Общее количество выпариваемой воды на установке определим по формуле:
(1)
где G„ - расход исходного раствора, кг/с;
а„ — концентрация исходного раствора, % (масс);
ак ~ 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 ак.
Определение температур кипения
Общий перепад давления в установке равен
∆Р = Рr I –Рбк (3)
где Рr I - давление первичного пара, греющего первый корпус;
Рбк - давление пара в барометрическом конденсаторе;
∆Р = 9,81*104*(8 - 0,20) = 765,18 кПа
Предварительно распределяем перепад давления поровну между корпусами:
|
|
∆Ркор= ; (4)
где n- число корпусов.
∆Ркор =
Тогда абсолютные давления по корпусам:
3 корпус Р1 ≈ Рвт3 ≈ Р6к = 0,20 кгс/см2,
2 корпус Р2 ≈ Р вт2 = 0,2 + 2,60 = 2,8 кгс/см2,
1 корпус Р3 ≈ Рвт1» 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 Нотп и давление в среднем слое выпариваемого раствора Рср по коппусам:
|
|
(6)
где p - плотность раствора, кг/м;
Рвт - давление вторичных паров, Па;
H опт- оптимальная высота уровня при выпаривании в аппаратах с
естественной циркуляцией раствора, м.
Нопт (7)
где рв - плотность воды кг/м';
Нтр - рабочая высота труб, м.
Давлениям Рср соответствуют следующие температуры:
Tcp1= 153,92°С; Tcp2= 131,12 °С; Tcp3= 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 |