Проектирование выпарной установки

u - скорость паров, м/с.

При остаточном давлении в конденсаторе порядка 10⁴ Па скорость паров u=15-25 м/с

Возьмём:

u=21 м/с

Плотность паров r при температуре t₀ / 2, табл. LVI /

r=0.317 кг/м³

м

3.4.3. Выбор барометрического конденсатора.

Выбираем конденсатор с диаметром, равным расчётному, или ближайшему большему / 3, приложение 4.6 /.

Барометрический конденсатор: внутренний диаметр d_б.к. =800 мм

Условный проход штуцера для барометрической трубы d_б.т =200 мм

3.4.3. Высота барометрической трубы

Скорость воды в барометрической трубе равна:

(46)

Плотность воды r_в при температуре t_к (Приложение 2, п.1):

r_в =969.545 кг/м³

Высота барометрической трубы / 3, формула 4.24 /:

(47)

где В – вакуум в барометрическом конденсаторе, Па;

Sx - сумма коэффициентов местных сопротивлений;

l_тр - коэффициент трения в барометрической трубе;

0,5 – запас высоты на возможное изменение барометрического давления, м.

Вакуум в барометрическом конденсаторе В, Па;

В=Р_атм - Р₀ (48)

В=(1 - 0.674) 9.81 10⁴ = 3.198 10⁴ Па

Сумма коэффициентов местных сопротивлений Sx:

(49)

где x_вх , x_вых - коэффициенты местных сопротивлений на входе в трубу и на выходе из нее.

Коэффициент трения l_тр зависит от режима течения жидкости, определим режим течения воды в барометрической трубе:

(50)

Коэффициент динамической вязкости воды m_в при t_k (Приложение 2, п.2)

m_в =3.384 10^-4 Па с

При таком значении Re, коэффициент трения l_тр равен / 2, рис 1.5 /.

l=0,0132

По формуле (47):

Откуда находим высоту барометрической трубы:

3.5. Расчет производительности вакуум-насоса.

Производительность вакуум-насоса G_возд , кг/с определяется количеством газа (воздуха), который необходимо удалять из барометрического конденсатора:

G_возд = 2.5 10^-5 (W+ G_в ) + 0,01W (51)

где 2.5 10^-5 – количество газа, выделяющегося из 1 кг воды;

0.01 количество газа, подсасываемого в конденсатор через неплотности на 1 кг паров.

G_возд = 2.5 10^-5 (3.336+ 25.776) + 0.01 3.336=0.034 кг/с

Объемная производительность вакуум-насоса равна:

(52)

где R – универсальная газовая постоянная, Дж/кмоль×К;

М_возд - молекулярная масса воздуха, кг/моль;

Т_возд – температура воздуха, К;

Р_возд – парциальное давление сухого насыщенного пара (Па) в барометрическом конденсаторе при t_возд .

Температуру воздуха рассчитывают по формуле / 3, с. 179 /:

t_возд = t_н + 4 +0,1(t_к – t_н ) (53)

t_возд = 13 + 4 + 0,1(84.3 – 13) = 24.13 °С

Давление воздуха Р_возд. равно:

Р_возд =Р₀ - Р_п (54)

где Р_п – давление сухого насыщенного пара при температуре t_возд / 2, табл LVI /

Р_п =0.03082 ат

Р_возд =(0.674-0.03082) 9.81 10⁴ =6.31 10⁴ Па

Объемная производительность вакуум-насоса равна:

м³ /с = 2.75 м³ /мин

Зная объемную производительность V_возд и остаточное давление Р₀ по таблице / 3, приложение 4.7 / выбираем вакуум-насос:

Таблица 4. Характеристика вакуум-насоса типа ВВН

.

4. Выводы по курсовому проекту.

В данном курсовом проекте описан процесс выпаривания раствора MgCl₂ .

В результате проведенных расчетов были выбраны по каталогу следующие аппараты:

- выпарной аппарат: тип 1 исполнение 3 группа Б - выпарной аппарат с соосной греющей камерой и кипением в трубах с площадью теплообмена – 450 м² .

- холодильник, состоящий из двух одноходовых теплообменников с длиной труб l=3м, диаметром кожуха 159 мм, поверхностью теплообмена 3.5 м² и числом труб 19.

- подогреватель: двухходовой теплообменник с длиной труб l=2 м, диаметром кожуха 400 мм, и поверхностью теплообмена 21 м² и числом труб 166.

- барометрический конденсатор диаметром D=0.8м с высотой трубы 4 м.

- вакуум- насос типа BBH - 3

Подробно был сделан расчет подогревателя на ЭВМ. На основании этих расчетов и выбранных по каталогу аппаратов, была составлена технологическая схема установки с описанием технологического процесса.

Литература.

1. Касаткин А.Г. Процессы и аппараты химической технологии. 9-е изд., перераб. и доп. - М: Химия, 1973. - 754с.

2. Павлов К.Ф. ,Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессы и аппараты химической технологии. 10-е изд., перераб. и доп. - Ленинград: Химия. 1987.- 576с.

3. Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. - Москва:1991. - 496с.