Технологическая часть

В однокорпусной выпарной установке подвергается выпариванию водный раствор нитрата натрия под вакуумом.

Исходный раствор нитрата натрия с начальной концентрацией масс. долей из емкости Е1 подается центробежным насосом Н2 в теплообменник АТ1, где подогревается до температуры, близкой к температуре кипения °С, а затем поступает в греющую камеру выпарного аппарата 4. В данном варианте схемы применен выпарной аппарат с вынесенной греющей камерой и трубой вскипания. Выпариваемый раствор, двигаясь в греющей камере по трубе вскипания, нагревается и кипит при средней температуре °С 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 . Для увеличения поверхности контакта фаз конденсатор снабжен переливными полками. Смесь охлаждающей воды и конденсата выводится из конденсатора самотеком при гидрометрической трубе с гидрозатвором.

Концентрированный раствор нитрата натрия с концентрацией %масс. после выпарного аппарата подается в двухходовой 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.

3. ИНЖЕНЕРНЫЕ РАСЧЕТЫ

3.1 МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛЛАНС 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.

Из формулы 3.2 получаем:

;

кг/с.

Решая совместно уравнения 3.1 и 3.2 получаем:

;

кг/с.

Материальный баланс выпаривания

Таблица 3.1

Поток	Обозначение	Численное значение, кг/с	Содержание соли, массовые доли
Исходный раствор		2.5	0,025
Упаренный раствор		0,625	0,1
Вторичный пар	W	1,875	-

3.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУР И ДАВЛЕНИЙ В УЗЛОВЫХ ТОЧКАХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

3.2.1 Определение температуры конденсации и давления вторичного пара в барометрическом конденсаторе

Температуру конденсации вторичного пара в барометрическом конденсаторе мы определяем по формуле:

(3.3)

где - температура конденсации греющего пара, ;

- полезная разность температур, К.

Принимаем = 40 К.

- температурная депрессия, К;

- гидростатическая депрессия, К.

Принимаем = 5 К.

- гидравлическая депрессия, К.

Принимаем = 1 К.

Давление греющего пара:

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

температура вторичного пара в барометрическом конденсаторе. Определяется как температура насыщения при давлении .Известно, что вакуум в барометрическом конденсаторе составляет атм.Следовательно:

0,45 ат = 0,4356 атм

атм

По (/1/, табл. LVII, стр. 549) находим температуру в барометрическом конденсаторе при давлении :

3.2.2 Определение температур и давлений в выпарном аппарате

Температура в сепараторе :

;

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

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

; (3.4)

где , , - давление, Па.

Уточненное значение температурной депрессии определяем по формуле:

;

Оптимальная высота уровня по водомерному стеклу определяем по формуле:

(3.5)

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