Технологическая часть

В однокорпусной выпарной установке подвергается выпариванию водный раствор сульфата магния под вакуумом.

Исходный раствор MgSO4 с начальной концентрацией масс. долей из емкости Е1 подается центробежным насосом Н2 в теплообменник АТ1, где подогревается до температуры, близкой к температуре кипения , а затем поступает в греющую камеру выпарного аппарата 4. В данном варианте схемы применен выпарной аппарат с вынесенной греющей камерой и кипением в трубах. Выпариваемый раствор, двигаясь в греющей камере по трубам, нагревается и кипит при средней температуре с образованием вторичного пара. Отделение пара от жидкости происходит в сепараторе выпарного аппарата. Освобожденный от брызг и капель вторичный пар удаляется из верхней части сепаратора.

Движение раствора и вторичного пара осуществляется вследствие перепада давлений. В выпарном аппарате давление и температура . В барометрическом конденсаторе вода и пар движутся в противоположных направлениях (пар – снизу, вода – сверху). Давление в барометрическом конденсаторе .Смесь охлаждающей воды и конденсата выводится из конденсатора самотеком при гидрометрической трубе с гидрозатвором.

Концентрированный раствор сульфата магния с концентрацией %масс. после выпарного аппарата подается в одноходовой холодильник AT3, где охлаждается до температуры . Затем концентрированный раствор отводится в вакуум-сборники, работающие попеременно. Вакуум-сборники опорожняются периодически (по мере накопления). Далее раствор с помощью центробежного насоса Н2 подается в емкость упаренного раствора.

ИНЖЕНЕРНЫЕ РАСЧЕТЫ

3.1 МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС ПРОЦЕССА ВЫПАРИВАНИЯ

Основные уравнения материального баланса:

(3.1)

(3.2)

где , - соответственно массовые расходы начального и конечного раствора, кг/с;

, - соответственно массовые доли растворенного вещества в начальном и конечном растворе;

W – массовый расход выпариваемой воды, кг/с.

Решая совместно уравнения 3.1 и 3.2 получаем:

;

Материальный баланс выпаривания

Таблица 3.1

Поток	Обозначение	Численное значение, кг/с	Содержание соли, массовые доли
Исходный раствор		2,42	0,055
Упаренный раствор		1,11	0,12
Вторичный пар	W	1,31	-

3.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУР И ДАВЛЕНИЙ В УЗЛОВЫХ ТОЧКАХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

3.2.1 Определение температуры конденсации и давления вторичного пара в барометрическом конденсаторе.

Определение и расчёт t и p.

- температура вторичного пара в барометрическом конденсаторе. Определяется как температура насыщения при давлении P_0.

P₀=P_атм-P_вак_(3.3)

где Р_атм- атмосферное давление, атм;

Р_вак- вакуум в аппарате, атм

P₀=1-0,55=0,45 атм

Температура в барометрическом конденсаторе :

По (/1/, табл. LVII, стр. 549) находим, что при P₀=0.45 атм t₀=78,15⁰C

Давление греющего пара:

=3атм

По находим по (/1/, табл. LVII, стр. 549) температуру греющего пара :

=132,9⁰C

3.2. 2 Определение температур и давлений в выпарном аппарате.

- температура вторичного пара в сепараторе выпарного аппарата. Определяется как температура насыщения при давлении :

(3.4)

- температура конденсации греющего пара,^0C

Величину принимаем по практическим данным равной 1,5К.

=78,15+1,5=79,65⁰C

По [1, табл. LVI] находим давление вторичного пара в сепараторе при температуре =79,65:

=0,47атм

Температура кипения раствора в сепараторе выпарного аппарата, при которой конечный раствор выводится из аппарата определяется по формуле:

(3.5)

где а= - 0,82, b= - 0,182, р - давление,Па.

Уточненное значение температурной депрессии определяется по формуле:

Δt_деп=t_кон-t₁_(3.6)

Δt_деп=80,86-79,65=1,21⁰C

Гидростатическое давление в середине высоты труб при Н определяем по формуле:

(3.7)

Оптимальная высота уровня по водомерному стеклу определяем по формуле:

(3.8)

где и - соответственно плотности раствора конечной концентрации и воды при средней температуре кипения , . Так как не известно, то принимаем . - рабочая высота труб, принимаем Плотность воды можно рассчитываем по формуле:

(3.9)

Плотность раствора определяем по формуле:

(3.10)

где , , .

Откуда

Подставляя найденные значения и в формулу 3.8 получаем:

Подставляя найденные значения и в формулу 3.7 получаем:

Подставляя в формулу 3.5 давление , находим среднюю температуру кипения раствора:

Находим значение гидростатической депрессии :

(3.11)

Δt_г.эф=85,48-80,86=4,62 ⁰С

Находим значение полезной разности температур :

(3.12)

=132,9-85,48=47,42⁰С

Начальную температуру раствора принимаем равной =78,86⁰С

Узловые точки технологической схемы	Температура,	Давление,
Барометрический конденсатор		78,15		0.45
Паровое пространство аппарата		79,65		0.47
Выход кипящего раствора в сепаратор		80,86	в сепараторе	0.47
Трубное пространство (середина высоты труб)		85,48		0,56
Межтрубное пространство греющей камеры		132,9
Вход исходного раствора в выпарной аппарат		78,86	-	-