Выбор выпарного аппарата по каталогу

3.1.4         Выбор выпарного аппарата по каталогу.

 

Произведём выбор аппарата по каталогу / 3, приложение 4.2 /. Для этого найденную площадь поверхности теплообмена следует увеличить на 10-20 %, для обеспечения запаса производительности.

F_в.п.=1.2 F

F_в.п.=1.2 358.774=430.493 м²

где F_в.п. – площадь выпарного аппарата с учётом запаса производительности, м²;

Выберем выпарной аппарат с естественной циркуляцией и соосной греющей камерой. Наиболее подходящим вариантом данного аппарата является аппарат с площадью теплопередачи 450 м²;

Таблица 1. Основные размеры выпарного аппарата (по ГОСТ 11987-81)

F, м2	D, мм не менее	D1, мм не более	D2, мм не более	Н, мм Не более	М, кг не более
l= 6000 мм
450	1600	4000	1000	18000	31500

F – номинальная поверхность теплообмена;

D – диаметр греющей камеры;

D₁ – диаметр сепаратора;

D₂ – диаметр циркуляционной трубы;

Н – высота аппарата;

М – масса аппарата;

 

 

 

 

3.2. Ориентировочный расчет теплообменного аппарата для подогрева исходного раствора перед подачей в выпарной аппарат.

3.2.1. Определение средних температур теплоносителей.

Рис. 1 Температурная схема

где t’_нач – начальная температура исходного раствора (по заданию)

Dt_бол, Dt_мен – большая и меньшая разность температур соответственно, °С; t_нач – температура исходного раствора после подогревателя, °С ;

Dt_б = t_{конд.гр.п} – t’_нач (24)

Dt_б = 124,168 – 35 = 89.168 °С

Dt_м = t_{конд.гр.п} – t_нач (25)

Dt_м = 124,168 – 86.668 = 37.5 °С

Значение средней движущей силы рассчитывается по формуле:

(26)

 °С

Средняя температура раствора:

t_ср.р = t_{конд.гр.п} – Dt_ср  (27)

t_ср.р =124.168 –59.65=64.518 °С

3.2.2. Тепловой баланс подогревателя.

 

Расход теплоты на подогрев исходного раствора от температуры t’_нач до температуры t_нач найдем по формуле (10), приняв значение теплоёмкости раствора при температуре и концентрации Х_нач ( Приложение 2, п.3 )

Q=4.5 4.141 10³ (86.668-35)=9.628 10⁵ Вт

Расход греющего пара G_гр.п. найдём по формуле:

(28)

где r – удельная теплота парообразования, Дж/кг;

c - степень сухости пара;

c=0.95

Удельная теплота парообразования при температуре t_{конд.гр.п.} / 2, табл. LVI /:

r=2205x10³ Дж/кг

 кг/с

3.2.3. Ориентировочный расчет подогревателя.

Зададимся ориентировочным коэффициентом теплопередачи от конденсирующегося пара к жидкости / 2, табл. 4.8 /:

К_ор=850 Вт/(м² К)

Рассчитаем ориентировочную площадь теплообмена по формуле (23);

 м²

Для обеспечения интенсивного теплообмена необходимо обеспечить турбулентный режим течения, он достигается при Re более 10000. Зададимся:

Re=10000

Скорость течения раствора в аппарате с диаметром труб d=20 мм рассчитаем

по формуле:

(29)

где w_тр – скорость течения раствора в трубном пространстве м/с;

d_экв – эквивалентный диаметр, м;

Значения коэффициентов вязкости раствора m_р и плотности r_р возьмём при температуре t_ср.р.и концентрации Х_нач ( Приложение 2, п.1,п.2 )

 м/с

Проходное сечение трубного пространства S_тр, м²:

(30)

 м²

Для того, чтобы подобрать наиболее подходящий вариант подогревателя необходимо произвести уточнённый расчёт нескольких близких аппаратов. Примем диаметр труб d=25 мм:

 м/с

 м²