Выбор холодильника упаренного раствора

3.3.4. Выбор холодильника упаренного раствора.

 

Для обеспечения турбулентного режима номинальные площади проходных сечений трубного и межтрубного пространств должны быть меньше рассчитанных. Исходя из площади теплообмена и величин полученных проходных сечений мы должны выбрать теплообменник с наиболее подходящими параметрами, проанализировав данные расчёта делаем вывод, что для обеспечения требуемых параметров, необходимо использовать два, последовательно соединённых одноходовых аппарата. По каталогу / 3, табл. 2.3 /

Таблица 3. Параметры кожухотрубчатого теплообменника

D, мм	d, мм	Число ходов	n, шт.	Np	F, м2	Sтр.,м2	Sмежтр.,м2
					L=3 м
159	20	1	19	5	3.5	0.004	0.005

 

3.4. Расчёт барометрического конденсатора

 

3.4.1 Расход охлаждающей воды.

 

Расход охлаждающей воды G_в определим из теплового баланса конденсатора:

(44)

где i_б.к. - интальпия паров в барометрическом конденсаторе, Дж/кг;

t_н – начальная температура охлаждающей воды, °С;

t_к – конечная температура смеси охлаждающей воды и конденсата, °С;

Разность температур между паром и жидкостью на выходе из конденсатора должна быть 3-5 градусов. Поэтому температуру воды t_к на выходе из конденсатора примем на 4 градуса ниже температуры конденсации паров t₀:

t_k=t₀–4

t_k = 88.3 – 4 =84,3 °С

Энтальпия паров в барометрическом конденсаторе i_б.к, при температуре t₀ / 2, табл LVI /:

i_б.к,=2658.94 10³ Дж/кг;

Среднюю температуру воды найдём по формуле (38):

t_ср.в.=(84.3+13)/2=48.65 °С

Удельная теплоёмкость воды с_в при температуре t_ср.в. (Приложение 2, п.3):

с_в=4186 Дж.(кг К)

 кг/с

3.4.2. Диаметр барометрического конденсатора

Диаметр барометрического конденсатора определим из уравнения расхода:

(45)

где r - плотность паров, кг/м³;

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

.

Типоразмер	Остаточное давление, Мм.рт.ст	Производи-тельность, м3/мин	Мощность на валу, КВт
ВВН-3	75	3	6.5

 

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.