотность, кг/м³; № — вязкость, Па-с;

X — теплопроводность, Вт/(м- К);

о — поверхностное натяжение, Н/м;

Re — критерий Рейнольдса;

Nu — критерий Нуссельта;

Рr — критерий Прандтля.

Индексы: 1, 2, 3 — первый, второй, третий корпус выпарной установки;

в — вода;

вп — вторичный пар;

г — греющий пар;

ж — жидкая фаза;

к — конечный параметр;

н — начальный параметр;

ср — средняя величина;

ст — стенка.

 

Задание.

Рассчитать и спроектировать трехкорпусную прямоточную выпарную установку для концентрирования G_Н, т/ч водного раствора соли. Начальная концентрация Х_н, % конечная концентрация Х_к, %. Раствор поступает на выпаривание подогретым до температуры кипения в выпарном аппарате. Абсолютное давление греющего насыщенного водяного пара P_r1, кгс/см². вакуум (разрешение) в барометрическом конденсаторе P_БК кгс/см² , тип аппарата. Раствор поступает в первый корпус подогретым до температуры кипения. Отбор экстра-пара не производится.

 

Исходные данные.

№ варианта	GН, т/ч	Раствор	Хн, %	Хк, %	Pr1, кгс/ см2	PБК кгс/ см2	Тип аппарата
	3,75	CaCl2	10,32	20,00	3,0	0,8
	4,0	КОН	6,00	14,82	4,0	0,85
	5,25	NaOH	4,12	10,15	5,0	0,9
	3,00	NH4Cl	11,35	22,89	3,0	0,8
	3,25	MgCl2	4.67	11.66	4.0	0.85
	3.50	NH4NO3	5.00	16.66	5.0	0.9
	3.75	CaCl2	7.50	17.36	3.0	0.8
	4.00	KOH	6.00	17.01	4.0	0.85
	4.25	NaOH	4.12	17.51		0.9
	4.50	NaCl	6.19	14.67		0.8
	4.75	KCl	8.42	18.96		0.85
	5.00	Na2CO3	9.42	17.22		0.9
	3.00	K2CO3	5.00	18.37		0.8
	3.25	NH4Cl	8.50	19.80		0.85
	3.50	NaCl	6.19	17.69		0.9

 

Типы аппаратов.

1. Аппарат выпарной с естественной циркуляцией и вынесенной греющей камерой.
2. Аппарат выпарной с естественной циркуляцией, вынесенной греющей камерой и зоной кипения.
3. Выпарной аппарат с принудительной циркуляцией, соосной греющей камерой и вынесенной зоной кипения.
4. Аппарат выпарной с естественной циркуляцией и соосной греющей камерой.

 

 

ПРИМЕР РАСЧЁТА ТРЁХКОРПУСНОЙ ВЫПАРНОЙ

УСТАНОВКИ

 

ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ.

Спроектировать трёхкорпусную выпарную установку для концентрирования G_Н = 40 т/ч, (11,12 кг/с) водного раствора KOH от начальной концентрации X_Н = 5% до конечной концентрации X_К = 40%.

1. Обогрев производится водяном паром давлением P_r1 = 11 кгс/см². (107,9^.10⁴Па).

2. Давление в барометрическом конденсаторе P_БК = 0,15 кгс/см². (1,47^.10⁴ Па).

3. Тип выпарного аппарата: с естественной циркуляцией, соосной греющей камерой и кипением раствора в трубках.

4. Взаимное направление пара и раствора: прямоток.

5. Отбор экстра-пара не производится.

6. Раствор поступает в первый корпус подогретым до температуры кипения.

 

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОВЕРНОСТИ ТЕПЛООБМЕНА ВЫПАРНЫХ АППАРАТОВ.

Расчёт многокорпусных выпарных установок проводят методом последовательных приближений.

Первое приближение.

2.1.1. Производительность установки по выпариваемой воде определяют из уравнений материального баланса:

W = Q* (1-X_Н/Х_К) = 11,12*(1-5/40) = 9,72 кг/с.

2.1.2. Расчёт концентраций упариваемого раствора.

Принимают, что производительность каждого корпуса по выпариваемой воде определяется соотношением W₁:W₂:W₃ = 1,0: 1,1: 1,2 (такое распределение на основании практических данных). Тогда

Рассчитывают концентрации раствора по корпусам:

X₃ соответствует заданной концентрации упаренного раствора X_К.