Расчет трехкорпусной выпарой установки

 

За 1 час перерабатывается 21,4 т раствора сульфата и нитрата аммония с начальной концентрацией С_н = 9,07 %. Конечная концентрация С_к = 65 %. Давление греющего пара Р = 2 атм. Температура греющего пара Т = 119,6 ^оС.

Расчет.

4.2.1. Количество воды, выпариваемой в трех корпусах установки:

 

 кг/час                                                              (29)

4.2.2 Распределение нагрузки по корпусам.

Сделаем это распределение на основании практических данных.

Примем следующее соотношение весовых количеств воды, выпариваемой по корпусам:

I: II: III = 1,0:1,1:1,2

Следовательно, количество выпариваемой воды (в кг/час):

 

В I корпусе                 

Во II корпусе            

В III корпусе                      

4.2.3 Расчет концентраций раствора по корпусам

 

I корпус

Начальная концентрация раствора Х_н = 9,07 %. Из I корпуса во II переходит раствора:

 кг/час                                          (30)

Очевидно, концентрация раствора, конечная для I корпуса и начальная для II, будет равна:

 %                                                          (31)

II корпус

Из II корпуса в III переходит раствора:

 

 кг/час                                   (32)

 

с концентрацией:

 

 %                                      

 

III корпус

Количество сконцентрированного раствора по выходе из III корпуса:

 

 кг/час                                                   (33)

 

с концентрацией:

 

 %

 

что соответствует заданию.

4.2.4. Распределение перепада давлений по корпусам.

Разность между давлением греющего пара (из котельной) и давлением сокового (вторичного) пара в барометрическом конденсаторе:

 

Dр = 2 - 0,2 = 1,8 ат.

Предварительно распределим перепад давлений между корпусами поровну, то есть на каждый корпус примем:

 

Dр = 1,8/3 = 0,6 ат.

 

Тогда давления по корпусам будут (в ата):

 

В III корпусе             Р₃ = 0,2 (задано)

Во II корпусе             Р₂ = 0,2 + 0,6 = 0,8

В I корпусе               Р₁ = 0,8 + 0,6 =1,4

 

Давление греющего пара Р = 1,4 + 0,6 = 2 атм.

По паровым таблицам находим температуры насыщенных паров воды и теплоты парообразования для принятых давлений в корпусах:

 

Таблица 28 - Температуры насыщенных паров воды и теплоты парообразования для принятых давлений в корпусах

корпус	Температура насыщенного пара, оС	Теплота парообразования, ккал/кг
I	108,7	534
II	93	546
III	59,7	563
Пар из котельной	119,6	527

 

Эти температуры насыщенного пара и будут температурами вторичных паров по корпусам (температурами конденсации).

 

4.2.5 Расчет температурных потерь по корпусам

От депрессии

В справочных таблицах [6] находим температуры кипения раствора при атмосферном давлении:

 

Таблица 29 - Температуры кипения раствора при атмосферном давлении

Корпус	Концентрация, %	Температура кипения, оС	Депрессия, оС
I	12,27	101,00	1,0
II	20,05	101,3	1,3
III	65,00	109,00	9,0

 

В целях упрощения расчета не уточняем температурную депрессию (в связи с отличаем давления в корпусах от атмосферного), так как зависимость температуры кипения раствора от температуры кипения растворителя линейна.

Следовательно, по трем корпусам:

 

Dt_депр = 1 + 1,3 + 9 = 11,3  ^оС

 

от гидравлических сопротивлений

Потерю разности температур на каждом интервале между корпусами принимаем в 1^о. Интервалов всего три (I-II, II-III, III-конденсатор), следовательно:

 

Dр_г.с. = 3 ^. 1 = 3  ^оС

 

При расчёте температуры кипения в плёночных выпарных аппаратах данного типа гидростатическую депрессию не учитывают.

 

Сумма всех потерь разности температур для батареи в целом составит:

 

SDt_пот = 11,3 + 3 = 14,3  ^оС

 

Полезная разность температур

Общая разность температур 119,6 – 59,7 = 59,9  ^оС, следовательно, полезная разность температур:

 

Dt_пол = 59,9 – 14,3 = 45,6  ^оС