Трехкорпусная вакуум-выпарная установка (стр. 5 из 6)

Выбор насосов.

Для перекачивания жидкости из емкости исходного раствора в подогреватель (теплообменник) используем два центробежных насоса типа Х 8/42/.

Для отвода концентрированного раствора из соответствующей емкости воспользуемся одним насосом типа Х 25/18/.

Выбор емкостей.

Для обеспечения бесперебойной подачи исходного раствора в подогреватель и, соответственно, нормальной работы установки в течение двух часов выбираем емкость, пригодную для эксплуата-ции при давлении более 0.07 МПа, рабочим объемом не более 20.9 куб.м. Тип указанной емкости ГЭЭ1-1-25-0.6.

Для упаренного (концентрированного) раствора необходимы емкости, способные выдерживать вакуум, поэтому выбираем две емкости, работающие при давлении не более 0.07 МПа того же объема, что и для исходного раствора- ГКК1-1-25-0.07.

Глава 3. Расчет барометрического конденсатора

Расход охлаждающей воды

Расход охлаждающей воды

определяем из теплового баланса конденсатора

Разность температур между паром и жидкостью на выходе из конденсатора должна быть 3-5 .Поэтому конечную температуру воды

на выходе из конденсатора примем на 3 град. ниже температуры конденсации паров:

Тогда

Диаметр конденсатора

Диаметр барометрического конденсатора

определяем из уравнения расхода:

где

–плотность паров, ; v-скорость паров,м/с.

При остаточном давлении в конденсаторе порядка

Па скорость паров v=15-25м/с. Тогда

По приложению 4.6 [4] подбираем конденсатор диаметром, равным расчетному или ближайшему большему. Определяем его основные размеры. Выбираем барометрический конденсатор диаметром =800 мм.

Высота барометрической трубы

В соответствии с приложением 4.6 [4] , внутренний диаметр барометрической трубы

равен 200 мм. Скорость воды в барометрической трубе

где

- коэффициенты местных сопротивлений на входе в трубу и на выходе из нее.

Коэффициент трения

зависит от режима течения жидкости. Определим режим течения воды в барометрической трубе:

Для гладких труб при Re=165911 коэффициент трения

[2*].

Подставив в выражение для

указанные значения, получим:

Отсюда находим

=8.41 м.

Расчет производительности вакуум-насоса

Производительность вакуум-насоса

определяется количеством газа (воздуха) , который необходимо удалять из барометрического конденсатора:

где

-количество газа, выделяющегося из 1 кг воды; 0.01-количество газа, подсасываемого в конденсатор через неплотности, на 1 кг паров. Тогда

Объемная производительность вакуум-насоса равна:

где R- универсальная газовая постоянная,

; - молекулярная масса воздуха, кг/кмоль; -температура воздуха, ; -парциальное давление сухого воздуха в барометрическом конденсаторе, Па.

Температуру воздуха рассчитываем по уравнению

Давление воздуха равно:

где

-давление сухого насыщенного пара (Па) при Подставив, получим:

Тогда

Зная объемную производительность

и остаточное давление, по каталогу подбираем вакуум-насос типа ВВН-3 мощностью на валу 6.5 кВт (см. приложение 4.7 [4]).

Глава 4. Расчет теплообменного аппарата

Для расчета теплообменника, предназначенного для подогрева исходного раствора, воспользуемся тепловым балансом

Тогда расход греющего пара найдем по формуле

.

Учитывая, что

(удельная теплота парообразования), найдем:

Найдем среднелогарифмическую разность температур:

Далее определяем тепловую нагрузку при конденсации насыщенных паров без охлаждения конденсата из уравнения

В соответствии с таблицей 2.1 [4] примем ориентировочное значение коэффициента теплопередачи К=1000

. При этом ориентировочное значение поверхности теплообмена составит

Убедимся, что режим течения в трубах турбулентный

В соответствии с найденной площадью поверхности теплообмена по каталогу выбираем теплообменник типа 600 ТНВ-16-М1-0/25-6-2 гр. А.

Глава 5. Расчет штуцеров

Целью этого расчета является вычисление условного прохода основных штуцеров и определение в соответствии со стандартами их размеров.

Воспользуемся общей формулой определения расхода

, где

G-расход жидкости или газа, проходящего через штуцер, кг/час;

d-условный проход штуцера, м;

-скорость жидкости или газа, м/с;

-плотность среды в штуцере.

Тогда

.

Расчет будем вести по плану:

1) штуцера для раствора;

2) штуцера для пара;

3) штуцера для конденсата.

Расчет штуцеров для входа и выхода раствора.

Условный проход штуцеров для входа раствора.

;

;

Плотности раствора берем при начальных концентрациях и температурах кипения раствора для соответствующего корпуса. Скорость течения жидкости принимаем равной 1 м/с для 2-го и

3-го корпусов, считая ее движение самотечным, и 2 м/с для 1-го корпуса как для жидкости, качаемой насосом.

Т.к. все три аппарата предполагаются быть одинаковыми, выбираем максимальный из трех диаметров:

.

Условный проход штуцеров для выхода раствора.

;

;

Плотности раствора берем при конечных концентрациях и температурах кипения раствора для соответствующего корпуса. Скорость течения жидкости принимаем равной 1 м/с для всех корпусов, считая ее движение самотечным.