Расчет выпарной установки (стр. 4 из 5)

– для 1 ступени; 18000 – 3646,46=14353,54

– для 2 ступени; 14353,54 – 3628,24=10725,3

– для 3 ступени. 10725,3 – 3975,3=6750

Количество теплоты, передаваемой через поверхность нагрева i-го корпуса

, кВт

3691,47 (643,85–112,73)=1960612 ккал/ч=2280192 Вт

Коэффициент теплопередачи от конденсирующегося пара к кипящему раствору

Проверка: q₃=∆t_п3*k₃=24,399*1040,64=25222

м²

3691,47

ккал/ч =2195706 Вт

Проверка: q₂=∆t_п2*k₂=17,515*1408,36=24667

м²

3685,92

ккал/ч =2037887 Вт

Проверка: q₁=∆t_п1*k₁=13,306*1730,81=22490

м²

Средняя поверхность нагрева:

м²

Проектирование аппарата

По табл. 2.16 |7| принимаем поверхность нагрева F=80 м²; диаметр корпуса аппарата D_вн=0,8 м. Число труб в греющей камере:

,

где Н_тр – длина (высота) трубки, м. Н_тр = 3 м – подвесная камера; Н_тр = 4 м – с выносным сепаратором; d_ср – средний диаметр трубок, d = 38÷50 мм.

Произведем расчет штуцеров выпарного аппарата. Диаметр штуцера определим по формуле

,

где

– объемный расход теплоносителя, м³/сек; G – массовый расход теплоносителя, кг/ч; γ – плотность пара, кг/м³; w – скорость пара, м/сек.

Скорость пара принять 20 м/сек.

Расчеты сводим в табл.

Таблица расчетов штуцеров выпарной установки

Наименование штуцера	Расход пара, кг/ч	Давление пара, ат	Плотность, кг/м3	Секундный расход, м3/с	Скорость пара, м/с	Диаметр, мм
						расчетный	принятый
Вход греющего пара	3521	6,2	3,24	0,302	20	138	150
Выход вторичного пара………….	3685,9	4,47	2,21	0,46	20	169	170
Вход раствора	18000	1076	0,005	1	76	80
Выход упаренного раствора……….	6750	1218	0,0015	0,5	62	70

Расчет барометрического конденсатора

Определяем конечную температуру охлаждающей воды при давлении в конденсаторе

ат, t_п =59,8º C, удельный объем пара u_п = 7,749 м³ /кг. Температура охлаждающей воды t^´₂ =10 ⁰С_.

Температура выходящей охлаждающей воды меньше t_п на δ = 1 – 3⁰ С; вследствие несовершенства теплопередачи принимаем δ = 3⁰ С, тогда

t^»₂ = t_п – δ = 59,8 – 3=56,8 º C.

Кратность охлаждения составляет

m = W/D = (i – t^»₂)/(t^»₂ – t^´₂) = (623,62 – 56,8)/(56,8 –10)=12,112 кг/кг

Часовой расход охлаждающей воды при количестве конденсируемого пара после 3-го корпуса составляет:

W=Dm=3691,47 ∙12,112 =44709,4 кг/ч

Диаметр конденсатора при скорости в конденсаторе ω, равной 15 м/сек:

d_к =0,0188∙√(D∙u_п/ω)=0,0188∙√(3691,47∙7,749/15)=0,79 м

Принимаем d_к =800 мм.

Согласно табл. 2–20 барометрический конденсатор имеет следующие размеры: высота конденсатора H= 5088 мм, ширина полки b= 500 мм и высота борта равна 40 мм. Число полок – 6.

Диаметр барометрической трубы определяем из расчета на пропуск смеси воды и конденсата. Из уравнения

W + D = (πd²/4)∙ω,

полагая ω = 1 м/сек, получаем:

м

Принимаем d=150 м.

Высота водяного столба, соответствующая заданному вакууму,

H₁=10,33∙B/760 = 10,33∙560/760=7,6 м

Принимаем предварительно полную высоту трубок H=9 м

Число Рейнольдса для трубок при коэффициенте кинематической вязкости воды при температуре 59,8 º C, равном ν = 0,517 м²/с

Re = ω∙d/ν = 1∙0,15∙10⁶/0,517=232 108,3

Коэффициент трения для гладких труб при значениях Re = 10⁵ - 10³ определяется по формуле Никурадзе

λ = 0,0032 + 0,221/(Re^0.237)=0.0032+0,221/(232108,3)^0,237=0,015

Потеря напора на трение и местные сопротивления в барометрической трубе

H₂=

м.вод. ст.

где d и l – диаметр и длина барометрической трубы; 2,5 – коэффициент, учитывающий потери на местные сопротивления.

Полная высота трубы

H=H₁+H₂+H₃=7,6+0,18+0,5=8,28 м

где H₃= 0,5 м – поправка, учитывающая возможные колебания вакуума в конденсаторе или уровня воды в водоприемнике.

Принимаем высоту трубы Н=9 м

Определение производительности вакуум-насоса:

G_В=(0,25*(D+W)+100D)/10000=34,4 кг/ч

t_В=10+4+0,1 (59,8–10)=18,98⁰С

р_К=0,2*100000=2000 мм вд. ст.

р_П=200 мм вд. ст.

р_В=2000–200=1800 мм вд. ст.

V_В=(29,27*G_В*(273+t_В))/р_В=163,4 м³/ч=2,7 м³/мин

Принимаем ротационный водокольцевой вакуум-насос РМК-3 производительностью 5 м³/мин.

Проведем расчет выпарного аппарата на прочность.

Толщина стенок цилиндрической обечайки греющей камеры:

см

Принимаем S=10 мм

σ_доп=1340*0,9=1206 кгс/см²==118 МПа

Толщина стенок цилиндрической обечайки сепаратора:

см

Принимаем S=10 мм

Толщина верхней крышки сепаратора:

см

Принимаем S=10 мм

Толщина крышки корпуса:

см