Общее количество выпариваемой воды. Распределение по корпусам

Общее количество выпариваемой воды на установке определим по формуле:

 

  (1)

 

где G„ - расход исходного раствора, кг/с;

а„ — концентрация исходного раствора, % (масс);

а_к ~ концентрация упаренного раствора, % (масс);

 

 

Нагрузку распределяем предварительно на основании практических данных. Принимаем следующее соотношение массовых количеств в выпариваемой воде по корпусам [5]:

 

 

Следовательно, количество выпариваемой воды по корпусам:

 

W₁ = ;

W₂ = ;

W₃ = ;

 

Тогда концентрации раствора по корпусам:

 

а1=   (2)

а₁=  (2а)

а₁=  (2б)

 

соответствует конечной концентрации упаренного раствора а_к.

 

Определение температур кипения

Общий перепад давления в установке равен

 

∆Р = Р_{r I} –Р_бк                                                                 (3)

 

где Р_{r I} - давление первичного пара, греющего первый корпус;

Р_бк - давление пара в барометрическом конденсаторе;

 

∆Р = 9,81*10⁴*(8 - 0,20) = 765,18 кПа

 

Предварительно распределяем перепад давления поровну между корпусами:

∆Р_кор= ; (4)

 

где n- число корпусов.

 

∆Р_кор =

 

Тогда абсолютные давления по корпусам:

3 корпус Р₁ ≈ Р_вт3 ≈ Р_6к = 0,20 кгс/см²,

2 корпус Р₂ ≈ Р _вт2 = 0,2 + 2,60 = 2,8 кгс/см²,

1 корпус Р₃ ≈ Р_вт1» 2.8 + 2,60 = 5,4 кгс/см².

Давление греющего пара: 5,4 + 2,60= 8 кгс/см.

По паровым таблицам [3] или [11.Приложение, таблица А.1] находим температуры насыщенных паров, удельные теплоты парообразования и сводим в таблицу 1.

Таблица 1 - Параметры вторичных паров

Корпус	Давление вторичных аров Р Вт кгс/cм	Температура вторичного пара Tвт2,	Удельная теплота парообразования r, кДж/кг
1	5,4	153,9	2108,2
2	2,8	130,24	2178,4
3	0,2	59,70	2358

 

Температурную депрессию ∆^/ определяем по формуле:

∆^/ =  (5)

 

где ∆^/ _атм — температурная депрессия при атмосферном давлении °С;

Т- температура кипения чистого растворителя при данном давлении, К;

r -удельная теплота испарения растворителя при данном давлении, кДж/кг.

Температурные депрессии при атмосферном давлении находим из [11. Приложения, таблица Б.4.стр 31 ]

Тогда а по корпусам:

 

 

 

Следовательно, сумма температурных депрессий:

 

.

 

Далее в расчетах определяем гидростатические депрессии по корпусам. По [11. Приложению таблицы Б.1 стр.29] или [6] находим плотность водных растворов NaNO₃ при 20°С и соответствующих концентрациях в корпусах:

 

ρ ₁ =1025,6 κг/м², ρ₂ = 1041,66 кг/м² р₃ = 1127,8 кг/м³.

 

Используя для вычислений формулы (5) и (4), определяем оптимальную высоту уровня Н_отп и давление в среднем слое выпариваемого раствора Р_ср по коппусам:

 

  (6)

 

где p - плотность раствора, кг/м;

Р_вт - давление вторичных паров, Па;

H _опт- оптимальная высота уровня при выпаривании в аппаратах с  

естественной циркуляцией раствора, м.

Н_опт  (7)

 

где р_в - плотность воды кг/м';

Н_тр - рабочая высота труб, м.

 

 

Давлениям Р_ср соответствуют следующие температуры:

 

T_cp1= 153,92°С; T_cp2= 131,12 °С; T_cp3= 68,43 °С;

 

Тогда гидростатическая депрессия по корпусам:

 

 

Сумма всех гидростатических депрессий:

 

Принимаем гидравлическую депрессию для каждого корпуса

Для трех корпусов

Сумма всех температурных потерь для установки в целом:

 

 

Температура кипения раствора в каждом корпусе

 

 

 

 

результаты расчетов сводим в таблицу 2.

Таблица 2 - Температуры кипения растворов по корпусам

Корпус	Температура вторичного пара tвт, ºС	Сумма температур-ных потерь, ºС	Температура кипения раствора tк, ºС
1	153,9	2,38	166,19
2	130,24	3,15	144,73
3	59,70	10,98	103,98