Определение расходов греющего пара и воды на всю установку

Расход греющего пара:

,

где - расход пара на подогрев раствора, - расход пара на выпаривание.

G_г.п. = 0,5833 + 3,4256 = 4,0089 кг/с.

Расход воды:

,

где - расход воды в барометрическом конденсаторе, - расход воды в холодильнике.

G_в = 24,731 + 37,684 = 62,415 кг/с.

Выводы по проекту

В данной курсовой работе представлен процесс выпаривания раствора нитрата аммония.

В результате приведенных выше расчетов были выбраны следующие аппараты:

· выпарной аппарат: тип 1 исполнение 2 группа А – выпарной аппарат с выносной греющей камерой и кипением в трубах с площадью поверхности теплопередачи 200 в количестве 2 штук;

· подогреватель: 7 кожухотрубчатых одноходовых теплообменников, с внешним диаметром кожуха D = 273 мм, числом труб n = 37, поверхностью теплообмена F = 4,5 м², длиной труб L = 1,5 м, проходным сечением S_m = 1,3 * 10^-2 м и числом рядов труб n_p = 7, расположенных в шахматном порядке.

· барометрический конденсатор: диаметром D = 800 мм с высотой трубы Н_тр = 4110 мм.

· вакуум насос типа ВВН1-3 мощностью N=4,95 кВт

· холодильник: кожухотрубчатый двухходовой теплообменник с внутренним диаметром кожуха D = 400 мм, числом труб n = 100, поверхностью теплообмена F = 24 м², длиной труб L = 3 м, проходным сечением трубного пространства S_m = 1,7 * 10^-2 м, проходным сечением межтрубного пространства S_m = 2,5 * 10^-2 м и числом рядов труб n_p = 8.

· Расход греющего пара на всю установку: G_г.п = 4,0089 кг/с.

· Расход воды на всю установку: G_в = 62,415 кг/с.

Среда раствора нитрата аммония относится взрывоопасным средам, а также к коррозионно-активным веществам, поэтому в качестве основного конструкционного материала для основных деталей выбираем нержавеющую сталь Х18Н10Т ГОСТ 5632-72, которая является стойкой в агрессивных средах до 600 °С.

Приложение 1

Физические свойства водного раствора нитрата аммония в зависимости от температуры и концентрации.

 

1. Плотность и коэффициент объемного расширения растворов

lg ρ = lg ρ_о + (а_о + а₁·t + a₂·t²)·x

ρ –плотность раствора, кг/м3; x – концентрация растворенного вещества, кг_соли/кг_раствора; t – температура, °С; а_о, а₁, a₂ – коэффициенты; ρ_о – плотность воды

а₀ = 1904,83 10^-4, а₁ = -248,78 10^-6, а₂ = -77,72 10^-8

2. Вязкость растворов μ, Па·с

lgμ₂ = lg μ₀ + (d₀ + d₁ t+ d₂t²)x

где μ –коэффициент динамической вязкости, t – температура, °С; μ₀ – вязкость воды

d₀= - 0,1855, d₁=9,408*10^-3, d₂=1,5*10^-7 , x=0,05

3. Удельная теплоемкость растворов с, Дж/кг·К

где х – концентрация, В₁ = -3287,7, В₂ = 1136,94, В₃ = -0,81, В₄ = 6,5·10^—3, - удельная теплоемкость воды, определяется по формуле:

4. Температура кипения растворов t_кон, °C:

где а=-0,314, b=-0,41, р – давление, Па

5. Теплопроводность растворов λ, Вт/м·К

где , - коэффициент теплопроводности воды, :

Приложение 2

Выпарной аппарат с внутренней нагревательной камерой и центральной циркуляционной трубой

1 – корпус;

2 – нагревательная камера;

3 – кипятильные трубы;

4 - циркуляционная труба;

5 – сепарационное пространство;

6 – брызгоулавливатель

Приложение 3

Змеевиковый выпарной аппарат

1 – корпус;

2 – паровые змеевики;

3 - брызгоулавливатель

Приложение 4

Выпарной аппарат с горизонтальной трубчатой нагревательной камерой и вертикальным цилиндрическим корпусом

1 – корпус;

2 – нагревательная камера;

3 – сепаратор

 

Приложение 5

Выпарной аппарат с подвесной нагревательной камерой

1 – нагревательная камера;

2 – корпус;

3 – паровая труба;

4 – брызгоулавливатель;

5 – сливные трубы;

6 – перфорированная труба для промывки

 

 

Приложение 6

Выпарной аппарат с подвесной нагревательной камерой

1 – корпус;

2 – нагревательная камера;

3 – брызгоулавливатель

 

 

Приложение 7

Выпарной аппарат с вынесенной зоной кипения

1 – нагревательная камера;

2 – труба вскипания;

3 – сепаратор;

4 – необогреваемая циркуляционная труба;

5 – отбойник;

6 - брызгоулавливатель

Приложение 8

Роторный прямоточный аппарат

1 – корпус;

2 – паровая рубашка;

3 – ротор;

4 - скребки

 

Приложение 9

Выпарной аппарат с вынесенной циркуляционной трубой

1- нагревательная камера;

2- циркуляционная труба;

3- центробежный брызгоуловитель;

4- сепарационное (паровое) пространство

Приложение 10

Выпарной аппарат с принудительной циркуляцией и вынесенной нагревательной камерой

1-греющая камера;

2-сепаратор;

3-циркуляционная труба;

4 – электронасосный агрегат

Приложение 11

Выпарной аппарат с принудительной циркуляцией и вынесенной циркуляционной трубой

1 – греющая камера;

2 – сепаратор;

3 – циркуляционная труба;

4 – циркуляционный насос

Приложение 12

Выпарные пленочные аппараты с восходящей пленкой жидкости

1 – греющая камера;

2 – сепаратор;

3 – отбойник;

4 - брызгоулавливатель

Приложение 13

Выпарные пленочные аппараты с нисходящей пленкой жидкости

1 – греющая камера;

2 – сепаратор

Список использованной литературы

 

1. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: Учебное пособие для вузов. Под ред. чл.-корр. АН России П.Г.Романкова. – 11-е изд., стереотипное. Перепечатка с изд. 1987г. – М.: ООО «РусМедиаКонсалт», 2004. – 576 с.

2. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов. 12-е изд., стереотипное, доработанное. Перепечатка с девятого издания 1973 г. – М.: ООО ТИД «Альянс», 2005. – 753 с.

3. Курсовое проектирование по процессам и аппаратам химической технологии. Краткие справочные данные: Метод. указания/ЛТИ им. Ленсовета. – Л.: 1989. – 40 с

4. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/ Г.С. Борисов, В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский и др. Под ред. Ю.И. Дытнерского, 3-е изд., стереотипное. М.: ООО ИД «Альянс», 2007 – 496 с.

5. Фролов В.Ф. Лекции по курсу «Процессы и аппараты химической технологии». – СПб.: ХИМИЗДАТ, 2003. – 608 с.

6. Романков П.Г., Фролов В.Ф., Флисюк О.М. Методы расчета процессов и аппаратов химической технологии (примеры и задачи): Учеб. Пособие для вузов. – 3-е изд., испр. – СПб.: ХИМИЗДАТ, 2010. – 544 с.

7. Яблонский П.А., Озерова Н.В. Проектирование тепло- и массообменной аппаратуры химической промышленности: Учебное пособие, 11-е изд., перераб. И доп./ СПб. технолог. ин-т. СПб., 1993. – 92 с.

8. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов. 8-е изд., переработанное. – М.: Издательство «Химия», 1971. – 784 с.